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Gleitringdichtung mit mindestens einem geteilten Gleitring Die Erfindung
geht aus von einer Gleitringdichtung zwischen relativ zueinander drehbaren Teilen
mit einem feststehenden, mit dem ortsfesten Teil verbundenen Gleitring und einem
am rotierenden Teil angeordneten und federnd gegen den feststehenden Gleitring gedrückten
drehbaren Gleitring, von denen mindestens einer in kreisbogenförmig gekrümmte
Ab-
schnitte unterteilt ist und mit abdichtender Wirkung in einem Träger auf
dem drehenden Teil oder in den feststehenden Teil eingebaut ist, indem in einem
Ringraum z-wischen dem unterteilten Gleitring und dem diesen umgebenden Träger oder
feststehenden Teil ein mit der abzudichtenden Flüssigkeit in Berührung stehender
Dichtring aus elastisch nachgiebigem Material eingeschlossen ist, Es ist bekannt,
Gleitringdichtungen geteilt auszubilden, d. h. die Gleitringe, welche in
reibender Berührung miteinander stehen und daher einer Abnutzung ausgesetzt sind,
so daß sie nach einer gewissen Zeit erneuert werden müssen, sowie in manchen Fällen
auch die Träger dieser Ringe, in zwei oder mehr kreisbogenförmige Abschnitte bzw.
Segmentstücke zu unterteilen. Auf diese Weise können die Gleitringe auf der Welle
angeordnet werden, ohne daß ein freies Ende der Welle zugänglich zu sein braucht.
Damit ist der Vorteil erreicht, daß sowohl die Gleitringdichtung selbst als auch
die Maschine oder das Gerät, in welche diese eingebaut ist, nur in erheblich geringerem
Ausmaß zerlegt werden muß, wenn abgenutzte Teile der 4Dichtung ersetzt werden sollen.
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Zwar ist es bei dieser geteilten Dichtungskonstruktion leichter möglich,
die abgenutzten Teile auszuwechseln, doch sind mit der Teilung von Bauteilen der
Dichtung neue Nachteile verbunden. Die einwandfreie Wirkungsweise der Dichtung hängt
entscheidend von der Glattheit und vollkommenen Ebenheii der in reibender Berührung
miteinander stehenden Flächen der Gleitringe ab, und es ist bei unterteilten Gleitringen
schwierig, die einzelnen Abschnitte so anzuordnen, daß sie mit dem erforderlichen
hohen Genauigkeitsgrad in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden. Außerdem ist
es schwierig, die Ab-
schnitte mit der erforderlichen Kraft zusammenzuhalten.
Selbst bei den Gleitringdichtungen, bei denen die Gleitringabschnitte durch den
überdruck der abzudichtenden Flüssigkeit zusammengehalten werden, können an dem
unilaufenden Gleitring insbesondere bei hohen Drehzahlen Fliehkräfte auftreten,
welche die Wirkung des Flüssigkeitsdrucks überwinden und zur Folge haben, daß sich
die einzelnen Gleitringabschnitte radial nach außen bewegen, so daß sich die aneinanderliegenden
Enden je zweier benachbarter Abschnitte voneinander abheben und Strömungsmittel
durch den entstehenden Spalt entweichen kann. Weiterhin ist es bei geteilten Gleitringdichtungen
schwierig, die Abschnitte der unterteilten Bauteile um die Welle herum beim Einbau
zusammenzuhalten, insbesondere wenn die Einbaustelle schlecht zugänglich ist.
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Diese Nachteile hat man bereits dadurch zu beheben versucht, daß man
zur Sicherung gegen Fliehkräfte und Erleichterung des Einbaus Halteringe vorgesehen
hat, die zur Zentrierung, radialem Zusammenpressen und Ausrichten der Gleitringsegniente,
konisch ausgestaltet sind, ebenso wie die zugehörigen geteilten Gleitringe selbst.
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Diesen bekannten Gleitringdichtungen haftet je-
doch der Nachteil
an, daß die konischen Flächen sehr sorgfältig bearbeitet werden und genau zusammenpassen
müssen, um ein Fressen, Klemmen und Verbiegen der Dichtungsteile zu verhindern,
so daß die Herstellung derartiger Dichtungen verhältnismäßig aufwendig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und eine
Gleitringdichtung mit mindestens einem geteilten Gleitring zu schaffen, die wirtschaftlicher
herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gleitringdichtung
der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der im Ringraum zwischen dem
unterteilten Gleitring und dem Träger bzw. Gehäuse eingeschlossene Dichtring aus
einem ausdehnungsfähigen und saugfähigen Material besteht, das bei Berührung mit
der Flüssigkeit, gegen die abgedichtet werden soll, quillt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Dichtring auf drei
Seiten seines Querschnittes in an sich bekannter Weise an die Wände einer Nut angrenzen
und in Richtung der vierten Seite auf dem geteilten Gleitring radial von außen aufliegen.
In einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung kann der Dichtring in dem von
einer Schulter auf der Außenseite des geteilten Gleitringes und dieser Außenseite
und einer Gegenbohrung in dem Träger bzw. Gehäuse und einer in dieser Bohrung angeordneten
Schulter gebildeten Ringraum eingeschlossen sein, und die axiale Federkraft der
Druckfedern kann in an sich bekannter Weise über den Dichtring auf den Gleitring
übertragen werden.
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Weiteren kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung zufolge kann der
Dichtring aus Textilfasern, die geringfügig mit vulkanisiertem Gummi durchsetzt
sind, oder aus gepreßtem Asbest bestehen.
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Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung zeichnet sich dadurch aus,
daß zur zuverlässigen Halterung der geteilten Gleitringe lediglich einfach herzustellende
zylindrische Flächen, zwischen denen ein Ring aus quellbarem Material angeordnet
ist, an Stelle der bekannten, kostspielig zu fertigenden konischen Flächen vorgesehen
sind. Durch diese besonderen Dichtringe werden bei der Quellung beträchtliche nach
innen gerichtete, radiale Kräfte auf die Gleitringsegmente ausgeübt. Gleichzeitig
können in an sich bekannter Weise die axialen Kräfte der das Aneinanderpressen der
beiden Gleitringe bewirkenden Federn durch denselben Dichtring übertragen werden,
womit eine nachgiebige Halterung des geteilten Gleitringes sowohl in radialer als
auch in axialer Richtung gegeben ist, welche Fertigungsungenauigkeiten sowohl der
Dichtungsteile als auch bei der Maschine, in welche die erfindungsgemäße Gleitringdichtung
eingebaut werden soll, ausgleicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Gleitringdichtung im Längsschnitt, bei
der der drehbare Gleitring im zugehörigen Träger auf einer umlaufenden Welle und
der feststehende Gleitring im ortsfesten Gehäuse festgehalten ist; F i
g. 2 zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch eine andere Ausführungsform
einer Gleitringdichtung mit abgeänderter Anordnung des drehbaren Gleitringes in
seinem Träger.
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In F i g. 1 ist eine Welle 1 in einem Gehäuse 2 drehbar
gelagert. Dieses Gehäuse soll gegen das Entweichen eines Strömungsmittels aus dem
Gehäuse längs der Welle 1 abgedichtet werden. Dies geschieht mittels einer
Gleitringdichtung mit einem feststehenden Gleitring 3 aus geeignetem Material,
z. B. Metall oder Kohle, der in dem Gehäuse 2 befestigt ist, und einem zusammen
mit der Welle 1 drehbaren zweiten Gleitring 4, der durch in gleichmäßigen
Winkelabständen auf seiner hinteren Stimfläche verteilte Federn 5, von denen
in F i g. 1 eine sichtbar ist, in axialer Richtung mit abdichtender Wirkung
gegen den Gleitring 3 gedrückt wird. Dichtungen dieser allgemeinen Bauart
sind bereits bekannt.
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Jeder der beiden Gleitringe 3 und 4 ist in zwei oder mehr kreisbogenförmig
gekrümmte Abschnitte unterteilt, so daß er in abgenutztem Zustand ausgewechselt
werden kann, ohne daß es notwendig ist, das Ende der Welle 1 zugänglich zu
machen. Hierin besteht ein wesentlicher Vorteil, auf den in manchen Fällen nicht
verzichtet werden kann, doch ergeben sich mit der Gleitringteilung zusätzliche Schwierigkeiten,
insbesondere besteht die Gefahr des Entweichens des Strömungsmittels zwischen den
sich aneinander abstützenden Enden benachbarter Abschnitte der geteilten Gleitringe.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird der feststehende Gleitring
3 von einer Bohrungserweiterung 6 des Gehäuses 2 aufgenommen und gegenüber
dem Gehäuse durch einen Dichtungsring 7 abgedichtet, der von einer Ringnut
8 von rechteckigem Querschnitt aufgenommen wird, sowie durch einen Dichtring
9 von quadratischem Querschnitt, der aus Faserinaterial besteht und in einer
Ringnut 10 von quadratischem Querschnitt angeordnet ist.
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Die axiale Tiefe der Ringnut 8 ist kleiner als die Dicke des
Dichtungsringes 7, so daß dieser Dichtungsring eine nachgiebige Auflage für
den Gleitring 3 bildet und die axiale Druckkraft der Feder 5 aufnimmt,
wobei die Nachgiebigkeit des Dichtungsrings 7 kleinere Verformungen oder
Oberflächenrauhigkeiten ausgleicht, so daß die wirksamen Reibflächen der verschiedenen
Abschnitte des Gleitrings 3 genau in einer gemeinsamen Ebene liegen können.
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Der drehbare Gleitring 4 ist an seiner Außenseite mit einer Stufe
versehen, die eine Schulter 11 bildet, und er wird von einem hülsenförinig
ausgebildeten Träger 12 aufgenommen, der an einem Ende eine ringförinige Aussparung
13 zur Aufnahme des hinteren Endes des Gleitringes 4 aufweist. Die äußere
Fläche dieser Aussparung 13 ist ebenfalls abgestuft, so daß eine Schulter
15 vorhanden ist. In dem Raum zwischen der äußeren Fläche der Aussparung
13, der Außenfläche des Gleitrings 4 und den Schultern 11
und
15 ist ein Dichtring 16 aus Fasermaterial untergebracht.
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Die beiden Ringe 16 und 9 bestehen aus einem Fasennaterial,
welches das Strömungsmittel absorbiert, gegen welches die Dichtung abdichten soll,
so daß die Ringe aufquellen. Der Ring 9 ist in dem durch die Ringnut
10 und die Außenfläche des Gleitrings 3
gebildeten Raum eingeschlossen,
und wenn er einen Teil des Strömungsmittels absorbiert, das gemäß F i
g. 1 zur linken Seite des Ringes gelangen kann, bringt der Ring eine starke
radial nach innen gerichtete Druckkraft auf die Abschnitte des geteilten Gleitringes
3 auf, wodurch die Abschnitte zusammengehalten werden und das Entweichen
des Strömungsmittels zwischen ihren sich aneinander abstützenden Enden verhindert
wird.
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Der Ring 16 ist in den Ringraum von rechteckigem Querschnitt
eingeschlossen, der durch die zylindrischen und radial verlaufenden Flächen des
Trägers 12 des geteilten Gleitrings 4 abgegrenzt wird. Das in dem Raum in der Umgebung
des Trägers 12 vorhandene Strömungsmittel kann durch einen Spalt zwischen dem Ende
des Trägers 12 und dem Flansch des Gleitrings 4 zu dem Ring 16 gelangen und
von dem Ring absorbiert werden, so daß der Ring aufquillt. Der Ring 16 kann
sich in axialer Richtung
nicht ohne weiteres ausdehnen, da er einmal
einer erheblichen axialen Druckkraft ausgesetzt ist - die axialen Kräfte
der Federn 5 werden über diesen Ring vom Träger 12 auf den Gleitring 2 übertragen
- zum anderen durch eine bestimmte Anordnung der Fasern im Ring
16 erreicht ist, daß eine starke Quellung des Ringes in radialer Richtung
eintritt, gegenüber einer nur geringen Quellung in axialer Richtung; insbesondere
bei achsparalleler Anordnung der Fasem irn Ring 16 verdoppelt dieser bei
Berührung beispielsweise mit Wasser seine Stärke in radialer Richtung, während seine
Abmessungen in axialer Richtung sich lediglich um etwa 5 1% ändern. Infolgedessen
bewirkt das Aufquellen des Ringes 16, daß der Ring eine erhebliche radial
nach innen wirkende Druckkraft auf die Abschnitte des geteilten Gleitrings 4 aufbringt,
wodurch die Abschnitte entgegen der Fliehkraft zusammengehalten werden, die bestrebt
ist, die Ab-
schnitte auseinanderzubewegen.
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Die Wahl des Materials für die Ringe 16 und 9
richtet
sich nach der Art des Strömungsmittels, gegen das die Gleitringdichtung abdichten
soll. Bei Wasser und wäßrigen Lösungen beispielsweise könnte man die Ringe aus vulkanisiertem
Textilfaserinaterial herstellen, das aus Lumpen gewonnen ist, oder aus verdichteten
Asbestfasern.
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Es sei bemerkt, daß die beiden Ringe 16 und 9 sowie
der Dichtungsrii)g 7 nicht als endlose Ringe ausgebildet, sondern an einer
Stelle radial aufgeschnitten sind. Daher kann man diese Ringe ebenso wie die Gleitringe
3 und 4 ein- und ausbauen, ohne daß ein Ende der Welle zugänglich sein muß.
Bei der Montage der Teile soll die Trennfuge jedes Ringes an einem Punkte angeordnet
werden, der in der Mitte zwischen zwei Trennfugen des zugehörigen Gleitringes liegt.
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Der Träger 12 ist axial beweglich auf einer Hülse 17 angeordnet,
die mit der Welle 1 durch eine Madenschraube 18 fest verbunden ist.
Der Träger 12 ist gegenüber der Hülse 17 durch einen Dichtungsring
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abgedichtet, während die Hülse gegenüber der Welle durch einen Dichtungsring
20 abgedichtet ist; jeder dieser beiden Dichtungsringe wird von einer Ringnut aufgenommen
und kommt in bekannter Weise zur Wirkung.
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Die Hülse 17 ist mit mehreren in gleichmäßigen Winkelabständen
auf ihrer einen Stirnfläche verteilten Aussparungen 21 versehen, von denen in F
i g. 1
eine zu erkennen ist; diese Aussparungen 21 nehmen die Federn
5 auf, die sich an der hinteren Stimfläche des Trägers 12 abstützen, welcher
sich gegenüber der Hülse 17 axial bewegen kann, wenn eine Abnutzung der Gleitringe
3 und 4 eintritt.
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Um die Mitnahme des drehbaren Gleitringes 4 durch die Welle
1 zu gewährleisten, ist eine weitere Hülse 22 vorgesehen, die an der Welle
1 mittels einer Madenschraube 23 befestigt ist. Keile 24, die in gleichmäßigen
Abständen längs des Umfangs eines Endes der Hülse 22 verteilt sind, greifen in Keilnuten
25 an der inneren Kante des Trägers 12 ein. Der Träger 12 ist mit axial vorspringenden
Stiften 26 versehen, die in Aussparungen 27 an der Rückseite des Gleitringes
4 eingreifen, um diesen mitzunehmen.
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Die Hülse 22 erfüllt noch eine weitere Aufgabe. Die feste Fassung
des Dichtungsrings 16 auf dem Gleitring 4 macht es schwierig, den Gleitring
zum Auswechseln herauszuziehen, insbesondere wenn in der Umgebung der Gleitringdichtung
nur wenig Raum verfügbar ist, wie es gewöhnlich der Fall ist. Die Keile 24 sind
axial in der Hülse 22 angeordnet, und der Gleitring 4 ist mit einer nach innen vorspringenden
Schulter 28 versehen, deren Innendurchmesser kleiner ist als der die Enden
der Keile 24 umschließende Kreis. Wenn der Gleitring 4 ausgebaut werden soll, nachdem
man einen Teil des Gehäuses 2 und den Gleitring 3 ausgebaut hat, lockert
man die Madenschraube 23 und bewegt die Hülse 22 gemäß F i g. 1
axial
nach rechts. Dadurch, daß die Keile 24 an der Schulter 28 des Gleitringes
4 angreifen, wird dieser aus dem Träger 13 herausgedrückt, so daß er entfernt
und ausgewechselt werden kann.
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F i g. 2 zeigt eine Gleitringdichtung, bei der der drehbare
geteilte Gleitring 4 auf andere Weise an dem Träger 12 angreift. Dabei ist der ausdehnungsfähige
Ring 16 aus Fasermaterial auf drei Seiten seines Querschnittes von einer
Nut mit rechteckigem Querschnitt umschlossen, die in dem Gleitring 4 ausgebildet
ist. Der Ring 16 ist so nicht der axialen Kraft der Federn 5 ausgesetzt,
sondern kommt ebenso zur Wirkung wie der Ring 9 in F i g. 1. Der Ring
16 quillt in radialer Richtung gegen die Bohrung des Trägers 12 auf, so daß
er eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den geteilten Gleitring 4 aufbringt.
Das Strömungsmittel kann von rechts her über den Spalt zwischen der Bohrung des
Trägers 12 und der Außenfläche des geteilten Gleitringes zu dem Ring 16 gelangen.