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Die Erfindung betrifft eine Doppelgleitringdichtung, insbesondere
zwischen einer Kreiselpumpe und ihrem Antriebsmotor bei Unterwasserpumpen, mit einem
gegenüber dem Dichtungsgehäuse abgedichtet festgelegten, die Welle mit geringem
Abstand umgebenden Gegenlaufring, an dem beidseitig gegenüber der Welle abgedichtete,
mit dieser umlaufende und axial zu ihr bewegliche Gleitringe anlaufen, wobei weiterhin
ein den Gegenlaufring außen umgebender Kühlmittelraum vorgesehen ist, der über Bohrungen
im Gegenlaufring mit dem Raum zwischen dem Gegenlaufring und der Welle in Verbindung
steht, und im Bereich dieses Raumes die Welle und der Gegenlaufring als Pumpe zur
Förderung des Kühlmittelumlaufes ausgebildet sind.
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Um bei Tauchpumpen, die völlig unter Wasser arbeiten und als eine
aus Pumpe und Motor bestehende Einheit ausgebildet sind, die zu pumpende Flüssigkeit
daran zu hindern, in den Motorraum einzudringen, ist es bekannt, zwischen dem Boden
des Motorraumes und der oberen Begrenzungswand des Pumpengehäuses einen Ölraum vorzusehen,
durch den sich die vertikale Achse der Tauchpumpe erstreckt. Der Ölraum ist durch
Dichtungen sowohl gegen den Motorraum als auch gegen das Pumpengehäuse durch Gleitringe
abgedichtet, die mit Hilfe federbelasteter Gummimanschetten gegen eine gegenüberliegende
Dichtungsfläche gedrückt werden. Die Gleitringdichtungen drehen sich zusammen mit
der Antriebsachse und stehen dabei unter einem gewissen Überdruck durch innerhalb
der federbelasteten Gummimanschetten vorhandenes Öl, wodurch stets eine ausreichende
Schmierung der durch die Gleitringe gebildeten Dichtungen gewährleistet ist. Gleichzeitig
wird das Eindringen von im Außenraum eventuell vorhandenem Kondenswasser der oberen
Dichtung und von Flüssigkeit aus dem Pumpengehäuse an der unteren Dichtung verhindert.
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Um eine befriedigende Abdichtung an den Gleitringen zu gewährleisten,
stehen diese bei bekannten Konstruktionen unter einem relativ großen Druck. Die
Folge davon ist eine erhebliche Erwärmung der Dichtungen.
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Es ist durch die französische Patentschrift 1345 758 bekannt,
zur Vermeidung der Reibung auf Grund des großen Dichtungsdruckes und der damit verbundenen
Erwärmung zwischen zwei Gleitringen einen Gegenlaufring vorzusehen, der mit radialen
Bohrungen versehen ist, durch die mittels der als Ölpumpe wirkenden, die Gleitringe
durchlaufenden Welle Öl in das Innere des Gegenlaufringes angesaugt und damit die
Dichtungen gekühlt werden. Diese bekannte Anordnung ist jedoch herstellungsgemäß
sehr nachteilig dadurch, daß die Welle im Gegenlaufring exzentrisch angeordnet ist
und somit Ölzuführungsbohrungen nicht einander gegenüber angeordnet werden können.
Außerdem bietet der Ölströmungsweg dem Öl wegen der plötzlichen Richtungsänderungen
einen großen Widerstand dar. Obwohl somit eine gewisse Kühlung der Dichtungen erzielt
wird, entspricht doch dies einerseits nicht den Anforderungen und andererseits sind
die Herstellungskosten verhältnismäßig hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den geschilderten Nachteil
zu vermeiden und eine besonders einfache, billige und betriebssichere Konstruktion
zu schaffen, die in gleicher Weise eine noch bessere Kühlung der Dichtungen gewährleistet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Bildung
dieser Pumpe die Bohrung bzw. die Bohrungen im Gegenlaufring diesen sehnenförmig
durchdringen und dabei die Wellendurchgangsbohrung des Gegenlaufringes derart anschneiden,
daß die Wellenoberfläche teilweise in die Bohrung bzw. in die Bohrungen hineinragt.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die beidseitig der Welle
stattfindende Mitnahme des Öls eine erheblich verbesserte Pumpwirkung erzielt und
außerdem eine wesentliche Verminderung der Herstellungskosten dadurch gewonnen,
daß die geradlinig den Gegenlaufring durchdringenden Bohrungen einfach herzustellen
sind und der Ölströmung einen verhältnismäßig geringen Widerstand bieten. Die gesamte
Konstruktion ist somit teils wesentlich gegenüber der genannten bekannten Konstruktion
vereinfacht und teils bieten, wie erwähnt, die sehnenförmig den Gegenlaufring durchdringenden
Bohrungen dem Öl eine freie Zu- und Abführung, wobei die beiden Oberflächen der
in diese Bohrungen hineinragenden Teile der Welle das Öl sehr wirkungsvoll mitreißen,
so daß insgesamt eine Viskositätspumpe sehr hoher Wirkung gebildet ist. Die Welle
bildet dabei den Rotor dieser Viskositätspumpe, während der Gegenlaufring mit den
sehnenförmigen Bohrungen als Abstreifer dient und die Pumpwirkung noch erhöht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Gegenlaufring in an
sich bekannter Weise am Außenumfang mit einer Ringrille versehen, so daß ein Rückzirkulationsraum
um den Gegenlaufring gebildet ist.
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Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Doppelgleitringdichtung, die
praktisch zusammen mit der Welle eine Viskositätspumpe darstellt, wird eine verstärkte
Ölzirkulation um die Welle und eine kräftige Zuführung von Öl zu den Gleitringen
erzielt. Dieser Vorteil wird erzielt, obwohl eine fremde Speisepumpe für das Öl
wegfällt.
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An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt den unteren Teil eines Zentrifugalpumpenaggregates
mit erfindungsgemäßer Viskositätspumpe; F i g. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung,
teilweise im Schnitt, eines Teiles des Ölraumes mit durch denselben geführter Antriebsachse
und den Gleitringdichtungen und F i g. 3 zeigt ebenfalls in perspektivischer Darstellung
ein Teilbild der Viskositätspumpe gemäß vorliegender Erfindung.
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F i g. 1 zeigt den unteren Teil des Zentrifugalpumpenaggregates mit
einer vertikalen Welle 1, dem Statorgehäuse 2 eines Motors, einem bei der gezeigten
Ausführungsform angebrachten äußeren Kühlmantel 3 für die Motoreinheit, einem Pumprad
4, einem Pumpengehäuseboden 5 und einem Pumpengehäuseoberteil6. Das Pumpengehäuse
ist innen mit einem Gummischutzbelag ausgekleidet, der am unteren Teil des Pumpengehäuses
mit 7 und am oberen Teil des Pumpengehäuses mit 8 bezeichnet ist. Im Anschluß an
den äußeren Kühlmantel ist ein Pumpenuntergestell 9 angebracht, das in Form eines
Siebes ausgeführt ist. Das Pumprad 4 ist mittels zweier Muttern 10 und 11 am Zapfen
12 der Motorachse befestigt. Auf dem Oberteil 6 des Pumpengehäuses
ist
ein Schleifringhalter 13 angeordnet, der sich nach oben an einen Motorraumboden
14 anschließt und nach unten einen die Achse umgebenden, zum Pumpengehäuse
hin teilweise geschlossenen Raum 14 a abschließt, in welchen Wasser aus dem
Pumpengehäuse eindringt. In diesem Raum ist eine untere Abdichtung der Achse gegen
das Pumpengehäuse angeordnet. Der genannte Raum ist nach oben durch einen vom Schleifringhalter
13 getragenen Gegenlaufring 15 mit Hilfe eines Dichtungsringes
16
abgedichtet. Ein ringförmiger Raum zwischen dem Oberteil 6 des Pumpengehäuses
und dem Boden 14
des Motorraumes ist auf der Zeichnung mit 17 bezeichnet
und mit Öl gefüllt. Dieser Raum kommuniziert mit dem Inneren des Gegenlaufringes
durch eine Ringrille 18 auf dem Gegenlaufring sowie tangential zur Welle
verlaufende Bohrungen 19 und 20. Der obere Teil 21 des Motorraumbodens
ist als Halterung für ein Kugellager 22 ausgeformt. Zwischen diesem Kugellager
und dem Gegenlaufring 15 ist eine obere Gleitringdichtung angeordnet. Oberhalb
des Kugellagers 22 ist eine Manschette angebracht, die mit Konsistenzfett
od. dgl. gefüllt werden kann.
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Im unteren Teil der F i g. 1 ist der Wasserdruck im Pumprad durch
eine Druckkurve P angedeutet. Der Druck ist dabei natürlich an der äußeren Peripherie
des Pumprades am größten und sinkt in Richtung zur Pumpradmitte. Der Druckunterschied
d P zwischen dem Druck an der Peripherie des Pumprades und dem Druck in der Höhe
der Außenkante der Einsaugöffnung entspricht dabei dem Druckunterschied, der bei
der gezeichneten Konstruktion zwischen der Innenseite der unteren Gleitringdichtung
und dem die genannte Gleitringdichtung umgebenden Raum 14 a herrscht. Dieser Druckzustand
wird durch folgende Konstruktion erreicht: Im Oberteil 6 des Pumpengehäuses und
dessen Gummischutzbelag 8 ist eine Öffnung 24 mit ungefähr gleichem
Abstand von der Zentrumachse wie die Außenkante der Einsaugöffnung angeordnet. Oberhalb
des Oberteiles 6 des Pumpengehäuses ist eine balgähnliche ringförmige Gummimembrane
25 angebracht, die trotz der genannten Öffnung 24 den Kühlmittelraum 17 gegen
das Wasser im Pumpengehäuse abschließt. Die Gummimembrane ist an ihrem äußeren Umkreis
mittels einer wulstförmigen Verdickung in dem Boden 14 des Motorraumes befestigt
sowie an ihrem inneren Umfang mittels einer nach unten umgebogenen Manschette und
einem Wulst durch eine elastische Spirale oder ein Gummiband 25
a auf dem Schleifringhalter 13 festgespannt. Der Druck durch die Öffnung
24 pflanzt sich somit in den Kühlmittelraum 17 und von dort durch die tangentialen
Bohrungen 19 und 20 zur Innenseite der Gleitringdichtungen fort sowie
parallel zur Antriebsachse auch zu am Pumprad liegenden Beilagsscheiben, wo dieser
Druck so wirkt, daß eine gewisse minimale Menge Öl zwischen den Beilagsscheiben
hindurch nach außen in den Raum 14 a sickern kann und somit das Eindringen von Pumpflüssigkeit
verhindert.
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Die Viskositätspumpe und die Gummimanschetten der Gleitringdichtungen
zeigt die F i g. 2 etwas ausführlicher und in perspektivischer Wiedergabe. Einander
entsprechende Teile in F i g. 1 und 2 haben die gleichen Bezeichnungen erhalten.
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist der im Schleifringhalter 13 gehaltene Gegenlaufring
15 nach unten gegen den Raum 14 a durch einen Dichtungsring
16 und nach oben gegen einen Innenraum 26 im Boden 14 des Motorraumes
mittels eines Dichtungsringes 28 abgedichtet. Der genannte Raum
26 steht durch eine Bohrung 27 in Verbindung mit dem Inneren des Motorraumes.
Gegen den Gegenlaufring 15 liegt von unten ein Gleitring 31 an, der unter
dem Druck einer Feder 29 in einer als elastischer Mitnehmer dienenden Gummimanschette
30 steht. Dieser Gleitring 31 grenzt mit seiner Innenseite einen Raum
32 ab, der mit den tangentialen Bohrungen 19 und 20 in Verbindung
steht, so daß auch der genannte Raum 32 mit Öl gefüllt ist und unter einem
gewissen überdruck steht, was dazu beiträgt zu verhindern, daß Wasser ins Innere
der Dichtungsanordnung eindringt. Die Gummimanschette 30 ihrerseits drückt gegen
die untere Beilagsscheibe 33.
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Auf der Oberseite des Gegenlaufringes 15 liegt ein dem Gleitring
31 ähnlicher Gleitring 34, der durch eine Gummimanschette 35 gleicher
Art wie die Gummimanschette 30 mitgenommen wird. Im Inneren der Gummimanschette
35 ist ebenfalls eine Feder 36 ähnlich der vorgenannten Feder 29 angebracht. Die
Gummimanschette 35 drückt andererseits gegen eine obere Beilagsscheibe
37, die ihrerseits gegen eine Zone größeren Durchmessers der Welle
1 anliegt. Diese Zone bildet im übrigen die Auflage für den Innenkranz des
Kugellagers 22. Die auf diese Art und Weise gebildeten beiden Gleitringdichtungen,
die obere aus den Teilen 34, 35, 36 und 37 sowie 15 bestehend
und die untere aus den Teilen 29, 30, 31 und 33 sowie 15 bestehend,
werden jeweils durch eine auf der Welle angebrachte Buchse 38 bzw.
39 mitgenommen. Die Buchsen 38 und 39 ihrerseits werden dadurch
mitgenommen, daß die Muttern 10 und 11
einen in der Zeichnung nach
oben gerichteten Druck gegen das Pumprad 4 ausüben, der sich über die Beilagsscheiben
33 und Gummimanschette 30 auf die genannten Buchsen 38 und 39 überträgt
und sich über die obere Gummimanschette 35 und die Beilagsscheibe 37 bis zur Stirnseite
der die Auflage für den Innenkranz des Kugellagers 22 bildenden Zone der
Welle 1 fortpflanzt und die genannten Teile gegeneinanderpreßt. Der obere
Gleitring 34 grenzt in übereinstimmung mit dem unteren einen ölgefüllten
Raum 40 ab. Durch die bei Rotation der Welle wirksame Viskositätspumpe erhält
man somit an den beiden Buchsen 38 und 39 und durch die tangentialen Bohrungen
19 und 20 einen Ölstrom, der den Gegenlaufring 15 und speziell
die Gleitringe 31 und 34 effektiv kühlt.
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In F i g. 3 ist noch in etwas größerem Maßstab die Konstruktion der
Viskositätspumpe dargestellt, wobei ein Stück der Welle 1 sowie ein Stück der oberen
Buchse 38 zu sehen ist. Die beiden tangentialen Bohrungen 19 und
20 sowie der Schleifringhalter 13
sind ebenfalls zu sehen. Weiterhin
zeigt die Zeichnung einen Schnitt durch den Gegenlaufring 15. Unten ist der untere
Gleitring 31 zu erkennen.