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Wellen-Gleitringdichtung Die Erfindung betrifft eine Wellen-Gleitringdichtung
mit einem axial verschiebbaren Gleitring, der gegen die Gegenlauffläche durch den
Druck des abzudichtenden Mediums und bzw. oder eine Federkraft andruckbar ist, die
auf den Gleitring über einen axial verschiebbaren Druckring übertragen wird, welcher
durch einen zwischen ihn und das im Gehäuse enthaltene Medium geschalteten O-Ring
von dem Innendruck in der Weise entgegen der Federkraft beaufschlagt ist, daß er
den Gleitring bei fehlendem Innendruck lediglich durch die Federkraft andrückt,
während bei hohem Innendruck nur dieser auf den Gleitring wirkt und über den O-Ring
den Druckring von dem- Gleitring abhebt.
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Bei den bekannten Gleitringdichtungen der oben erwähnten Art wird
der Druck des Mediums auf den Gleitring durch einen beweglichen O-Ring übertragen,
der zwischen einer festen Wand des Dichtungsgehäuses und dem Gleitring oder seinem
Träger eingefügt ist. Dabei ist es nicht zu vermeiden, daß der O-Ring auf den axial
beweglichen Gleitring oder dessen Träger in der einen oder anderen Richtung eine
»Schleppkraft« ausübt, wodurch eine unerwünschte Beeinflussung der auf den Gleitring
ausgeübten Andruckkraft entsteht, die an sich durch das Zusammenspiel des Mediumdruckes
und der auf den Druckring wirkenden Federkraft stets selbsttätig derart eingestellt
werden soll, daß der Dichtungs-Preßdruck zwischen Gleitring und Gegenlauffläche
sich möglichst genau den Druckänderungen des Mediums anpaßt.
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Bei den bekannten Dichtungen kann - ausgehend von einem niedrigen
Druck des Mediums, wobei der Gleitring allein durch die Federkraft über den Druckring
an die Gegenlauffläche angedrückt wird - mit zunehmendem Druck des Mediums ein Zustand
eintreten, bei dem der Druck des Mediums die Federkraft durch Abheben des Druckringes
von dem Gleitring wirkungslos macht, aber gleichzeitig die Reibungskraft des O-Ringes
an dem Gleitring oder dessen Träger noch so groß ist, daß der Dichtungsdruck zwischen
Gleitring und Gegenlauffläche nahezu verschwindet und demgemäß keine einwandfreie
Abdichtung erzielt wird.
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Dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemäßen Wellen-Gleitringdichtung,
wie sie eingangs geschildert ist, im wesentlichen dadurch behoben, daß zwischen
der Welle und der inneren Wandfläche des Dichtungsgehäuses ein in axialer Richtung
unverschiebbarer, rohrartiger Zwischenbauteil eingefügt ist, der den axial verschiebbaren
Gleitring oder seinen Träger, der gegen ihn abgedichtet ist, mit Spiel umgibt und
zwischen dessen äußerer Mantelfläche und der inneren zylindrischen Wandfläche des
Gehäuses der .O-Ring geführt ist, der somit nicht mehr in Gleitberührung mit dem
Gleitring steht.
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Eine Wellendichtung nach der Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung veranschaulicht ist, nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung
zeigt einen halbaxialen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Gleitringdichtung.
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Die Welle 10 ist innerhalb eines feststehenden äußeren Gehäuses 14
drehbar gelagert, das mit einem stopfbuchsenähnlichen Deckel 12 versehen ist. Der
dargestellte Teil des Gehäuses 14 und der Deckel 1.2 sind derart aufgebohrt, daß
um die Welle 10
herum ein etwa zylinderförmiger Druckraum gebildet wird, in
dem die Gleitringdichtung untergebracht ist.
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Die mit der Welle umlaufenden Elemente der Gleitringdichtung bestehen
aus einem zweiteiligen Klemmring mit den Ringhälften 16 und 16' und einem mit diesem
verbundenen einteiligen Ring 20, der die eine der Dichtungsgleitflächen trägt. Die
beiden Ringhälften 16 und 16' des Klemmringes werden durch nicht dargestellte Schrauben
zusammengehalten und fest auf die Welle 10 aufgepreßt. Das rechtsseitige
Ende des Klemmringes ist von innen her derart ausgedreht, daß es einen nach innen
gerichteten Ringflansch 17 aufweist.
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Der einteilige Ring 20 hat gegenüber der Welle ein geringes Radialspiel;
in seiner Bohrung ist eine umlaufende Innennut vorgesehen, in der ein zur Abdichtung
zwischen dem Ring 20 und der Welle 10 dienender O-Ring 22 mit axialem Spiel angeordnet
ist.
An der in der Zeichnung links liegenden Seite des Ringes 20 ist dieser mit
einer äußeren Eindrehung versehen, an die sich ein nach außen ragender Flansch 21
anschließt, der hinter den Innenflansch 17 des zweiteiligen Klemmringes greift.
Die beiden Ringe sind an einander diametral gegenüberliegenden Punkten über Kupplungsstifte
23 drehgekuppelt. Die in der Zeichnung rechts liegende Stirnfläche des einteiligen
Ringes 20 ist genau senkrecht zur Längsachse ausgerichtet und geläppt. Sie bildet
die eine Gleitdichtungsfläche der Wellen-Gleitringdichtung.
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Die sich nicht mit der Welle drehenden Bauteile der Gleitringdichtung
umfassen einen Druckring 26, der einen vorspringenden zylindrischen Randteil aufweist
und an seiner Rückseite durch mehrere Druckfedern 27 belastet ist. Die Druckfedern
sitzen in Ausnehmungen des Deckels 12 des Lagergehäuses und sind mit gegenseitigem
Abstand in Umfangsrichtung derart verteilt, daß sie zusammen einen gleichmäßigen
Axialdruck auf den Druckring 26 ausüben.
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Eine ianggestreckte, an ihrem dem Ring 20 zugewandten Ende
ausgedrehte und mit einem äußeren Axialflansch versehene Hülse 28 nimmt in ihrer
Ausdrehung einen Gleitring 29 auf, der an seinem freien Ende ebenfalls ausgedreht
ist und infolgedessen einen Axialflansch aufweist, dessen Stirnfläche genau senkrecht
zur Achse bearbeitet und geläppt ist. Diese Stirnfläche bildet die nicht umlaufende
Gleitring-Dichtungsfläche der Dichtung, die in der mit C bezeichneten Ringzone an
die Gegenlauffläche des einteiligen Ringes 20 angedrückt wird. Die Andrückkraft
wird bei fehlendem oder geringem Druck des Mediums von den Federn 27 geliefert und
über den vorgeschobenen Druckring 26 auf die Hülse 28 übertragen; bei höherem Druck
des Mediums erzeugt dieses die erforderliche Andrückkraft.
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Der Gehäusedeckel 12 ist mit einer stirnseitigen Ausdrehung versehen,
in der er einen nach Art einer Flanschbuchse ausgeführten Zwischenbauteil 30 aufnimmt,
an dem ein hohler, zylindrischer Kragen 31 sitzt, der in der Zeichnung nach rechts
gerichtet ist und mit radialem Spiel den zylindrischen Teil der Hülse 28 umgibt.
In dem Flansch des Zwischenbauteiles 30 sind an mehreren über den Umfang verteilten
Stellen Bohrungen 32 vorgesehen, die Durchlässe für das Medium innerhalb des Gehäuses
bilden (in der Abbildung ist einer dieser Durchlässe gezeichnet), und die innere
Wandfläche des Zwischenbauteiles 30 ist mit einer Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes
33 versehen, der eine Dichtung zwischen dem Zwischenbauteil 30 und der Hülse 28
bildet.
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Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, befindet sich zwischen der zylindrischen
inneren Mantelfläche der Bohrung des Deckels 12 und der äußeren Zylinderfläche
des Kragens 31 ein Ringraum, in dem ein bewegbarer bzw. axial verschiebbarer O-Ring
34 angeordnet ist, an den sich die Ringstirnfläche des Druckringes 26 anlegt und
den O-Ring vorschiebt, wenn der Druckring durch die Federn 27 gegen einen abnehmenden
Druck des Mediums in dem Gehäuse vorgeschoben wird.
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Für die Erzielung einer langen Lebensdauer der Dichtung ist es von
wesentlicher Bedeutung, daß die aufeinander gleitenden Ringdichtungsflächen während
des normalen Betriebes der Dichtung - in an sich bekannter Weise - von sämtlichen
durch die Druckfedern erzeugten Anpreßdrücken entlastet werden und der in den Dichtungsflächen
herrschende spezifische Dichtungsdruck durch einen weitgehenden Ausgleich der von
dem in dem Gehäuse befindlichen Medium auf die Dichtungselemente ausgeübten Drücke
gering gehalten wird. Zu diesem Zweck wird bei zunehmendem Druck des Mediums auch
bei der in der Zeichnung dargestellten Gleitringdichtung' der Druckring 26 über
den verschiebbaren O-Ring gegen die Kraft der Federn zurückgedrückt, bis er sich
an die Bodenfläche der Bohrung in dem Deckel 12 anlegt (vgl. die Darstellung) und
sich zwischen der Stirnfläche der Hülse 28 und dem Innenflansch des Druckringes
26 ein freier Zwischenraum A einstellt, so daß die Federn keine Druckkräfte mehr
auf die Hülse 28 und damit die Dichtungsgleitflächen übertragen können.
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Wenn der Druck des Mediums im Gehäuse wieder abfällt, wird der Druckring
26 durch die Federn 27
erneut vorgeschoben, bis der Zwischenraum A
sich schließt.
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Wenn der Druck des Mediums in dem Gehäuse erneut steigt, drückt er
über den O-Ring 34 den Druckring 26 nach rechts, wobei sich der Zwischenraum A wieder
öffnet und damit die Wirkung der Druckfedern 27 auf die Dichtungsringe aufgehoben
ist.
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Bei beiden Verschiebebewegungen kann der verschiebbare O-Ring 34 jedoch
keine axiale »Mitnehmkraft« auf die Hülse 28 ausüben, so daß weder eine unkontrollierbare
Verringerung noch Erhöhung des Anpreßdruckes zwischen den Dichtungsflächen bei C
auftritt. Dies ist durch den Kragen 31 des Zwischen-Bauteiles 30 erreicht,
der zwischen der Hülse 28 und dem O-Ring 34 eingeschaltet ist, wie
dies oben beschrieben wurde. _ Der durch den Druck des Mediums innerhalb des Gehäuses
erzeugte Anpreßdruck ist (wenn die Federn 27 bei genügendem Mediumdruck unwirksam
gemacht worden sind) durch entsprechende Bemessung der dem Druck des Mediums ausgesetzten
»Druckflächen« der axial verschiebbaren Elemente der Dichtung derart »ausgeglichen«,
daß die aufeinandergleitenden Dichtungsflächen in der Dichtungszone C stets nur
mit verhältnismäßig geringem, dem Druck des Mediums etwa proportionalem Druck aufeinandergepreßt
werden, so daß ein dünner Schmierfilm zwischen diesen Flächen erhalten bleibt, der
die Abnutzung auf einen sehr kleinen Wert herabsetzt.