DE1425523A1

DE1425523A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE1425523A1
Application number: DE19631425523
Authority: DE
Inventors: Michael Richards
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1962-04-25
Filing date: 1963-04-24
Publication date: 1969-05-29
Also published as: JPS4813887B1; GB1025384A

Description

Wellendichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung für bewegliche Wellen und dergleichen, und sie betrifft insbesondere eine Dichtung mittels deren das Entweichen eines Strömungsmittels längs der Oberfläche einer Welle verhindert bzw. eingeschränkt werden kann.

Bei allen bis jetzt bekannten Dichtungen für umlaufende Wellen ergeben sich verschiedene Nachteile, auf die im folgenden näher eingegangen wird. Eine Stopfbuchse mit einer Dichtungspackung arbeitet nur dann zufriedenstellend, wenn nur geringe radiale bzw. drehende Bewegungen der Welle auftreten, und die Stopfbuchse muß häufig nachgestellt werden, um Undichtigkeiten zu beseitigen. Außerdem ist es zeitraubend und mühsam, verbrauchte Teile der Dichtungspaokung zu entfernen, eine neue Dichtungspackung einzubauen, und die Stopfbuchse dann richtig einzustellen. Bei den sogenannten mechanischen Dichtungen, z.B. bei einer Gleitringdichtung, bei der zwei ebene harte Flächen zusammenarbeiten, kommt es auf die Aufrechterhaltung einwandfreier Dichtungsflächen an. Wenn eine solche Dichtung versagt, da die Dichtungsfläohen rauh geworden sind, muß man in den meisten Fällen umfangreiche Arbeiten durchführen, um die Dich-

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tung zu erneuern, denn gewöhnlich muß man die Dichtung auf ein Ende der abzudichtenden Welle aufschieben.

Mir Wellendichtungen mit einer flexiblen Dichtungslippe aus einem Elastomermaterial ergeben sich nur beschränkte Anwendungsmöglichkeiten. Bei der Verwendung einer solchen Wellendichtung muß die Welle eine sehr hohe Oberflächengüte aufweisen, und das verwendete Öl muß sauber sein, und außerdem ergeben sich die gleichen Schwierigkeiten wie bei einer mechanischen Dichtung, wenn die Dichtung erneuert werden muß. Wenn eine Abdichtung gegen das Entweichen eines Gases erforderlich ist, sieht man in manchen Fällen eine Labyrinthdichtung vor. Derartige Dichtungen lassen erhebliche Gasmengen entwaLohen, und sie passen sich größeren radialen Bewegungen der Welle nicht an. In derartigen Fällen verwendet man auch Dichtungen mit einem Ring aus Kohle, doch ergibt sich hierbei der Nachteil, daß die Abnutzung nicht ausgeglichen werden kann, so daß sich das Ausmaß der Undichtigkeit bei fortschreitendem Verschleiß vergrößert.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wird ein zusammendrückbar es Dichtungsorgan verwendet, das aus einer weichen Packung besteht, welche die Welle berührt und durch eine offene Käfigkonstruktion festgehalten wird oder in einem Mantel aus einem Material von geringer Steifigkeit, z.B. aus einem Kunststoff angeordnet ist; hierdurch wird es ermöglicht, einen Druck entweder direkt auf die keine Abdichtung bewirkende äußeren Flächen der Packung oder über den Mantel aufzubringen, um den Berührungsdruck zwischen der weichen Packung und der Welle zu variieren und so das Entweichen des Strömungsmittels längs der Welle zu verhindern bzw. einzuschränken.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Dichtung zum Verhindern bzw. Einschränken des Entweichens eines Strömungsmittels längs der Oberfläche einer Welle oder dergleichen umfaßt ein zusammendrückbares Dichtungsorgan, das an der Oberfläche

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der Welle angreifen kann, sowie Mittel, um einen Strömungsmitteldruck auf das Dichtungsorgan wirken zu lassen, so daß der Berührungsdruck zwischen dem Dichtungsorgan und der Welle variiert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert..

Mg. 1 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung mit einem Mantel aus Kunststoff.

Pig. 2 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung mit einem Mantel aus Kunststoff, bei der Kammern vorgesehen sind.

Fig. 3 zeigt die Dichtung nach Fig. 2 als Bestandteil einer für Notfälle bestimmten Anordnung.

Fig. 4 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung mit offenem Häfig.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung mit offenem Käfig, bei der Kammern vorgesehen sind.

Fig. 6 zeigt in einem Teilschnitt eine abgeänderte Ausbildungsform der Dichtung nach Fig. 5·

Fig. 7 ist ein Teilschnitt durch eine Gleitringdichtung mit offenem Käfig.

Fig. 8 ist ein Teilschnxtt durch eine abgeändert Ausbildungsform einer Gleitringdichtung mit offenem Käfig.

Fig. 9 ist ein Teilschnitt durch eine Kombination einer Dichtung > nach Fig. 3 mit einer Dichtung nach Fig. 7.

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In allen Figuren sind ähnliche Teile jeweils mit gleichen !Bezugszahlen bezeichnet; in jedem Falle befindet sich das zurückhaltende Strömungsmittel auf der linken Seite. Fig. 1 zeigt·' eine einfache Dichtung mit einem Mantel aus Kunststoff, die einen Eing 1 aus einem weichen Packungsmaterial umfaßt, welcher die Welle 2 umschließt und durch den ringförmigen Kunststoffmantel 5 als Stützteil in seiner Lage gehalten wird; der Mantel 3 befindet sich in einer im Gehäuse 5 ausgebildeten Kammer 4. Der Kunststoffmatel 3 und die Packung 1 werden durch hier nicht gezeigte Mittel daran gehindert, sich zusammen mit der Welle zu drehen, und der Kunststoffmantel wird durch eine Feder 6 abgestützt, so daß er radiale Bewegungen ausführen kann. Das zurückhaltende Strömungsmittel kann in die Kammer 4 eintreten, wo der Druck des Strömungsmittels auf den Kunststoffmantel 3 wirkt, der sich verformt, um die Packung 1 fester gegen die Umfangsflache der Welle zu drücken, wodurch das Entweichen des Strömungsmittels längs der Welle verhindert bzw. eingeschränkt wird. Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine kleinere Kammer 4 vorgesehen, welche den Kunststoffmantel 3 eng umschließt, und ein unter Druck stehendes Strömungsmittel wird dieser Kammer von einer geeigneten Quelle aus zugeführt. Bei dieser Druck- mittelquelle kann es sich um das zurückhaltende Strömungsmittel handeln; in diesem Falle wird ebenso wie bei der Dichtung nach Fig. 1 eine automatische Regelung des Entweichens des Strömungsmittels längs der Welle erreicht; alternativ kann man eine mit der Hand zu regelnde Druckmittelquelle vorsehen, so daß das Ausmaß der Undichtigkeit nach Wunsch geregelt werden kann. Fig. 3 zeigt eine Dichtung nach Fig. 2, die für Notfälle vorgesehenen ist und zur Wirkung gebracht werden kann, wenn eine zweite Dichtung versagen sollte, die in der Strömungsrichtung ' des zurückzuhaltenden Strömungsmittels weiter hinten angeordnet ist. Die Kammer 4 steht normalerweise unter' dem gleichen Druck wie das zurückzuhaltende Strömungsmittel und ist in einem solchen Maße überdimensioniert, daß die Packung 1 normalerweise keine Abdichtung bewirkt. TJm die Dichtung zur Wirkung zu bringen,

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wird eine Pumpe 7 in Betrieb gesetzt, mittels deren der Druck in der Kammer 4 auf einen Wert erhöht werden kann, der duroh ein Überdruckventil 8 festgelegt ist. Hierbei werden der Mantel und die Dichtungspackung gegen die Welle gedrückt, um eine • Abdichtung zu bewirken.

Bei der Konstruktion nach Fig. 4 werden zwei Ringe 1 aus weichem Packungsmaterial verwendet, die durch eine ringförmige, unter Federspannung stehende offene Käfigkonstruktion 9 in ihrer Lage gehalten werden. Ein geeignetes Fett wird der offenen Käfigkonstruktion 9 unter Druck mit Hilfe eines hydraulischen Druckverstärkers 10 zugeführt; dieses Fett dringt in die Käfigkonstruktion ein, um die weichen Packungen fester gegen die Welle zu drücken. Das Fett dient außeäem als Puffer, um zu verhindern, daß in dem zurückzuhaltenden Strömungsmittel vorhandene abschleifend wirkende Materialien zu der Dichtung gelangen, und außerdem trägt das Fett zur Schmierung der Dichtung bei. Die offene Käfigkonstruktion 9 wird durch eine Feder 6 abgestützt, um radiale Bewegungen der Käfigkonstruktion zu ermöglichen. Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist eine kleinere Kammer 4 vorgesehen, welche die offene Käfigkonstruktion 9 eng umschließt; hierbei ist die Käfigkonstruktion so abgeändert, daß sie zwei Käfige für die weichen Packungen bildet; ein Teil jedes der beiden täfige bildet eine Lagerfläche gegenüber der Welle, um die weichen Packungen in einem gewissen Ausmaß von den Kräften zu entlasten, die bei radialen Bewegungen auftreten. In Fig. 6 ist die offene Käfigkonstruktion 15 weiter abgeändert, es sind keine Vorspannfedern vorgesehen, und die beiden Käfige sind durch einen Zwischenabschnitt miteinander verbunden, der ein mit Fett geschmiertes Lager bildet, welches mit der Welle zusammenarbeitet, um radiale Bewegungen zu erleichtern.

In Fig. 7 erkennt man eine Dichtung der in Fig. 6 gezeigten Art, die geeignet ist, eine Abdichtung an der Stirnfläche eines Gleitrings 11 zu bewirken, der fest auf der Welle sitzt; der

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Gleitring 11 ist mehrteilig ausgebildet, um das Auswechseln der Dichtungspackung und anderer Teile zu erleichtern. Die weichen Packungen werden durch eine Einlage 12 aus Kunststoff abgestützt, die in das schwimmende gelagerte Gehäuse 5' eingebaut ist, so daß die Einlage an der 'Gleitfläche des Gleitrings 11 angreifen kann, wenn sich die weichen Packungen abnutzen, ohne daß die Gleitfläche des Gleitrings beschädigt wird; hierbeiwerden die weichen Packungen auch weiterhin durch das Stützteil 15 abgestützt. Bei dieser Anordnung ist das Gehäuse 5^f axial beweglich angeordnet, und es wird durch eine Druckfeder gegenüber dem ortsfesten Gehäuse 5 gehalten. Durch den Druck des Fettes, das über den hydraulischen Druckverstärker 10 zugeführt wird, werden die weichen Packungen 1 gegen die Gleitfläche des Gleitrings 11 gedrückt.

Fig. 8 zeigt ebenfalls eine Gleitringdichtung, bei der ein einziger Ring 1 aus einem weichen Packungsmaterial verwendet wird, der durch den Druck des zurückzuhaltenden, in die Kammer 4 eintretenden Strömungsmittels gegen die Gleitfläche des Gleitrings gedrückt wird. Bei dieser Anordnung ist es möglich, das Gehäuse 5 durch geeignete maschinelle Bearbeitung direkt mit einer einfachen offenen Käfigkonstrüktbn zu versehen.

Fig. 9 zeigt eine Kombination einer Dichtung nach"Fig. mit einer Dichtung nach Fig. 7> die erste Dichtung steht für Notfälle in Bereitschaft und wird zur Wirkung gebracht, wenn die Gleitringdichtung versagen sollte, oder um das Erneuern der Gleitringdichtung zu erleichtern, ohne daß die Welle stillgesetzt zu werden braucht.

Bei den vorstehend beschriebenen Dichtungen handelt es sich nur um Beispiele für verschiedene Arten von Dichtungen, die man gemäß der Erfindung ausbilden kann; die Wahl der je-

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wells zu benutzenden Bauart richtet sich nach dem Verwendungszweck. Sämtliche gezeigten Bauarten von Dichtungen wurden in umfangreichen Versuchen erprobt; in manchen Fällen wurden Versuchsläufe von vielen hundert Stunden bei Drücken bis zu etwa 42 atü bei Umfangsgeschwindigkeiten der Welle von etwa 330 m/min durchgeführt, wobei die Dichtungen eine Abdichtung gegen Wasser zu bewirken hatten.

Patentansprüche

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Claims

DIPPING. G. PULS SCHWJ3IÖEI 1 4 2 5 5 DR.B.V.PEOHMANN · DR. IWG. D. BEHRENS Jf TEtEOHAMMADHKSSE: PATENTANWÄLTE " photeotpatbwt München P 14 25 523.3 1A-25 784 30. Juli 1968 Patentansprüche

1. Dichtung für relativ zueinander bewegte Teile, insbesondere Wellenabdichtung, bei der eine oder jede in einem unbewegten G-rundkörper angeordnete weiche Dichtungspackung von einem Druckmittel gegen die Dichtfläche eines bewegten Teiles andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dichtungspackung (1) in einem im Grundkörper (5) frei beweglich gehaltenen Stützteil (3j9>15) angeordnet ist, das gegenüber dem unbewegten Grundkörper (5) wenigstens durch ein weiieres Dichtelement (14) zur Mederdruckseite hin abgedichtet ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei c Jin e t, daß das Stützteil (3j15j) aus einem stauchfähigen Material bzw. Material geringer Steifigkeit besteht und die oder jede Dichtungspackung (1) mantelartig anliegend teilweise umschließt.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (3;15;) aus einem Kunststoff besteht.'

4· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (9) als ein offener Käfig ausgebildet ist.

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O.'i <. -' - ■- £ I /-^s. 2 Nr. I Satz 3 dns Änderungen

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, nach

Art einer Gleitringdichtung, dadurch gekennz eichn e t, daß die oder jede mit der radialen Dichtfläche eines rotierenden Gleitringes (11) zusammenwirkende, von einem Stützteil (15) abgestützte Dichtungspackung (1) axial aus dem Grundkörper (5) hervorragt.

6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Stirnfläche des Grundkörpers (5) oder eine in ihm angeordnete Einlage (12) eine Anlage gegenüber dem Gleitring (11) bildet.

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