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Gleitringdichtung Die Erfindung bezieht sich auf Gleitringdichtungen.
Es sind bereits Gleitringdichtungen mit einem auf die Welle oder in das Maschinen-ehäuse
auf- bzw. einziehbaren Haltegehäuse bekannt, in dem der axial verschiebbare Gleitring
mittels eines Anschlages unverlierbar festgelegt ist und eine insbesondere keilförmi,ge
Sekundärdichtung zwischen dem Gleitring und einer federbeaufschlagten Druckübertragungsseheibe
vorgesehen ist, wobei im eingebauten Zustand der Dichtungseinheit der Federdruck
über die Druckübertragungsscheibe in axialer Richtung auf die Sekundärdichtung wirkt.
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Im zusammenggebauten Zustand wird der Gleitring in dem Gehäuse durch
einen Anschlag, z. B. einen Schnappring, zurückgehalten. Die Höhe der ungespannten
Feder oder Federn ist normalerweise größer als der für sie vorgesehene Raum, wenn
der Gleitring auf dem Schnappring anliegt, so daß die verbleibende Federkraft auf
die Sekundärdichtung ausgeübt wird, um sie gegen den Dichtungsgleitring zusammenzudrücken.
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Um eine Dichtung zwischen der Sekundärdichtung und dem Gleitring einerseits
und der Welle andererseits zu bewirken, muß man die Sekundärdichtung gegen eine
konische Oberfläche des Gleitringes drücken, die die Sekundärdichtung radial nach
einwärts zu verformen sucht, um sie zu veranlassen, die Welle zu berühren.
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Die Federkraft, die auf die Sekundärdichtung ausgeübt wird, wenn der
Gleitring auf dem Schnappring anliegt, reicht aus, daß die Sekundärdichtung an ihrem
dünnsten Querschnitt zusammengezogen wird, daß sie einen Durchmesser annimmt, der
kleiner als der Durchmesser der Welle ist, auf welcher die Dichtung erfolgen soll.
Es ist schwierig, die Sekundärdichtung auszudehnen, wenn sie über eine Welle gefädelt
werden soll. Diese Ausdehnung kann nur durch ein sehr dünnes Spezialwerkzeug ausgeführt
werden oder durch eine starke Abschrägung oder einen Radius an dem Ende der Welle.
Beides trägt zu den Kosten der Dichtung als Ganzes bei.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, bei einer Gleitringdichtung
dafür zu sorgen, daß der Federdruck bei nicht eingebauter Dichtung nicht auf die
Sekundärdichtung wirkt, sondern erst bei eingebauter Dichtung.
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Diese Aufgabe ist zwar schon bei einer bekannten Gleitringdichtung
erwähnt worden, jedoch nicht gelöst und von der Lösung dadurch abgelenkt, daß eine
Lagerung der Druckscheibe auf einem Bund des Gleitringes gefordert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist dadurch gelöst, daß
bei einer Gleitringdichtung mit einem auf die Welle oder in das Maschinengehäuse
auf- bzw. einzichbaren Haltegehäuse, in dem der axial verschiebbare Gleitring mittels
eines Anschlages unverliebar festgelegt ist und eine insbesondere keilförinige Sekundärdichtung
zwischen dem Gleitring und einer federbeaufschlagten Druckübertragungsscheibe vorgesehen
ist, wobei im eingebauten Zustand der Dichtungseinheit der Federdruck über die Druckübertragungsscheibe
in axialer Richtung auf die Sekundärdichtung wirkt, erfindungsgemäß die Druckübertragungsscheibe
sich radial erstrekkende Nasen und das Haltegehäuse bajonettartige Schlitze aufweist,
in die die Nasen der Druckübertragungsscheibe einführbar sind, wobei die bajonettartigen
Schlitze derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie im eingebauten Zustand
der Dichtungseinheit in ausreichendem Maß eine axiale Verschiebung der Druckübertragungsscheibe
zulassen, im ausgebauten Zustand der Dichtungseinheit jedoch über die Nasen derart
als Anschlag für die Druckübertragungsscheibe dienen, daß die Sekundärdichtung vom
Federdruck entlastet ist.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, in welcher ist
F i g.
1 eine teilweise Querschnittsansicht einer Gleitringdichtung der früheren
Art, an der die Verbesserung nach der Erfindung noch nicht angebracht ist, F i
g. 2 ein Querschnitt durch eine Gleitringdichtun- der in F i g. 1
gezeigten Art, die gemäß der Erfindung geändert worden ist, F i cr im. 3
eine Gleitringdichtung nach F i g. 2 im Querschnitt auf einer Welle, F i
g. 4 und 5 Vorder- und Seitenansichten einer in der Gleitringdichtung
nach F i g. 2 benutzten Druckübertragungsseheibe, F i g. 6 eine Seitenaufrißansicht
der Gleitringdichtung nach F i g. 2 vor ihrer Anbringung auf einer Welle
F i g. 7 ein Axialschnitt durch das in der Dichtung nach F i g. 2
benutzte Haltegehäuse, F i g. 8 eine teilweise Vorderaufrißansicht im Schnitt
des Haltegehäuses nach F i g. 7, wobei der CD
Schnitt nach Linie
8-8 verläuft, und F i g. 9 eine teilweise Vorderaufrißansicht des
Haltegehäuses nach F i g. 7 nach Linie 9-9 in derselben.
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In F i g. 1 ist zur Beschreibung des durch die frühere Konstruktion
bestehenden Problems ein Haltegehäuse 10 gezeigt, welches einen verhältnismäßie,
massiven hinteren Teil 11 aufweist, durch weichen im das Gehäuse zur Drehung
mit einer Welle 20 od. dgl. befestigt werden kann. Ein verhältnismäßig dünner zylindrischer
Mantel 12 erstreckt sich von hinten nach vorn. In dem dünnen Mantel 12 ist ein Teil
eines starren Gleitdichtungsringes 13 angeordnet, der mit einem radial verlaufenden
Flansch 14 in der Nähe des Hinterteiles und mit einer verjüngten oder kegelstumpfförmigen
Oberfläche 15 im Inneren versehen ist.
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Ein Schnappring 16 ist vom im Inneren des Mantels 12 ang geordnet.
Er dient als Anschlag für den Flansch 14, um den Gleitring 13 daran zu hindern,
den Mantel 12 zu verlassen.
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Zwischen dem Gleitrin- 13 und der Welle 20 befindet sich eine
ringförmige Sekundärdichtung 18, die aus Polytetrafluoräthylen od. dgl. hergestellt
und koaxial mit Bezug zu dem Ring 13 und der Welle 20 angebracht ist. Diese
Sekundärdichtung hat eine kegelstumpfförrnige Oberfläche 19, deren Winkel
mit Bezug zu der Achse der Dichtung etwas geringer als der Winkel der Oberfläche
15 an dem Gleitring ist, so daß eine leichte Divergenz zwischen den beiden
Oberflächen besteht, wodurch sich eine Linienberührun.o" zwischen den beiden Ringen
in dem dünnsten Bereich des Sekundärdichtungsringes 18 ergibt. Dieser dünnste
Bereich grenzt an die Welle 20 an. Es ist beabsichtio C gt, daß der Sekundärdichtungsring
18 nach vorwärts in die Ausnehmung in dem Gleitring 13 und gegen die
keaeistumpfförmige Oberfläche 15 desselben mit aenüaender Kraft gedrängt
wird, damit der dünnste Bereich des Ringes 18 radial nach einwärts in die
Berührung mit der angrenzenden Welle gedrückt wird. Die Druckkraft wird hier durch
eine An- i zahl von umfangsmäßig angeordneten Federn geliefert, von denen eine bei
21 in F i g. 1 gezeigt ist. Jede der Federn 21 ist in einer nach vom verlaufenden
Vertiefung 22 angeordnet, die in dem Hinterteil 11
des Gehäuses
10 gebildet ist, und steht in Berührung mit einer starren Druckübertragungsscheibe
23, welch letztere die Hinterfläche 18 des Sekundärdichtungsringes
berührt. Die Höhe der ungespannten Federn 21 ist derart, daß, wenn der Flansch 14
des Gleitringes 13 gegen den Schnappring 16 anliegt, genügend restliche
Kraft in den Federn 21 vorhanden ist, daß der Sekundärdichtungsring 18 gegen
die kegelstumpfförmige Oberfläche 15 geschoben und dadurch so deformiert
wird, daß sein dünner Vorderbereich zusammengezogen wird und dementsprechend geringeren
Durchmesser hat als die Welle:an der der Ring angebracht werden soll. Normalerweise
ist der Innendurchmesser des Sekundärdichtungsringes 18 derart, daß der Ring
relativ leicht auf die Welle gleitet.
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Damit der Sekundärdichtungsring 18 leicht über das Ende der
Welle geht, ohne daß er beschädigt wird und ohne daß eine starke Abschrägung an
dem Ende der Welle vorgesehen werden muß, sind, wie in den F i g. 2 bis
8 einschließlich gezeigt ist, Mittel zur Beschränkung der Vorwärtsbewegung
der Federn 21 in dem Haltegehäuse 12 vorgesehen, so daß die Vorwärtsbewegung angehalten
wird, bevor eine Berührung unter Druck zwischen dem Sekundärdichtungsring
18 und dem Gleitring 13 erfolgt, so daß keine Kraft auf den dünnen
Vorderbereich des Sekundärdichtungsringes 18 ausgeübt wird, um ihn zu veranlassen,
sich gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 15 des Gleitringes
13 abzustützen. Es ist daher keine, Kraft vorhanden, die den dünnen Vorderbereich
des Dichtungsringes 18 zusammenzieht. Hierfür sind das Gehäuse 12 und die
Druckübertragungsscheibe 23 so abgeändert, daß eine bajonettartige Verbindung
zwischen der Scheibe 23 und dem Gehäuse 12 besteht. Nach den F i
g. 4 und 5 ist eine neue Druckübertragungsscheibe 24 für die alte
Scheibe 23 eingesetzt worden. Diese Druckübertragungsseheibe 24 unterscheidet
sich von der Scheibe 23 dadurch, daß sie mit vier Nasen 25 versehen
ist, die vorzugsweise um 90'
voneinander angeordnet sind, obwohl auch irgendeine
symmetrische Anordnung um die Achse der Scheibe 24 herum genügt. Die Nasen
25 erstrecken sich durch den Mantel des Haltegehäuses, während die Scheibe
24 selbst annähernd den gleichen Außendurchmesser hat wie die früher benutzte Scheibe
23.
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Das Haltegehäuse 29 hat die in den F i g. 6, 7
und
8 gezeigte Form. Die Änderung des Gehäuses besteht darin, daß aus dem Mantelteil
37 verschiedene bajonettartige Schlitze 26 ausgestanzt sind, von denen
jeder einen axial verlaufenden Teil 27 und einen umfänglich verlaufenden
Teil 28 hat, der mit dem axial verlaufenden Teil 27 verbunden ist.
Die Schlitze 26
sind um die Achse des Gehäuses 29 herum in der gleichen
Weise angeordnet, wie es die Nasen 25 mit Bezug auf die Achse der Druckübertragungsscheibe
24 sind. Die Umfangsabinessung des axial verlaufenden Teiles 27 jedes Schlitzes
26 ist gerade weit genug, um sich einer Nase 25 anzupassen.
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Die axiale Abmessung des Teiles 28 des Schlitzes
26 ist derart, daß während der normalen Wirkung der Dichtung die Nasen
25 weder die Vorderkante 30
noch die Hinterkante 31 des Teiles
28 berühren. Vor dem Zusammenbau auf der Welle jedoch und nachdem die Federn
21, die Druckübertragungsscheibe 24, der Sekundärdichtungsring 18 und der
Gleitring 13 in dem Gehäuse 29 vereinigt worden und darin durch den
Schnappring 16 verriegelt sind, liegen die Nasen 25 auf der Vorderkante
30 der Bereiche 28 an, um die Bewegung der Druckübertragungsseheibe
24 zu begrenzen. Diese Stellung der Scheibe 24 liegt hinter der Stellung, die sie
einnehmen würde, wenn sie ungehindert wäre und wenn sie in ihrer Vorwärtsbewe
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nur durch die Tatsache beschränkt wäre, daß der Gleitring 13 sich aus dem
Gehäuse 29 in einem solchen Grad bewegt hat, daß sein Flansch 14 den Schnappring
16 berührt. Auf diese Weise ist keine Kraft vorhanden, die den Sekundärdichtungsring
18
nach vorn gegen den Gleitring 13 drängt und die versucht, die vordere
dünne Kante des Ringes 18 so zu verformen, daß sie sich nach einwärts zu
der in F i g. 1 gezeigten Form zusammenzieht.
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Die vereinigte Dichtung, aber vor der Installation auf der Welle,
ist in den F i g. 2 und 6 gezeigt. In beiden Figuren sind die Nasen
25 gezeigt, die sich durch die Schlitze 26 erstrecken und mit den
Vorderkanten 30 des Teiles 28 in Berührung stehen. In F i
g. 2 ist zu bemerken, daß ein Zwischenraum zwischen der kegelstumpfförmigen
Oberfläche 19 an dem Sekundärdichtungsring 18 und der kegelstumpfförmi-C
,gen Oberfläche 15 an dem Gleitring 13 vorhanden ist. D In F i
g. 3 ist die Dichtung nach F i g. 2 gezeigt, wenn sie auf einer Welle
angebracht ist. Der Gleitring 13 hat einen Laufsitz mit einem Dichtungssitz
32, der an einem Teil eines Gehäuses 33 montiert ist. Das Haltegehäuse
29 ist an der Welle 20 durch vier Einstellschrauben befestigt, die in geeignete
öffnungen 34 eingeschraubt werden können, welche dafür im hinteren Teil
35 des Gehäuses 29 vorgesehen sind. Der Ort des Haltegehäuses
29 relativ zu dem Sitz 32
ist so gewählt, daß bei der ursprünglichen
Anbringung des Gleitringes 13 an dem Dichtungssitz 32 die Nasen
25 sich in der Nähe, aber nicht im Kontakt mit den Hinterkanten
31 der Schlitze 28 befinden. So sind die Federn 21 fortlaufend nachgiebig,
um die Druckübertragungsscheibe 24 gegen den Sekundärdichtungsring 18 zu
drängen und den Ring 18 seinerseits gegen den Gleitring 13, dem gleichzeitig
gestattet wird, sich um eine geringe Strecke, wenn erforderlich, wegen der Mißausrichtung
der Dichtung mit Bezug auf den Sitz 32 oder wegen leichter axialer Vibrationen
der Welle 20 nach rückwärts zu bewegen. Der verbleibende Axialzwischenraum zwischen
den Nasen 25 und den Vorderkanten 30 der Schlitze 28 ist verfügbar,
um den Verschleiß des Gleitringes 13 aufzunehmen.
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Bei Drehwellendichtungen ist es erwünscht, einen positiven Antrieb
für den Gleitring 13 von der Welle her zu schaffen, mit welcher er umläuft,
um ein relatives Drehmoment zwischen dem Gleitring und seinem angrenzenden biegsamen
Sekundärdichtungsring auszuschalten. Der Antrieb wird dem Gleitring gewöhnlich durch
eine Zwischenriegelverbindung zwischen dem Gleitrino, und dem Haltegehäuse für den
Ring erteilt. Im vorliegenden Fall besteht der Antrieb aus einer Mehrzahl von axial
verlaufenden Vorsprüngen 36, die in dem Mantel 37 des Haltegehäuses
29 als nach einwärts verlaufende Vertiefungen gebildet sind. Diese Vorsprünge
werden in entsprechenden Kerben 38 (F i g. 9) aufgenommen, die in
der Außenoberfläche des Flansches 14 des Gleitringes 13 gebildet sind.
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Die nach einwärts gerichteten Vorsprünge 36 gehen durch Kerben
39 in dem Umfang der Druckübertragungsscheibe 24 zwischen den Nasen
25. Diese Kerben 39 sind von einer Umfangslänge, die im wesentlichen
gleich der Umfangsabmessung des Teiles 28
der Schlitze 26 ist. Auf
diese Weise werden, wenn die verschiedenen Elemente der Dichtung in einem Haltegehäuse
29 vereinigt werden, die Federn 21 zuerst in ihre diesbezüglichen Vertiefungen
22 gesetzt, und die Scheibe 24 wird dann in das Gehäuse 37 eingesetzt, wobei
ihre Nasen 25 sich in den axial angeordneten Teil 27 eines Bajonettschlitzes
26 erstrekken. Während dieser relativen Anordnung der Druckübertragungsscheibe
und des Haltegehäuses sind die Vorsprünge 36 mit den Kerben 39 in
der Scheibe 24 ausgerichtet. Die Scheibe wird dann nach einwärts gepreßt, um die
Federn 21 zusammenzudrücken, bis die Nasen 25 axial mit Teilen
28 der Schlitze 26 aus-01 richtet sind, worauf die Scheibe 24 gedreht
wird, C'e im
bis die Nasen 25 an den Enden der umfangsverlaufenden
Teile 28 anliegen. An diesem Punkt kann die Druckübertragungsscheibe 24 freigegeben
werden, und die Nasen 25 werden nach vorwärts in den Kontakt mit den Vorderkanten
30 der Teile 28 bewegt. Zur Vervollständigung der Verbindung wird
ein Sekundärdichtungsring 18 in das Haltegehäuse in die Anlage mit der Scheibe
24 eingesetzt, wobei die keggelstumpfförmige Oberfläche 19 desselben von
dem Gehäuse nach auswärts gekehrt ist, und es wird dann der Gleitring
13 in das Gehäuse eingesetzt, wobei seine kegelstumpfförmige Oberfläche
15 derjenigen des Ringes 18 zugekehrt ist. Die ganze Verbindung wird
dann in dem Gehäuse durch Einsatz eines Schnappringes 16 in die Nut verriegelt,
die dafür im Innem des Mantels 12 vorgesehen ist.
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Soll die zusammengebaute Dichtung auf einer Welle, wie 20, angebracht
werden, so befindet sich der Sekundärdichtungsring 18 in entspanntem oder
unverfonntem Zustand und hat dabei eine Größe, mit der er leicht über die Welle
gleitet. Es ist also kein Expansionswerkzeug für den Ring 18 erforderlich
noch irgendeine besondere oder ungewöhnliche Abschrägung an dem Ende der Welle,
um den Ring 18
über ihr Ende zu zwängen.
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Insoweit wie das auf die Druckübertragungsscheibe 24 durch den Sitz
32 aufgedrückte Drehmoment durch das Gehäuse 37 durch die Vorsprünge
36 aufgenommen wird, die in den Kerben 38 in dem Gleitring
13 wirken, ist keine Kraft vorhanden, die auf die Scheibe 24 wirkt und die
versucht, sie relativ zu dem Gehäuse 29 zu drehen. Dies trifft ungeachtet
der Drehrichtung der Welle 20 rekativ zu dem Sitz 32 zu. Die Benutzung der
bajonettartigen Verbindung zwischen der Scheibe 24 und dem Gehäuse 37 bildet
daher keine neue Möglichkeit einer Mißfunktion der Dichtung.