DE1475747B2 - Berührungsfreie Wellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine berührungsfreie Wellendichtung mit einem die Welle umgebenden und . aus radialbeweglichen Segmenten bestehenden Dichtungsring, der über einen ungeschlitzten Haltering geschoben ist und dessen eine Stirnseite eine Dichtfläche besitzt, weiche an einer gleichartigen im umgebenden Gehäuse angebrachten Dichtfläche anliegt.

Bei bekannten Dichtungen und bei horizontal angeordneten Maschinen werden oft einstückige Ringe, sogenannte Schwimmringe eingesetzt, die meist durch O-Ringe aus Gummi oder elastischem Kunststoff vorzentriert sind, damit sich auch bei Fehlen des Flüssigkeitsdruckes im Spalt Ring und Welle nicht berühren können, was einwandfreien Anlauf der Maschine in jedem Betriebszustand gewährleistet, wobei die O-Ringe nur eine beschränkte Selbsteinstellung des Schwimmringes bei Wellenverlagerungen zulassen, ohne nennenswerte Gegenkräfte zu erzeugen. Bei größeren Wellenverlagerungen übersteigen jedoch die Gegenkräfte der O-Ringe die hydrodynamischen Zentrierungskräfte, was zum Anlaufen der Schwimmringe an die Welle und zum Dichtungsschaden führen kann.

Andere bekannte Dichtungen verwenden segmentierte Ringe, die mit Hilfe eines geschlossenen Ringes gehalten werden (vgl. zum Beispiel USA.-Patentschrift 88 286). Hier werden die Segmente 14 mittels Schlauchfedern 25 auf einen Ring 23 festgelegt. Weiter sorgt hierbei eine Feder 31 für das seitliche Anlegen des Ringkörpers an das Gehäuse, ohne nennenswert die radiale Beweglichkeit (Schwimmen) zu sehr zu beeinflussen.

Sehr nachteilig ist bei dieser Dichtung das Fehlen einer Vorzentrierung. Deshalb liegt bei stehender Maschine der Dichtungsring in Folge seines Eigengewichts auf der Welle auf, hat also direkten Kontakt. Bei Inbetriebnahme entstehen im Dichtungsspalt die bekannten hydrodynamischen Zentrierungskräfte und damit ein Abheben des Ringes von der Welle. Durch jeden Anfahrvorgang tritt aber ein Verschleiß ein, der ein relativ schnelles Erweitern des vorgegebenen Dichtungsspaltes und damit eine Leckstromzunahme zur Folge hat.

Es ist auch bekannt (vgl. USA.-Patentschrift 16 89 874), in einen Ring 1, der im Gehäuse starr angeordnet ist, von innen Segmente 6 gegen Federn 7 einzuschieben. Die Federn sorgen für einen Kontakt der Segmente mit der Welle. Diese Dichtung ist eine Berührungsdichtung.

Durch die deutsche Patentschrift 11 87 874 ist eine weitere Dichtung bekannt. Hier bilden die Segmente 21 gemeinsam mit der Welle 1 einen Dichtungsspalt 25, aber die Ausführung bietet keine Gewähr für das Konstanthalten des Spaltes, denn es fehlt eine eindeutige Segmentführung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtung, die ähnlich einer Schwimmringdichtung arbeitet, bereitzustellen, die normal mit kleinem Dichtungsspalt betrieben werden kann, auf die Welle nur geringe Reaktionskräfte ausübt und im Falle eines Anstreifvorganges eine Zerstörung der Dichtung sicher vermeidet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Segmente einen an sich bekannten C-förmigen Querschnitt aufweisen, die Segmente auf die äußere Mantelfläche des Halteringes durch in Umfangsnuten angeordnete Federn festgelegt sind und Haltering und Segmente als Einheit durch Fixierelemente, die mit ihren radial äußeren Enden im umgebenden Gehäuse befestigt sind und mit ihren inneren Enden in Nuten des Halteringes mit Spiel eingreifen, vorzentriert und durch eine weitere Feder, die die Öffnung des Gehäuses und eine Nut am Dichtungsring verbindet, verdrehgesichert ist.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, daß als Fixierelemente 3 Blattfedern vorgesehen sind, die mittels Paßstifte 4 im umgebenden Gehäuse befestigt sind.

Als weitere Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Dichtungsring 2 ein in Umfangsrichtung verlaufender, ringartiger Vorsprung 11 vorgesehen ist, der sich im montierten (betriebsbereiten) Zustand in eine Eindrehung des Halteringes 1 einlegt.

Eine Anordnung der Hauptteile gemäß der Erfindung ist in den F i g. 1,2a und 2b dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht auf die Dichtung,
F i g. 2a einen Schnitt gemäß Schnittlinie Λ-ßund

Fig. 2b einen weiteren Schnitt C-D, wie in F i g. 1 angegeben.

Es bedeutet: 1 Haltering, 2 Dichtungsring, bestehend aus den Segmenten 2a bis 2c/, 3 Fixierelemente die jeweils mit Paßstiften 4 im Gehäuse starr befestigt sind; 5 Nuten im Haltering 1, in welche die inneren Enden der Fixierelemente 3 mit Spiel 6 eingreifen; 7 Federn, die in Umfangsnuten 8 an 1 bzw. an 2, eingelegt sind; 9 eine weitere Feder, die in eine öffnung 10 des Gehäuses eingelegt ist und in eine weitere Nut am Schwimmring 2 hineinragt; 11 ein ringartiger Vorsprung an 2, der bei montierter Dichtung in eine Eindrehung des Halteringes 1 eingreift; 12 ist die Welle.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Dichtung ist fol-

gender: Der Dichtungsring 2, der wie in den Figuren dargestellt, in mehrere Segmente 2a bis 2d aufgeteilt ist, hat einen an sich bekannten C-förmigen Querschnitt und ist über den Haltering 1 geschoben, wobei die in den Umfangsnuten 8 eingelegten Federn 7 die Segmente auf die äußere Mantelfläche des Halteringes 1 festlegen. Der ringartige Vorsprung 11 legt sich dabei in die Eindrehung des Halteringes ein, so daß die Segmente gegen ein seitliches Herausrutschen gesichert sind. Diese beiden Teile, also Dichtungsring und Haltering, bilden eine bauliche Einheit und können in ihrer Wirkungsweise einem einstückigen Schwimmring bekannter Bauart gleichgesetzt werden, weil sie auch an der Stirnseite die radial verlaufende Dichtung zwischen Stirnseite und Gehäuse aufweisen. Die Fixierelemente 3, deren innere Enden mit Spiel 6 in die Nuten 5 des Halteringes eingreifen, sorgen für eine annähernd zentrische Lage der Einheit, die jedoch nach Größe des Nutenspiels 6 in Folge des Eigengewichts bei nicht in» Betrieb befindlicher Pumpe, also im Stand, aus der zentrischen Lage ausweichen kann. Außerdem sind die Fixierelemente 3 so ausgebildet, daß sie sich unter dem Gewichtseinfluß nur geringfügig im Vergleich zum Dichtungsspalt durchbiegen. Bekanntlich haben Wellen von z. B. Kreiselpumpen im Stand eine größere Durchbiegung als im Betrieb. Geht eine Kreiselpumpe in Betrieb, so entstehen in Folge des über der Dichtung herrschenden Druckunterschiedes und der Wellenrotation im Dichtungsspalt die an sich bekannten hydrodynamischen Zentrierungskräfte und die Ringeinheit folgt der Wellenverlagerung, wobei die Segmente in der Regel auf dem Haltering verbleiben.

Treten beispielsweise während des Betriebs Störungen auf, die eine weitere Wellenverlagerung nach sich ziehen, beispielsweise auch bei Schwingungserscheinungen, so können bei der erfindungsgemäßen Lösung einzelne Segmente radial gegen die Federn 7, bzw. deren Kräfte, relativ leicht ausweichen, ohne dabei merkliche Reaktionskräfte auf die Welle auszuüben, weil die Trägheit eines Segmentes und die Federkräfte relativ klein sind.

Die mit der erfindungsgemäßen Dichtung erzielbaren Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß die Dichtung äußerst betriebssicher ist und sie nur eine kleine Leckrate aufweist, weil sie bei normalem Betriebsverhalten in allen Betriebsphasen einer Wellenverlagerung ohne anzustreifen folgen und man deshalb einen engeren Dichtungsspalt als bisher üblich vorsehen kann. Außerdem wird z. B. bei stehender Maschine das Ringeigengewicht durch die erfindungsgemäßen Fixierelemente und deren Anordnung aufgenommen, so daß auch im Stand ein direkter Kontakt zwischen Ringbohrung und Welle vermieden wird — was einer vergrößerten Betriebssicherheit und Standzeiterhöhung gleich kommt — da beim Anfahren kein zusätzlicher Verschleiß durch Abrieb auftreten kann.

Insbesondere ergibt sich noch, daß auch bei extremen Vorgängen, wenn beispielsweise zusätzliche Schwingungen im Aggregat auftreten, die ein weiteres Auslenken oder Schlagen der Welle zur Folge haben, die Segmente partiell ausweichen können, was eine Zerstörung der Dichtung sicher vermeidet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Berührungsfreie Wellendichtung mit einem die Welle umgebenden und aus radialbeweglichen Segmenten bestehenden Dichtungsring, der über einen ungeschlitzten Haltering geschoben ist und dessen eine Stirnseite eine Dichtfläche besitzt, welche an einer gleichartigen im umgebenden Gehäuse angebrachten Dichtfläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2a bis 2d) einen an sich bekannten C-förmigen Querschnitt aufweisen, die Segmente (2a bis 2d) auf die äußere Mantelfläche des Halteringes (1) durch in Umfangsnuten (8) angeordnete Federn (7) festgelegt sind und Haltering (1) und Segmente (2a bis 2d) als Einheit durch Fixierelemente (3), die mit ihren radial äußeren Enden im umgebenden Gehäuse befestigt sind und mit ihren inneren Enden in Nuten (5) des Halteringes (1) mit Spiel (6) eingreifen, vorzentriert und durch eine weitere Feder (9), die die Öffnung (10) des Gehäuses und eine Nut am Dichtungsring (2) verbindet, verdrehgesichert ist.

2. Berührungsfreie Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fixierelemente (3) Blattfedern vorgesehen sind, die im umgebenden Gehäuse durch Paßstifte (4) befestigt sind.

3. Berührungsfreie Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Dichtungsring (2) ein in Umfangsrichtung verlaufender Vorsprung (11) vorgesehen ist, der sich im montierten Zustand in eine Eindrehung des Halteringes (1) einlegt.