DE1475621A1

DE1475621A1 - Selbstreinigende Dichtung

Info

Publication number: DE1475621A1
Application number: DE19651475621
Authority: DE
Inventors: Carter James C
Original assignee: JC Carter Co Inc
Current assignee: JC Carter Co Inc
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-06-29
Publication date: 1969-01-16
Also published as: GB1035607A; DE1475621B2

Description

Selbstreinigende Dichtung

Die Erfindung bezieht sich auf die Art von Dichtungen, wo Teile vorhanden sind, die einander berührende und relativ zueinander rotierende Flächen aufweisen, wobei wenigstens eine dieser Flächen mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, die dazu dienen, Fremdkörperteilchen von den einander berührenden Flächen zu entfernen. Insbesondere bezieht eich die Erfindung auf UJellendichtungen dieser Art, die einen auf einem Graphitring laufenden Hartmetallring aufweisen und bei denen die Lauffläche des Wletallringes am Umfang mit Abstand voneinander angeordnete Staubeinfangaussparungen besitzt, so daß jeder Teil der Kohledichtungsfläche abwechselnd mit der Rletallringflache in metallische Berührung und dann mit der

umgebenden

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umgebenden Atmosphäre in Berührung kommt, wodurch die l/erschleißprodukte unmittelbar nach ihrer Entstehung ausgeschieden werden und der Verschleiß der einander berührenden Flächen auf ein Minimum beschränkt wird.

Die Erfindung uiird im folgenden in Verbindung mit einer Pumpenanordnung, die sich für die Förderung von Kühlmittel eignet, beschrieben, da sich die Dichtung besonders bei niedrigen Temperaturen verwenden läßt» Selbstverständlich sind jedoch die Erfindungsmerkmale nicht auf den Einsatz irgendeiner besonderen Dichtung beschränkt, sondern im allgemeinen auf alle Arten von Flächendichtungen anwendbar.

Gemäß der bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Dichtung ist ein Dichtungsring aus Graphit in einem Metallträger befestigt, der gegen das eine >Ende eines Federbalgs abgedichtet ist. Das andere Ende des Federtalgs ist an einem Gehäuseteil befestigt, der mit Führungbstiften versehen ist, die den Träger gegen Verdrehen sichern. Der Graphitring hat eine radiale Stirnfläche, die die stillstehende oder stationäre Dichtungsfläche der Anordnung bildet. Die Dichtungsanordnung besitzt außerdem einen den Kohlering ergänzenden Ring mit einer harten Fläche, beispielsweise einen Ring aus Metall, der sich zusammen mit der UJeHe dreht und auf der Stirnfläche des Kohleringes in der Weise läuft, daß er mit ihm in abdichtender Berührung steht. Seither war es üblich, diesen Hartmetallring mit einem schmalen Nasen-

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oder Verstärkungsring zu versehen, der unter der Federbelastung des Balgs oder einer anderen Federvorrichtung auf der Kohleringfläche läuft. Diese Anordnung erzeugt jedoch auf dem Kohlering.eine hohe Federbelastung pro Flächeneinheit, die bald in die Kohle eine Nut einschneidet. Solange mis der Boden der Nut eine blanke Oberfläche behält, wird übermäßiger' Verschleiß verhindert. Sobald sich jedoch die Nut vertieft, werden die Vcrschleißprodukte zwischen den Kohle- und den Rietallflächen zurückgehalten und beu/irken uiie ein wirksames Schneidmittel eine starke Erhöhung der Verschleißgeschwindigkeit der Dichtung. Beim Erfindungsgegenstand wird auf den bis jetzt benutzten schmalen Nasenoder Verstärkungsring auf den Ifletallring verzichtet und der ganzen Stirnfläche des Kohlerings eine breite, flache und glatte Dichtungsfläche geboten. Die auf die Kohle pro Flächeneinheit einwirkende Federkraft uiird auf diese llieise stark vermindert. In der breiten, glatten Fläche des Rietallrings befinden sich am Umfang voneinander einen Abstand aufweisende Aussparungen.

In der bevorzugten Ausführungsform besitzen die Aussparungen in der breiten, flachen Fläche des Rletallrings die Form von gefrästen Schlitzen,die acht an der Zahl, mit Abstand rund um den Außenumfang des Rletallrings angeordnet sind und zwischen denen sich acht Bohrlöcher befinden. Die Schlitze machen den radialen, äußeren Abschnitt der Kohledichtungsfläche der umgebenden Atmosphäre zugänglich, mährend die Löcher den inneren Umfangaabschnitt der Kohledichtungsfläche der umgebenden

909803/0627 Atmosphäre

Atmosphäre aussetzen. Die Kohledichtungsfläche könnt auf diese U/eise abwechselnd in metallische Berührung mit der breiten Dichtungsfläche des ffistallrings und in Berührung mit der umgebenden Atmosphäre. Die radial ganz innen liegenden Abschnitte der Schlitze überlappen die radial ganz außen befindlichen Abschnitte der Löcher, so daß die ganze Dichtungsfläche des Kohleringes der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt wird, wenn der ffletallring über den Kohlering läuft· Gleichzeitig werden keine Leckagewege geöffnet, da die Schlitze in den Löchern am Umfang von der flachen Dichtungsfläche des Rletallringes getrennt sind·

In der bevorzugten Ausführungsform liegen die eingefrästen Spitzen des Rletallrings auf der Druckseite der Dichtung, während sich die Löcher zur nicht abgedichteten Umgebung hin öffnen. U/enn die Dichtung in Betrieb ist, treten die Verschleißteilchen in die Schlitze ein und werden infolge der Zentrifugalwirkung ausgetragen, während die l/erschleißteilchen, die in die Löcher eindringen unter Druckwirkung ausgestoßen werden· Auch wenn jedoch der Abrieb in den Schlitzen und Löchern verbleibt, steht er nicht mehr mit den Dichtungsflächen der Wetall- und Kohleringe in Berührung.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtung unter niedriger Temperatur ist es vorteilhaft, die Dichtungsfläche des Kohleringes am Anfang eingezogen , um dadurch jeglichem Bestreben der Kohlefläche bei sehr tiefen Temperaturen in der

Witte

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Ritt· sich zu einer konischen Form aufzuwerfen, entgegenzutreten. Bei den Maschinellen Schneiden der Kohledichtungsfläche bei Raumtemperaturen wird deshalb eine leichte konische Senke in der Fläche geschaffen, so daß bei sehr tiefen Temperaturen, die beispielsweise bei der Verwendung von Kälteroittelgasen auftreten, durch jedes Anschwellen dee Kohle-' ringes eine flache, radiale Fläche erzeugt wird, die mit dem Metallring in Berührung steht· Jede Abweichung von de» vollständig flachen Zustand wird automatisch durch die Schneidwirkung der verhältnismäßig scharfen Kanten der in den Metallising gefrästen Schlitze ausgeglichen· Sobald der flache Zustand erreicht ist, wird dieser Schneidvorgang unterbrochen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, selbstreinigende Uiellendichtungen zu schaffen. Die neuartigen Flächendich— tungen sollen am Umfang mit voneinander einen 'Abstand aufweisenden Abriebeinfangvürrichtungen versehen sein· Außerdem soll die zu schaffende selbetreinigende Flächendich-/ tungsanordnung eine gehärtete, verschleißfeste Fläche besitzen, die auf einer glatten, ebenfalls verschleißfesten Fläche läuft und mit am Umfang verteilten Aussparungen versehen ist, die alle Verschleißprodukte, die zwischenden Flächen entstehen, einschließen und auswerfen·

Die neuartige Dichtung soll eine Wellendichtung sein, die ^y _; sich besonders zur Verwendung bei niedriger Temperatur

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eignet und bei den Betriebstemperaturen automatisch eine genau anliegende Dichtungaflache erzeugt. Diese neuartigen, für niedrige Temperatur geeigneten Ulellendichtungen sollen flache Kohledichtungsringe besitzen, die auf geschützen Metallringen laufen, die automatisch die Dichtungsfläche d88 Kohlerings abschneiden, um dadurch jede Abweichung von der flachen Dichtungsberührung bei Annäherung an tiefe Betriebstemperaturen auszugleichen»

Die Erfindung hat sich außerdem zum Ziel gesetzt, einen Dichtungsring für Flächendichtungen zu schaffen, der mit einer Dichtungsfläche versehen ist, die rund um den Umfang verteilte, sich zum äußeren Ringumfang hin öffnende, eingefräste Schlitze aufweist, zwischen denen sich Bohrlöcher befinden, die so angelegt sind, daß sie sich gegen den inneren Umfang eines berührenden Ringes erstrecken, der auf dem Metallring läuft.

In diesem Zusammenhang soll ein Dichtungsring für tUellendichtungen geschaffen werden, die am Umfang mit verteilt angeordneten Einfangöffnungen für Verschleiöteilchen versehen sind und so liegen, daß sie die Dichtungsfläche eines anliegenden Ringes der umgebenden Atmosphäre aussetzen, um dadurch die Verschleißprodukte sofort nach ihrer Entstehung auszustoßen.

tl/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der

nachfolgenden

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nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung scheraatisch dargestellt ist·

In der Zeichnung sind:

. i Fig· 1 ein Teil der Querschnittsaneicht einer erfindungs genMQen Dichtungsanordnung mit Teilen in Draufsicht, eingebaut in eine Pumpe, mit einem Schnitt durch die Dichtung längs der Linie 1-1 von Fig.2, ί

Fig. 2 eine Stirnansicht des Kohlsringes und des Dichtungsträgers von Fig.1, im allgemeinen längs der Linie U-Il in Fig.1,

Fig. 3 eine Stirnaneicht des Betalldichtungsring« der Anordnung längs des Linie IQ-HI in Fig.1,

Fig. 4 ein vergrößerter, etwas achematiach dargestellter ! Teil einer Stirnansicht der Dichtumigsflächen der j Metall*- und Kohledichtungsringe der erfindungage- i mäßen Dichtungen, die die Betriebsweise der Aussparungen in dem ffletallring zeigt,

Fig.5 eine Querschnittsansicht längs der Linie ¥-V in Fig.4 und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Kohledichtungsrings der Anordnung von Fig.1 und 2, die die flache

- ίο -

häuse 17 in dichter Verbindung und ist im vorderen Teil des Gehäuses frei rund um die Hülse 18 gelagert. Der Trägerring 19 weist auch von seinem äußeren Umfang nach innen zu und bezüglich des sich rückwärts erstreckenden Flansches 31 «eiter nach außen zu einen.nach vorne herausragenden zylindrischen Flansch 33 auf.

ll/ie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzt der Trägerring 19 in seiner Rückwand 30, über dem Flansch 33 diametral gegenüberliegende Ausschnitte 34. Diese Ausschnitte liegen mit den mit Gewinde versehenen Löchern 35 in der Stirnfläche 36 des Hauptkörperteils 21 von Gehäuse 17 in einer Linie. Die mit Geiuinde versehenen Löcher dienen zur Aufnahme von Stehbolzen (nicht gezeigt), die zum Herausziehen der Dichtungsanordnung 10 aus dem Gehäuse 11 benutzt werden können.

Auch besitzt die U/and 30 des Trägerringes über dem Flansch drei runde Öffnungen 37, die durch sie hindurchgehen und, uiie gezeigt, um 120 gegeneinander und von den Ausschnitten abgesetzt sind. 3ede dieser Öffnungen 37 nimmt einen Stift auf, der fest in einer in dem Hauptkörperteil 21 des Gehäuses 17 befindlichen Bohrung steckt, wie in Fig.1 gezeigt ist. Die drei Stifte 38 tragen auf diese Uieise den Trägerring 19 so, daß er sich in axialer Richtung zu der Endfläche des Gehäuses hin und von ihr meg verschieben läßt·

Diametral

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Dieaetrel gegenüber dea einen Stift 38 liegt ein Federbeleeteretift 39, der in einer Bohrung dee Körperteile 21 verschiebbar angeordnet let und, wie aue Fig.1 hervorgeht, durch eine Schraubenfeder 40, die in der Bohrung fußt und den Stift uaglbt, unter Spennung gegen die TrMgerwand 30 gadrtJekt wlftf» 01a fader 40 wirkt alt daa Federbalg 20 Ut der ttfeiee zuiaaaen, daß beide den Trigarrlng 19 von der Endwand 36 tee Gehüueee wegdrücken.

WIa aue Figf f hervorgeht, let der Stift 39 dieaetral gegenüber ein·· umgebogenen Rend 40 dee Selge 20 angeordnet und dlant ditu, jede zupltzllcha Federkraft, die durch dia Steifheit das uagebogenen Randee bewirkt wird, euezugleichen, wodurflh ein gleichalBiger Federdruck euf dea Trigerring 19, rund ua eeinen genzen üafeng» alchergeetellt let·

CIn Dichtungsring 41 au· Graphit paBt genau In den flanaen dee TrMgerringe 19 und liegt alt aainar Bodenfliche an dar Rückwand 30 daa Tragerringe an· Der Ring 41 haftet feet an den Tragerring und beeltzt eine fleche, radiale Stirnfliche 42, die in Ihrer ganzen redialen Breite freillagt. Wlhrend der üußare Uafang dee Ringes 41 genau In den Flensch 33 paOt, malst der innere Uafeng 43 dee Kohleringes von der HUlee 1B einen Abstand auf, und die auf diaee tteiee durch den Ring hlndurchflihrande Bohrung beeltzt einen gröQeren Ourchaeeeer als die Öffnung des Trttgerringee 19.

Auf

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Oberfläche dar Dichtungsstirnfläche bei Rauntempereturen zeigt« und zwar dort, wo dia Dichtung für dia Verwendung bei niedriger Temperatur vorgesehen iet.

01a in Fig«1 gezeigte Dichtungaanordnung 1φ iet in eine Punpe 11 eingebaut und rund u« die Punpenneile 12 angeordnet. Öle Punpe 11 besitzt ein Gehäuseteil 13, in de« eich eine Pumpenkammer 14 befindet, der von einen durch die Welle 12 angetriebenen Schaufelrad 15 Flüssigkeit zugeführt wird· Daa Gehäuse besitzt eine abgestufte Bohrung 16, die die Dichtungeanordnung 10 aufnimmt.

DIa Dichtungaanordnung 10 beataht ganz allgemein aua eine« der Befestigung dienenden Metallbauten oder letellgehäuse 17, dee in der abgeatuften Bohrung 16 aitzt, einer Hülee 18, die sieh durch das Gehiuae 17 erstreckt und von der Welle getragen wird, einea in vorderen Abechnitt dea Gehäuses 1.7 die Hülee 18 frei umgebenden Trägerring 19 und einem FedermetellbelQJDjder den Trägerring mit dem Gehäuse verbindet·

Dee Gehäuse 17 weist einen zylindrischen Hauptkörperteil 21 mit einen großen Durchmesser und einen zylindrischen Führungsteil 22 mit einem kleinen Durchmesser auf. Der Teil 21 sitzt in dem groOen inneren Ende der Bohrung 16 und fußt auf einer Schulter 23, die sich zwischen diesem Bohrungsteil und einem Bohrungsteil 24 mit geringerem Durchmesser befindet,

""* der 909803/0627 ORiGiNAL INSPECTED

der das Führungsende 22 aufnimmt. In der Schulter 23 ist eins Nut vorgesehen, in der sich eine O-Ringdichtung 25 befindet, die eine gute Abdichtung zwischen dem Gehäuse 17 der Dichtungsanordnung 10 und dem Pumpengehäuse 11 bewirkt. 0er Führungsteil 22 des Gehäuses 17 umgibt einen dickeren Endteil 18 a der Hülse und ist mit Nuten 26 versehen, in denen sich Rückstauringe 27 befinden, die auf dem dickeren Teil 18 a laufen, um das Eindringen von Fremdkörpern in das Gehäuse auf ein Mindestmaß zu beschränken. In dem stärkeren Teil 18 a der Hülse ist in einer Nut eine O-Ringdichtung 28 angeordnet, die während der Umdrehung der Welle die Hülse gegen die (Helle abdichtet.

Der Hauptkörper 21 des Gehäuses 17 besitzt eine Kammer 28 mit einem offenen Ende, die im hinteren Teil von dem Führungsteil begrenzt wird und den Balg 20 aufnimmt. Das innere Ende des Balgs 2o ist beispielsweise durch die Lötstelle 29 dicht an dem Ende des Führungsteile 22 des Gehäuses befestigt, ujobei die inneren Windungen des Balgs von der Außenfläche der Hülse 18 und die äußeren Windungen des Balgs von der Innenfläche des Gehäuseteils 21 einen Abstand aufweisen.

Der Trägerring 19 hat einen flachen, radialen Hauptwandteil 30, von dem sich nach rückwärts ein zylindrischer Flansch 31 erstreckt, der beispielsweise durch Verlöten bei 32 dicht mit dem vorderen Ende des Balgs 20 verbunden ist. Auf diese Weise steht der Trägerring 19 durch den Balg 20 mit dem Ge-

häuee

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Auf der Uielle 12 ist erfindungsgemäß ein ffletalldichtungsring 44 mit angeordnet und zwischen dem Pumpenflügelrad und die Hülse 18 so eingeklemmt, daß er zusammen mit der U/elle und dem Pumpenflügelrad umläuft. Der Dichtungsring besteht vorzugsweise aus gehärtetem Stahl und besitzt auch eine vorzugsweise chromplattierte radiale Dichtungsfläche 45, die auf der Stirnfläche 42 des Kohlerings 41 anliegt.

Wie aus Fig.1 hervorgeht, ist der äußere Umfang 46 des Ringes 44 etwa bündig mit dem Außenumfang des Kohleringes 41, während der innere Umfang 47 des Ringes 44 in der ganzen Breite auf der Welle 12 aufliegt und bezüglich dos inneren Umfangs 43 des Kohlerings erheblich weiter nach innen liegt. Infolgedessen erstreckt sich die Stirnfläche 45 des ffletallrings über die ganze radiale Breite der Stirnfläche 42 des Kohlerings.

Uiie am besten Fig.3 zu entnehmen ist, besitzt die Fläche des Metallrings 44 acht Schlitze 48, die von dem Außenumfang nach innen bis zu einer radialen Tiefe in die Fläche hineingeschnitten sind, die etwas weniger groß ist als die halbe radiale Breite der Fläche 45. Die Schlitze 48 öffnen sich, wie aus Fig.1 hervorgeht, zum äußeren Umfang 46 hin und besitzen geschlossene, abgerundete Bodenflächen. Die Schlitze lassen sich vorzugsweise mit einem Fräswerkzeug herstellen, das an der Fläche 45 relativ scharfe Kanten erzeugt. Die acht Schlitze 48 sind rund um den Umfang der

Flä c h a

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Flachs 45 gleichmäßig verteilt. In den Ring mit den Schlitzen 48 sind in gleichmäßiger Verteilung acht runde Aussperrungen oder Löcher 49 so eingefügt, daß jedes Loch in der Mitte zwischen zwei benachbarten Schlitzen 48 liegt. Die Löcher 49 sind, u/ie in Fig.1 gezeigt ist, blind und die radialen innersten Teile der Löcher erstrecken sich über den inneren Umfang 43 des Kohleringes 41 so weit hinaus, daß die Löcher zur umgebenden Atmosphäre innerhalb des Balgs belüftet werden, wobei dieser Luftraum natürlich durch die losen Rückstauringe 27 mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Die innersten Enden der Schlitze 48 überlappen in radialer Richtung die äußeren Teile der Löcher 49. Auf diese UJeise steht der äußere Teil der Fläche 42 des Kohledichtungsrings unter dem in der Pumpenkammer 14 herrschenden Druck, ujenn aufeinanderfolgende Flächen dieses Teiles infolge der Schlitze 48 nicht abgedeckt sind, während der innere Teil des Kohleringes und der Fläche 42 dem Atmosphä— rendruck ausgesetzt ist, sobald aufeinanderfolgende Flächen dieses Teils mit den Löchern 49 in Verbindung kommen. Da jedoch die Schlitze und Löcher in den Umfang versetzt angeordnet sind, kann sich zwischen den in Berührung stehenden Fläphen des stationären Kohlerings und des rotierenden Hfletallringes kein Leckageweg öffnen.

Uiie aus Fig.4 hervorgeht, wird, sobald die Dichtungsfläche 45 des rotierenden [fletalldichtungsrings 46 über die Dichtungsfläche 42 des stationären Kohledichtungsrings 41 läuft, die

äußere

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äußere Zone A der Dichtungsfläche 42 den Schlitzen 48 ausgesetzt, während die innere Zone B der Dichtungsfläche 42 mit den Löchern 49 in Berührung kommt. Die Zonen A und B der'Dichtungsfläche 42 überlappen sich, u/ie bei C angedeutet ist, so daß die ganze Fläche_ 42 abwechselnd mit der Metallringdichtungsfläche 45 in metallische Berührung kommt und darauf mit der umgebenden Atmosphäre, wobei die Zone A unter dem in der Pumpenkammer 14 herrschenden Druck und die Zone B unter dem innerhalb des Balgs herrschenden Atmosphärendruck steht. Alle bei B schematisch dargestellten Verschleißteilchen, die innerhalb der äußeren Zone A zwischen den sich berührenden Dichtungsflächen 42 und 45 des Dichtungsrings liegen, werden in den Schlitz 48 geschoben, während alle Partikelchen P¹, die innerhalb der Zone B zwischen den sich berührenden Dichtungsflachen liegen, in das Loch 49 geschoben werden, sobald die Zonen A und B den heranrückenden Schlitzen und Löchern ausgesetzt werden, wenn der Ring 45, wie in ' Figo 4 gezeigt ist, im Gegenuhrzeigersinn umläuft. Diu in den Schlitz 48 eintretenden Teilchen werden unter der Wirkung der Zentrifugalkraft durch die offene Umfangfläche des Schlitzes ausgetragen, während die Teilchen, die in das Loch eindringen, in den niedrigeren Druckbereich ausgestoßen werden, der sich von der abgeüichtetan Druckzone 14 abwärts erstreckt.

Aus Fig.5 geht ferner das Selbstreinigungsvermagen der neuartigen Dichtungen hervor, da die zwischen den Ringen 41

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und 44 liegenden Teilchen P und P' in die Schlitze 48 geschoben werden, wenn sie sich der in radialer Richtung äußeren Zone der Innenfläche befinden, andererseits aber in die Löcher 49 gespült werden, wenn sie in der in radialdichtung inneren Zone dieser Innenfläche liegen. Selbst wenn die'Zentrifugalkraft oder die Druckdifferenz nicht zur Ausstoßung der Teilchen aus den Schlitzen oder Löchern ausreicht, so üben sie doch auf die Innenfläche, sobald sie einmal von ihr entfernt sind, keine schädliche Wirkung mehr aus. Der Fig.5 ist weiterhin zu entnehmen, daß die scharfen Kanten der Schlitze und Löcher auf die Ringfläche 42 eine Läppungsujirkung ausüben, wodurch v/erhindert wird, daß sich die Verschleißteilchen in den Kohlering einbetten.

Da die Schlitze 48 und Löcher 49 am Umfang voneinander getrennt sind, ist immer eine durchgehende, abdichtende Zvuischenfläche vorhanden, die niemals gleichzeitig der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt wird, und zwar auch dann, wenn die Zone A der Dichtungsfläche 42, die mit den Schlitzen 43 in Verbindung steht, die Zone B, die mit den Löchern 42 in Verbindung steht, überlappt. Demzufolge können sich durch die Schlitze und Löcher keine Leckagewege bilden.

Die in den neuartigen Piletallring 44 zum Einfangen der Verschleißteilchen vorgesehenen Aussparungen können verschiedener Art und Form sein, ohne daß dabei von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. So lassen sich beispielsweise Öffnungen jeder gewünschten Form vorsehen, die abwechselnd zum

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inneren

inneren und zum äußeren Umfang des Kohlerings oder zu demselben Umfang des Kohlerings entlüftet uierden. Obgleich diese Aussparungen natürlich vorzugsweise in der gehärteten Dichtungsfläche des tfletallrings angeordnet u/erden, ist es auch möglich, sie in der Dichtungsfläche des Kohlerings unterzubringen.

lüie aus Fig.6 hervorgeht, kann die Dichtungsfläche 42 des Kohlerings 41 eine zur Verwendung bei tiefer Temperatur geeignete Form erhalten, indem sie von dem äußeren Umfang zum inneren Umfang 43 des Ringes bei Raumtemperatur konisch nach innen eingezogen wird. Die Tiefe der konisch eingezogenen Fläche 42, die zwischen den Teilen in der Zeichnung dargestellt ist, braucht nur etwa 0,0127 - 0,0178 mm (0,0005 0,0007 inch) betragen. Dies reicht aus, um die Ausbeulung der Ringfläche, die normalerweise bei Kohledichtungsringen auftritt, die bei sehr tiefen Temperaturen, etwa zwischen -129 und -240°C (-200 und -400°F) , eingesetzt werden, aus.-zugleichen. Die eingezogenen Fläche 42 weist bei Raumtemperatur eine flache, radiale, bei 42 in Fig.1 gezeigte Form auf, unter Betriebsbedingungen jedoch bei niedriger Temperatur, und auch wenn die von der Fläche 42 erreichte Betriebsform leicht von uiner flachen, radialen Fläche abweicht, schmirgeln die scharfen Kanten der Aussparungen in den Metall— ring die Fläche 42 su ab, daß sie ganz flach wirkt, und sobald dies erreicht ist, tritt keine weitere Schn^idwirkung'mehr auf. .

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Bel der bevorzugten Ausführungsform der neuartigen Dichtungsanordnung» z.B. bei der Verwendung in einer Pumpe, die in . Fig.1 gezeigt ist, steht der Faltenbalg unter dem in der Pumpenkammer 14 vorhandenen Druck und weist in Abhängigkeit von seiner Bauart eine hydraulische UJirkungsflache auf. Die Ulirkungsf lache der Bletallflachen des Dichtungsrings 44 kann . so gebaut sein, daß sie der hydraulischen Wirkungsflache des Balgs gleich ist, um in der Dichtung ein Druckgleichgetuicht zu schaffen.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung eine Wellendichtung mit einer rotierenden Dichtungsfläche schafft, die so gebaut ist, daß sie sich selbst reinigt, indem sie die Verschleißprodukte sofort nach ihrer Entstehung ausscheidet, die ferner bei Betriebstemperaturen eine wirksame Dichtungsfläche erzeugt und die an der Dichtungsgrenzfläche eine viel größere Berührungszone schafft, wodurch sich eine geringere Druckbelastung pro Flächeneinheit ergibt. Alle diese merkmale iuirken dahingehend zusammen, daß sie die Verschleißgeschujindigkeit der Dichtung herabsetzen·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

11·)Selbstrainigende, rotierende Flächendichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht rotierender, verschleißender Dichtungsring und ein drehbarer, relativ verschleißfester Dichtungsring vorhanden sind, daß die Dichtungsringe breite» einander berührende Dichtungsflächen aufweisen, daß Vorrichtungen vorhanden sind, die diese breiten Flächen so miteinander in Berührung bringen, daß sie aufeinander laufen und abdichten, daß die Fläche des drehbaren Ringes mit am Umfang verteilt angeordneten Aussparungen versehen ist, die abu/echselnd mit dem äußeren und inneren Umfang des feststehenden Ringes in Verbindung treten, und daß die Aussparungen in der Weise angeordnet sind, daß sie abu/echselnd in radialer Richtung äußere und innere Abschnitte der ganzen Dichtungsfläche des feststehenden Rings der umgebenden Atmosphäre aussetzen, ohne daß sie dadurch Leckageiuege zwischen den sich berührenden Flächen der Ringe öffnen, wodurch durch den Verschleiß oder dergleichen entstandene Staubteilchen von den Aussparungen aufgenommen werden und sofort nach ihrer Bildung von den Dichtungsflächen entfernt werden, wodurch sich der Verschleiß der Dichtung auf ein minimum beschränkt.

2. Selbstreinigende Wellendichtung, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Dichtung einen Dichtungsring aus Graphit besitzt, dessen innerer Umfang einen größeren Durchmesser aufweist als die abzudichtende Welle, daß er einen äußeren Durchmesser besitzt, der mit dem Raum, der abgedichtet werden soll, in Verbindung gebracht werden kann, wobei zwischen dem äußeren und dem inneren Umfang eine radiale Stirnfläche vorhanden ist, daß die Dichtung einen von der Welle angetriebenen ffletalldichtungsring besitzt, dessen radiale Stirnfläche der Stirnfläche des Kohledichtungsrings gegenüberliegt, daß Vorrichtungen vorhanden sind, die die radialen Stirnflächen des Kohle- und des Ifletallringes gegeneinanderdrücken, so daß sie sich abdichtend berühren, daß Vorrichtungen vorhanden sind, die den Kohlering gegen Drehen sichern, daß Stirnfläche des Wetallrings an ihrem Umfang verteilt angeordnete Aussparungen besitzt, die abwechselnd mit dem inneren und dem äußeren Umfang des Kohlerings in Verbindung gebracht werden und so angeordnet sind, daß sie abwechselnd die in radialer Richtung äußeren und inneren Abschnitte der ganzen Stirnfläche des Kohlerings den abgedichteten und nicht abgedichteten Räumen, die die Ringe umgeben, aussetzen, ohne daß dadurch zwischen den Ringen Leckagewege geöffnet werden, und daß die Aussparungen so wirken, daU sie von der Grenzfläche zwischen dem Kohle- und dem Ifletallring Abriebteilchen aufnehmen.

3. Selbstreinigende

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3· Selbstreinigende Flächendichtung für eine rotierende ■ U/alle, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwei relativ zueinander drehbare Dichtungsringe aufu/eist, deren breite radiale Stirnflächen einander berühren, daß Federvorrichtungen die Ringe so zusammendrücken, daß sie quer über die ganze radiale Breite u/enigstens eines Ringes in abdichtender Berührung stehen, und daß einer dßr Ringe an seinem Umfang verteilt angeordnete Abriebeinfangaussparungen aufweist, die der ihn berührenden Dichtungsfläche des anderen Ringes gegenüberliegen,um Fremdteilchen von der Grenzfläche zwischen den Ringen aufzunehmen·

4· Rotierende Wellendichtung mit aneinanderliegenden Dich— tungsflächen und einem rotierenden Dichtungsring, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen von der j Welle angetriebenen Dichtungsring aufweist, mit einer.

Stirnfläche, die quer über ihre ganze radiale Breite von , dem rotierenden Dichtungsring bestrichen u/ird, und daß ι Federvorrichtungen vorhanden sind, die die Rinqfso zu-

sammcndrücken, daß sie sich abdichtend berühren, und daß

der rotierende Ring mit Aussparungen versehen ist, die ' nacheinander Abschnitten der Stirnfläche des stationären

Ringes ausgesetzt werden, um dadurch zwischen der Grenzfläche der Dichtungsringe befindliche Abriebteilchen ei.nzufangen ohne daß quer über die Grenzfläche Leckagewege

geöffnet

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geöffnet werden.

5· UJellendichtungeanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Gehäuse aufweist, das dicht in einem abzudichtenden Pumpengehäusetsil befestigt werden kann, daß sich eine Hülse durch dieses Gehäuse erstreckt, die mit einer Welle, die abgedichtet werden soll, in Berührung stehen kann, daß in dem Gehäuse ein Federbalg angeordnet ist, der die Hülse umgibt und dicht an dem einen Ende des Gehäuses befestigt ist, daß die Hülse im vorderen Teil des Gehäuses von einem Trägerring umgeben ist, der dicht mit dem anderen Ende des Federbalgs verbunden ist, daß das Gehäuse mit Vorrichtungen versehen ist, die den Trägerring verschiebbar führen, so daß er eine Axialbewegung relativ zu dem Gehäuse ausführen kann, während sie ihn gegen Verdrehen sichern, daß ein Dichtungsring aus Graphit in dem Trägerring befestigt ist, der eins breite radiale Stirnfläche aufweist, daß ein Hartmetalldichtungsring neben dem Ende der Hülse angeordnet ist, dessen eine Stirnfläche auf der Stirnfläche des Kohlerings läuft, daß in der Stirnfläche des ßletallrings rund un seinen Umfang verteilte Umfangschlitze vorhanden sind, die den radialen äußeren Abschnitt des Kohlerings mit dem abzudichtenden Raum in Verbindung bringen und daß in dieser Stirnfläche des Metallrings sich rund um den Umfang verteilte Aussparungen befinden, die zwischen den

j ·' Schlitzen

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Schlitzen liegen und den radialen inneren Abschnitt der Stirnfläche des Kohlerings mit der Atmosphäre in Verbindung bringen.

6. Selbstreinigende, rotierende Wellendichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ein Gehäuse aufweist, dafl in einer Bohrung eines abzudichtenden Gehäuses abgedichtet werden kann« daß eine Hülse vorhanden ist, die so geformt ist, daß sie auf eine in dem Gehäuse abzudichtenden Welle paßt und durch das Gehäuse herausragt, daß ein Trägerring diese Hülse im vorderen Abschnitt des Gehäuses umgibt, daß in dem Gehäuse ein Federmetallbalg liegt, mit den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses und des Tragringes verbunden ist und so uiirkt, daß er den Tragring von dem Gehäuse wegdrückt, daß aus dem Gehäuse herausragende Stifte den Trägerring an dem Gehäuse verschiebbar befestigen und so wirken, daß sie verhindern, daß sich der Ring dreht,-daß in dem Trägerring ein Graphitring befestigt ist, der eine breite, nach außen gekehrte, radiale Stirnfläche besitzt, daß diesem Kohlering ein ffletalldichtungsring gegenüberliegt, der von der Uielle angetrieben werden kann und dabei so mit der Hülse in Verbindung steht, daß er die gan2e Stirnfläche des Kohlerings überstreicht, und daß in dem Ifletallring Aussparungen so angeordnet sind, durch die nacheinander die in radialer Richtung äußeren und

inneren

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inneren Abschnitte der ganzen Stirnfläche des Kohlerings mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung gebracht u/erden, um zwischen den Ringen befindliche Abriebteilchen zu entfernen, ohne daß sich dabei zwischen den aufeinanderlaufenden Flächen der Ringe Leckagewege öffnen.

7, lüellendichtungsanordnumg, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Gehäuse besitzt, das dicht in ein mit einer abzudichtenden Welle versehenes Gehäuse eingebaut warden kann, daß eine sich durch das Gehäuse erstreckende Hülse auf der abzudichtenden Welle befestigt werden kann, daß im vorderen Abschnitt des Gehäuses die Hülse von einem Dichtungsringträger umgeben ist, daß ein Federmetallbalg im Gehäuse dicht mit dem einen Ende des Gehäuses und mit dem anderen Ende des Dichtungsträgers verbunden ist, daß der Balg längs seiner Länge einen Rand besitzt, daß aus dem Gehäuse hervorstehende Stifte sich durch den Trägerring erstrecken und dazu dienen, den Trä— gerring wegen einer zwecks Anpassung erfolgenden Axialbewegung in Richtung auf das Ende des Gehäuses und von ihm weg in dem Gehäuse verschiebbar zu lagern, daß ein in dem Gehäuse verschiebbar angeordneter, federbelaste— ter Stift diametral gegenüber dem Rand des Federbalgs einwirkt und dazu dient, die auf den Trägerring wirkende Federkraft auszugleichen, daß in dem Trägerring ein

Graphitdichtungsring

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Graphitdichtungsring befestigt ist, der eine breite -radiale Stirnfläche aufweist, daß ein von der Welle angetriebener Hartmetallring mit einer radialen Stirnfläche auf der Stirnfläche des Kohlerings läuft, daß in dem äußeren Umfangsteil der Stirnfläche des Bletallrings ein Ring von eingefrästen Schlitzen vorhanden ist, daß in der Stirnfläche des IKIetallrings, zwischen den Um— fangeschlitzen verteilt, ein Ring aus blinden Löchern liegt, die mit dem inneren. Umfang des Kohlerings in Berührung kommen, daß die Schlitze und Löcher so zusammenwirken, daß sie in radialer Richtung die radialen äußeren und inneren Abschnitte der ganzen Stirnfläche des Kohlerings aussetzen, ohne daß sich zwischen den aufeinandergleitenden Flächen der Ringe Leckagewege öffnen, und daß die Schlitze Schnittkanten haben, die jede Unebenheit von der Stirnfläche des Kohlerings abtragen können, wobei die abgetragenen Teilchen und dergleichen-von den Schlitzen und Aussparungen aufgenommen und scfort von den Dichtungsflächen entfernt werden.

8, Selbstreinigende, rotierende Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des ersten und des zweiten Dichtungsrings aufeinandergleiten, daß einer der Dichtungsringe an seinem Umfang verteilt angeordnete Aussparungen besitzt, die abwechselnd die radialen äußeren und

inneren

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Abschnitte der ganzen Dichtungsfläche des anderen Ringe mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung bringt, ohne daß sich zwischen den aufeinandergleitenden Flächen der Ringe Leckageujege öffnen, und daß Vorrichtungen vorhanden sind, die auf die auseinanderlaufenden Flächen einen Druck ausüben, so daß diese in abdichtender Berührung stehen, wodurch durch Verschleiß oder dergleichen entstehende körnige Teilchen von den Aussparungen aufgenommen und sofort nach ihrer Bildung von den aufeinanderlaufenden Dichtungsflächen entfernt werden»

9. Rotierende Wellendichtung, die sich zum Einsatz bei niedriger Temperatur eignet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Hülse besitzt, die auf einer Uielle so befestigt werden kann, daß sie sich mit dieser dreht, daß die Hülse von einem Gehäuse umgeben wird, in dem sich eine Kammer befindet, daß das Gehäuse mit muhreren Schlitzen ausgerüstet ist, die sich jenseits der Kammer zu der Hülse hin öffnen, daß sich in den Schlitzen Rückstauringe befinden, die auf der Hülse laufen, daß im vorderen Teil des Gehäuses ein Trägerring lose die Hülse umgibt, daß in der Kammer des Gehäuses ein Federmetallbalg angeordnet ist, der mit dem einen Ende an dem Trägerrirog und mit dem anderen Ende an dem Gehäuse befeastigt ist, daß in dem Gehäuse befestigte Führungsstifte den Trägerring im vorderen Teil des

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Gehäuses verschiebbar tragen, daß in dem Trägerring ein Graphitdichtungsring angeordnet ist, der eine nach außen 'Uieisende radiale Stirnfläche besitzt, daß diesem Graphit— ring ein won der Welle angetriebener Hartmetalldichtungsring gegenüberliegt, der eine Stirnfläche aufweist, die auf der nach außen gekehrten Fläche des Kohlerings läuft, daß in dem Metallring mehrere Schlitze eingefräst sind,

die sich von seinem äußeren Umfang nach innen erstrecken und dem radialen äußeren Abschnitt der nach außen gekehrten Stirnfläche des Kohlerings gegenüberliegen, um diesen Abschnitt nacheinander zu dem abgedichteten Raum hin zu belüften, daß ein Ring aus blinden, in dem lYletallring befindlichen Aussparungen den radial inneren Umfangsabschnitt des Kohlerings zugekehrt ist, der dazu dient, diesen Abschnitt zu dem Raum innerhalb des Balgs hin zu belüften, daß diese Aussparungen zwischen den Schlitzen verteilt angeordnet sind, und daß die Schlitze scharfe Kanten besitzen, die so uiirken, daß sie die Stirnfläche des Kohlerings bei der Betriebstemperatur der Anordnung in der Weise abschmirgeln, daß sie überall dicht auf dem Metallring sitzt.

10. Uiellendichtungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung,einen drehbaren, relativ verschleißbeständigen und einen nicht drehbaren, verschleißenden Dichtungsring besitzt, daß diese Dichtungsringe einander

zugekehrte

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zugekehrte Dichtungsflächen aufweisen, daß die Dichtungafläche des verschleißenden Dichtungsrings dia bei Temperaturen oberhalb der Betriebstemperatur konisch eingezogen worden ist,sich so verformt, daß sie sich bei Betriebstemperatur in eine gerade, radiale Lage ausbeult und daß der drehbare Ring mit Aussparungen versehen ist, die die zwischen den aufeinanderliegenden Ringflächen entstehenden Abriebteilchen mit den Kanten einiger Aussparungen, einfangen und Unregelmäßigkeiten von der ursprünglich eingezogenen Fläche des verschleißenden Ringes abschmirgeln.

11· Dichtungsring für Flächendichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen relativ verschleißfesten Hartmetallring mit einer breiten radialen Stirnfläche besitzt, daß in dieser Stirnfläche, am Umfang verteilt, ein erster Ring aus Schlitzen vorhanden ist, die mit dem äußeren Umfang des Ringes in Verbindung stehen, und daß in dieser Stirnfläche, eingefügt zwischen diese Schlitze, ein zweiter Ring aus blinden Löchern vorhanden ist, so daß sich die beiden Ringe aus Schlitzen und Löchern in radialer Richtung überlappen und die Schlitze und Löcher in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind.

12. Dichtungsring aus metall für Flächendichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen Ring mit einer

breiten

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breiten, radialen Stirnfläche aufweist, in die won dem • äußeren Ringumfang nach innen bis zu einer Tiefe, die kleiner ist als die halbe radiale Breite der Stirnfläche, acht Schlitze eingefräst sind, und daß in diese Stirnfläche, ebenfalls in gleichmäßigem Abstand^wischen den Schlitzen acht blinde, runde Aussparungen eingefräst sind, die sich von den radialen inneren Enden der Schlitze weiter in radialer Richtung nach innen erstrecken.

13e Flächendichtungsglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied einen Ring mit einer Dichtungsfläche aufweist, die so geformt ist, daß sie auf einer berührenden Fläche laufen kann, und daß in dieser Dichtungsfläche, um den Umfang verteilt, Schmutz- und Verschleißteilchen einfangende Aussparungen angeordnet sind, die abwechselnd zum inneren und äußeren Umfang der berührenden Fläche belüftet werden und so gelagert sind, daß sie abwechselnd.die in radialer Richtung äußeren und inneren Abschnitte der berührenden Fläche mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung bringen.

14. Flächendichtungsglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsglied einen Ring mit einer breiten, radialen Stirnfläche und um den Umfang dieser Stirnfläche verteilt angeordnete , Schmutz- und Verschleißteilchen einfangende ·

Aussparungen

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Aussparungen aufweist.

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