DE1525825C - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Gleit- Im Interesse einer besonders guten Verständlichringdichtung, wie sie- zum flüssigkeitsdichten Ab- keit des Wesens der Erfindung ist die rotierende Schluß zwischen einem rotierenden und einem fest- mechanische Flüssigkeitsdichtung nach der Erfindung stehenden Maschinenteil benutzt wird, deren Gleitring in der Zeichnung als Dichtung für eine beliebige mit einem axial sich erstreckenden Bund in eine 5 rotierende Welle 10 dargestellt,
stirnseitige Aufnahmenut eines elastischen Balgs aus- Die Gleitringdichtung weist ein kreiszylindrisches wechselbar eingesteckt ist. äußeres Gehäuse 12 mit einem Paar diametral zu-

Es hat sich herausgestellt, daß derartige Dichtun- einander angeordneter Keile 14 und 16 auf, die nach gen an der Stelle, an der der axial sich erstreckende vorn aus einer Kante oder Umrißlinie des Gehäuses Bund in der Aufnahmenut des Balgs liegt, nicht aus- io herausragen. Diese Keile 14 und 16. greifen in diareichend wirksam sind. Der federnde Druck, den der . metral gegenüberliegende Schlitze oder Nuten 18 und Balg in Richtung auf diese Nut ausübt, kann bei 20 eines rotierenden Gleitringes 22 ein. Der Gleitring stärkerem Druck des flüssigen Mediums nicht ver- 22 weist eine nach vorn herausragende kreisringhindern, daß Flüssigkeit in die Aufnahmenut und förmige Gegenfläche 24 auf, die in axialer Richtung von dort in den Raum zwischen Balg und Welle 15 konzentrisch verläuft, wie man aus den F i g. 3 und 4 eintritt. ersieht. Der Gleitring 22 kann aus irgendeinem ge-

Dieser Mangel wird gemäß der vorliegenden Er- eigneten Ausgangsrohstoff, beispielsweise aus Kohle, findung dadurch behoben, daß ausgehend von der Kautschuk, Kunststoff od. dgl., hergestellt sein, wie dem abzudichtenden Medium zugewandten Seiten- man sie in herkömmlicher Weise in der Dichtungswand der Nut eine im spannungslosen Zustand im 20 technik für Dichtungsringe verwendet. Durch die wesentlichen sich axial erstreckende Dichtlippe an- Anbringung der Keile 14 und 16, die in die entgeordnet ist, die im eingesteckten Zustand unter sprechenden Nuten 18 bzw. 20 eingreifen, erreicht Eigenspannung an einer konischen Fläche der Ein- man, daß das Gehäuse 12, durch welches eine Welle Steckseite des Gleitrings anliegt. 10 hindurchgeht, wie dies normalerweise der Fall ist,

Hierbei empfiehlt es sich, einen Stützring vorzusehen, 25 sowie der Dichtungsring 22, der eine Bohrung 25 aufder in an sich bekannter Weise die eine Nutflanke, weist, damit die Welle 10 lose hindurchgehen kann, von der die Dichtlippe ausgeht, radial gegen den zusammen mit der Welle als Ganzes rotieren kann. Bund des Gleitrings drückt. Dieser Stützring hat Das dem Ende mit dem Gleitring 22 entgegenzweckmäßig sowohl von der Dichtlippe als auch vom gesetzte Ende des Gehäuses 12 läuft in eine recht-Gleitring einen Abstand, der den Zustrom des Me- 30 winklige Wand 26 (Fig. 2 und 4) aus, die eine Vieldiums zur Rückseite der Dichtlippe gewährleistet. zahl in gleichem Abstand voneinander angeordneter

Der Balg wird vorzugsweise in an sich bekannter Blindbohrungen 28 (s. F i g. 5) aufweist, von denen

Weise aus Polytetrafluoräthylen gebildet, damit die jede eine Druckfeder 30 aufnimmt. Das außenliegende

Dichtung auch in Verbindung mit korrodierenden Ende einer jeden Feder 30 ist so gestellt, daß es auf

Flüssigkeiten zufriedenstellend arbeiten kann. 35 einen ringförmigen Druckring 32 drückt, der fest an

Die Erfindung wird in der nun folgenden Beschrei- einem Klemmring 34 angebracht ist. Um nun zu erbung, in der auf die Zeichnung Bezug genommen reichen, daß die außenliegenden Enden der Federn wird, beispielsweise erläutert. In den einzelnen Figu- 30 richtig gegen den Druckring 32 gepreßt werden ren der Zeichnung sind gleiche Bauteile durch die und in diesem liegen können, weist auch der Druckgleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. 40 ring eine Vielzahl von Blindbohrungen auf, deren

In der Zeichnung ist Anzahl der Anzahl der Löcher in dem Gehäuse 12

Fig. 1 eine Ansicht auf das eine Ende einer ersten entsprechen muß. Die Bohrungen des Druckrings 32

Ausführungsform der Flüssigkeitsdichtung nach der und des Gehäuses 12 sollten in axialer Richtung

Erfindung, genau zueinander ausgerichtet sein, damit jede ein-

F i g. 2 eine Seitenansicht auf die Flüssigkeitsdich- 45 zelne der verschiedenen Federn zwischen dem Druck-

tung nach Fig. 1, · ring und dem Gehäuse ohne jede lineare Verschie-

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch bung verlaufen kann. Im übrigen ist der Abstand

mit dem Blick auf das andere Ende der Flüssigkeits- des Klemmrings 34 von dem Gehäuse 12 in axialer

dichtung nach Fig. 1, Richtung zu der Welle 10 einstellbar, damit jede ein-

F i g. 4 die Ansicht eines Längsschnitts nach 50 zelne Feder in ausreichendem Maße zusammenge-

Linie4-4 der Fig. 3 durch die Flüssigkeitsdichtung drückt wird und alle Federn zusammengenommen

nach der Erfindung, wobei diese auf eine Welle auf- eine bestimmte Kraft auf das bewegliche Gehäuse 12

gesetzt ist, damit sie unter den speziellen Gegeben- ausüben.

heiten eines inneren Flüssigkeitsüberdrucks arbeiten Es ist sehr erwünscht, daß das Gehäuse 12 zukann, 55 sammen mit dem Druckring 32 und dem Klemmring

F i g. 5 die Ansicht eines Querschnitts nach 34 auf der Welle 10 als Ganzes rotiert, ohne daß ein

Linie 5-5 durch die Dichtung nach F i g. 4, Drehmoment in dem Balg 36 erzeugt wird. Diesem

Fig. 6 die Ansicht eines Teilschnitts in vergrößer- Zweck dient ein Stift 35. Der Stift35 steckt in dem tem Maßstab, welche den rotierenden Dichtungsring Druckring 32 und ragt nach vorn in eine Blindbohzusammen mit dem Haltering innerhalb des Käfigs 60 rung in dem Gehäuse 12 hinein. Die Tiefe der Blindfür den Balg zeigt, bohrung in dem Gehäuse 12 muß natürlich so dimen-

F i g. 7 eine auseinandergezogene schaubildliche sioniert sein, daß der Stift in axialer Richtung gleiten

Darstellung des Balgs, des Halterings und des rotie- kann, wenn die Federn 30 gebogen werden, so daß

renden Dichtungsrings und keine Beeinträchtigung der Bewegungen der Federn

Fig. 8 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die eine 65 eintreten kann.

abgeänderte Ausführungsform der nach vorn heraus- Wie man aus F i g. 4 der Zeichnung ersieht, ist

ragenden ringförmigen Gegenfläche zeigt, die in axia- ein Balg 36 praktisch im Innern des Gehäuses 12

ler Richtung bzw. exzentrisch zur Welle versetzt ist. untergebracht. Der Balg 36 ist aus einem flüssigkeits-

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dichten, korrosionsbeständigen Kunststoff, beispiels- baren Lippe 61. Die Lippe 61 wird so elastisch weise aus Tetrafluoräthylen, hergestellt und besitzt deformiert, daß sie mit der Schrägfläche 72 zu einem eine solche geometrische Form, daß er sich in axialer guten Eingriff kommt; d. h. dann_y wenn der ebene Richtung innerhalb des Gehäuses 12 verschieben Bereich 78 auf der Unterseite der Schrägfläche 72 kann, um auf diese Weise die Abnutzung der Welle 5 mit der unteren Fläche 52 zum Eingriff kommt. Hierauszugleichen und den Verschleiß der Gegenfläche 24 auf nimmt die Lippe 61 die Form der Schrägfläche zu kompensieren. Infolge der Tatsache, daß der Balg 72 an und übt eine Druckkraft auf die konisch ab-36 aus Tetrafluoräthylen besteht, ist er chemisch inert geschrägte Fläche 72 aus.

und besitzt eine ungewöhnliche Gleichförmigkeit Ein Stützring 80, der praktisch rechteckigen Querseiner mechanischen Eigenschaften bei unterschied- io schnitt hat, weist eine abgeschrägte Kante 81 auf. liehen Temperaturbedingungen. Dieser Stützring 80 wird in eines der Stufenpaare in

Aus F i g. 1 der Zeichnung ersieht man, daß der dem Käfig 44 mit Gleitsitz eingesetzt, so daß die

Klemmring 34 in zwei Teile aufgeschnitten ist, die mit kreisringförmige Fläche 82 des Stützrings 80 mit der

Hilfe von zwei Kopfschrauben 38 und 40 miteinander ersten Wandung 58 und mit der Oberfläche 83 des

verbunden sind. Dadurch ergibt sich der besondere 15 Ringes 80 mit der ersten vertikalen Wand 57 zum

Vorteil, daß das eine Ende des Balgs, der die Form Eingriff kommt. Auf diese Weise stützt die Ringfläche

einer Hülse 42 hat (s. Fig.4), dicht und fest auf die 82 die horizontale Wandung 58 aus Gründen ab, die

Welle 10 aufgeklemmt werden kann, damit sie sich später noch erklärt werden sollen. Die Oberfläche

zusammen mit dieser dreht. Infolge der Tatsache, daß 84 des Stützrings 80 liefert zusammen mit der

der Balg 36 aus Tetrafluoräthylen hergestellt ist, paßt 20 konischen Fläche 72 einen Durchlaß 85. Die abge-

sich die Hülse 42 bequem und leicht der äußeren Um- schrägte Kante 81 trägt ihren Anteil zur Schaffung

fangsform der Welle 10 an. Dies ist darauf zurückzu- einer Kammer 86 mit der zweiten Stufe (Wandung

führen, daß Tetrafluoräthylen die Eigenschaft hat, in 59 und 60) in dem Käfig 44 bei. Im einzelnen besteht

hohem Maße bildsam zu sein, so daß dieses Material daher die Kammer 86 aus der schrägen Kante 81,

unter Anwendung eines Preßdruckes rund um die 25 der zweiten vertikalen Wand 59, der zweiten hori-

Welle 10 herum geformt werden kann. Da nun die zontalen Wand 60 sowie der Schrägfläche 72. Der

Hülse 42 des Balgs 36 so auf die Welle 10 aufgebracht Durchlaß 85 besteht in Verbindung mit der

ist, daß sie sich zusammen mit dieser drehen kann, Kammer 86.

erkennt man ohne weiteres, daß die Flüssigkeitsdich- Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 weist ein

tung aus dem rotierenden Gleitring 22, dem Druck- 30 Flansch 62A eine mittlere axiale Bohrung 63 A und

ring 32 und dem Klemmring 34 zusammen mit den einen kreisförmigen Rand 90 auf, der sich aus den

Federn 33 und dem Balg 36 als Ganzes die Dreh- Flächen 91 und 92 ergibt. Eine Scheibe 93 mit einer

bewegungen der Welle 10 mitmacht. mittleren kreisförmigen Ausnehmung mit den Ober-

Die Fig. 4, 6 und 7 der Zeichnung lassen er- flächen 94 und 95 und einer konzentrischen ringkennen, daß das Ende des Balgs 36 am entgegen- 35 förmigen Bohrung 96 ist mit Hilfe von Schraubengesetzten Ende der Hülse 42 aus einem ringförmigen bolzen 56 Λ an dem Flansch 62 Λ festgeschraubt. Käfig 42 besteht, der eine U-förmige Nut mit einer Ein feststehender Dichtungsring 97 mit einer ebenoberen inneren Begrenzungsfläche 50, einer rück- falls feststehenden Dichtungsfläche 65 Λ und einer wärtigen Wand 51 und einer unteren Fläche 52 auf- konzentrischen axial gerichteten Bohrung 65 B hat weist, die in eine Lippe 53 ausläuft. 40 eine entsprechende geometrische Form, damit er

Der Käfig 44 weist ferner eine Druckkammer 54 relativ zu der ringförmigen Gegenfläche 24 mit Hilfe mit einem offenen Ende auf, die von einer Vorder- der Flächen 91, 92, 94 und 95 sowie mit einer kreiswand 55 und einem Boden 56 begrenzt ist. Der Käfig förmigen Bohrung 96 und unter Zuhilfenahme der 44 weist außerdem noch ein Paar von Stufen auf, die Schraubenbolzen 66 Λ in eine feste Lage kommt, aus einer ersten vertikalen Wand 57, einer ersten 45 Eine ringförmige Gegenfläche 24 drückt nachgiebig horizontalen Wand 58, einer zweiten vertikalen Wand auf die feststehende Dichtungsfläche 65 A mit Hilfe 59 und einer zweiten horizontalen Wand 60 besteht. der mechanischen Kraft, die von den Wendelfedern Die Lippenoberfläche 53, die zweite vertikale Wand 30 und den Windungen des Balgs 36 ausgeübt wird. 59 und die zweite horizontale Wand 60 bilden zu- Die rotierende mechanische Flüssigkeitsdichtung sammen einen elastischen Ansatz in Gestalt einer 50 nach der Erfindung kann beispielsweise auf die Welle elastisch verformbaren Lippe 61. einer Pumpe aufgesetzt werden, die zum Wegpumpen

Der rotierende Dichtungsring 22 hat eine ent- von Säuren, Laugen, kaustischer Soda oder anderen sprechende geometrische Form, um mit der U-for- stark korrodierenden Flüssigkeiten dient. Gerade bei migen Ringnut in dem Käfig 44 zusammenwirken zu derartigen korrodierenden Flüssigkeiten hat sich können. Zu diesem Zweck besitzt der rotierende 55 Tetrafluoräthylen als Material für den Balg 36 mit Gleitring 22 eine Zunge 77 mit einer oberen Begren- dem Käfig 44 als besonders gut geeignet erwiesen, zungsfläche 22, einer rückwärtigen Begrenzungsfläche Allerdings haben die abzudichtenden Flüssigkeiten 71 und einer konisch abgestuften Fläche 72. Der normalerweise eine Temperatur, die zwischen 135 Dichtungsring 22 weist außerdem einen ringfönnigen und 200° Fahrenheit (56 bis 93° C) liegt. In diesem Ansatz 73 auf, der eine ringförmige Paßfläche 24 und 60 Temperaturbereich besitzt Tetrafluoräthylen einen einen Kranz 74 besitzt, der seinerseits die beiden ein- besonders hohen Grad thermischer Ausdehnungsander diametral gegenüberliegenden Schlitze oder fähigkeit. Es sei darauf hingewiesen, daß Tetrafluor-Nuten 18 und 20 aufweist. äthylen auf Energien reagiert, die auf thermischem

Beim Einbau des Gleitrings 22 in den Käfig 44 Wege erzeugt worden sind, aber widerstandsfähig

wird die Zunge 77 mit Preßsitz in die U-förmige 65 gegen solche Energien sind. Aus F i g. 6 ersieht

Ringnut so eingesetzt, daß die obere Fläche 70 mit man, daß die erste horizontale Wandung 58 unter

der Fläche 50 zum Eingriff kommt und die konisch dem Einfluß von Energie, die auf thermischem

abgeschrägte Fläche 72 mit der elastisch verform- Wege erzeugt worden ist, sich leicht nach unten

durchbiegt, um eine schräg verlaufende Fläche entstehen zu lassen, die durch die strichpunktierte Linie 100 angedeutet ist. Würde also die Lippe 61 einen Teil der elastischen Kraft oder die ganze elastische Kraft verlieren, dann liegt sie an der Schrägfläche 72 an. Der rotierende Dichtungsring 22 würde dann nicht sicher in dem Käfig 44 festgehalten werden. Zur Vermeidung dieses Nachteils dient der Käfig 44 und dessen ganz spezielle geometrische Form, wobei der Stützring 80 eine ganz besondere Rolle spielt.

Der Stützring 80 kann aus Tetrafluoräthylen oder vorzugsweise aus mit Glas gefülltem Tetrafluoräthylen bestehen und die horizontale Wand 58 stützen, so daß eine thermische Ausdehnung des Käfigs 44 nicht zur Folge haben kann, daß die Wandung 58 durchsackt.

Die Druckkammer 54 soll außerdem, wenn eine Flüsigkeit in Richtung des Pfeiles »A« unter Überdruck von dem Pumpenflügel (nicht dargestellt) herkommt und auf die Vorderwand 55 in Richtung des Pfeils »β« einwirkt, auf die Wandung 55 einwirken, was ebenfalls dazu beiträgt, das Durchbiegen der ersten horizontalen Wand 58 zu verhindern und eine Kraft zu erzeugen, die den ebenen Anfangsbereich 78 und die Lippe 61 gegen die konisch verlaufende Fläche 72 drückt. Auf diese Weise dient der Flüssigkeitsdruck dazu, den rotierenden Gleitring 22 und insbesondere die Zunge 77 in dem Käfig 44 festzuhalten.

Wie oben bereits erwähnt, ist noch eine Kammer 86 vorgesehen, in welche durch den Durchlaß 85 Flüssigkeit unter Überdruck gelangt, so daß eine mechanische Kraft auf eine zweite horizontale Wandung 60 ausgeübt wird, sobald sie sich in der in F i g. 6 gezeigten deformierten Stellung befindet; auf diese Weise wird die Lippenfläche 53 gegen die konisch verlaufende Fläche 72 gedrückt, um den rotierenden Gleitring 22 zusätzlich in dem Käfig 44 zu halten.

Wird also zu irgendeinem Zeitpunkt ein rotierender Gleitring 22 aus dem Käfig 44 herausgenommen und ein neuer Gleitring 22 eingesetzt, dann darf die Pumpe nicht in Betrieb sein, so daß bei Vorhandensein von Flüssigkeit in den Kammern 54 oder 86 kein Überdruck vorhanden ist und die elastische Kraft des Materials, aus welchem der Käfig 44 hergestellt ist, infolgedessen die einzige Kraft ist, die überwunden werden muß, um den Gleitring 22 außer Eingriff mit dem Käfig 44 zu bringen. Sobald der Gleitring 22 aus dem Käfig 44 herausgezogen ist, nimmt die verformbare Lippe 61 eine gerade gerichtete Gestalt an (F i g. 7) und kann dann natürlich erneut wieder an einer konischen Schrägfläche wie der Fläche 72 deformiert werden.

Aus F i g. 4 ist noch zu ersehen, daß der Dichtungsring 97 eine erweiterte axiale Bohrung 65 B aufweist, die dazu dient, der Welle 10 freien Zutritt durch die Dichtung hindurch zu ermöglichen und mit dieser zusammen zu rotieren. Der feststehende Dichtungsring 97 weist eine herausragende konzentrische ringförmige und feststehende Dichtungsfläche 65^4 auf, die aus der Seitenfläche des feststehenden Dichtungsrings 97 herausragt und in flüssigkeitsdichtem Eingriff mit der ringförmigen Gegenfläche 24 steht. Eine Kammer 105 ist zwischen dem feststehenden Dichtungsring 97 und dem rotierenden ihm gegenüberstehenden Gleitring 22 geformt. Fließt ein strömendes Medium unter Überdruck in Richtung des Pfeiles »^4«, dann fließt dieses durch den freien Zwischenraum zwischen der Welle 10 und den Dichtungsringen 97 und 22 hindurch und wird im.Innern des Balgs 36 aufgefangen, wo selbst es an der Hülse 42 unter Abdichtung aufgehalten wird. Das strömende Medium wirkt seinerseits auf die schrägstehenden Flächen des Balgs 36 ein, um die ringförmige Gegenfläche 24 und die feststehende Dichtungsfläche 65 A erneut fest aufeinanderzupressen. Wie oben bereits bemerkt, wirken die Federn 30 im Sinne der Ausübung einer zusätzlichen Kraft auf die Dichtungsflächen 24 und 65 A, und der Balg 36 hat seinerseits die Tendenz, sich axial auszudehnen und dabei eine zusätzliche Kraft auf die Dichtungsflächen 24, 65.4 auszuüben. Eine gewisse ausgleichende Gegenkraft wird jedoch durch die unter Druck stehende Flüssigkeit erzeugt, wenn sie in der Kammer 105 eingeschlossen ist, und entlastet dann die gesamten Vorspannungskräfte, die im Sinne eines Anpressens des rotierenden Gleitrings 22 gegen die feste Dichtungsfläche 65 A wirken. Beim praktischen Betrieb der rotierenden mechanischen Flüssigkeitsdichtung in der Ausführungsform nach F i g. 4 ist jedoch zu beachten, daß für den Fall, daß ein Druckmittel auf den Spalt zufließt, welcher durch die Flächen 24, 65 A gebildet wird und in Richtung des Pfeiles »A«. strömt, der einzige Teil der Flüssigkeitsdichtung, der mit Ausnahme der Flächen 24, 65^4 in Berührung mit dem strömenden Medium kommt, die Innenfläche des Balgs 36 ist. Wie oben bereits erwähnt, besteht der Balg 36 durchgehend aus Tetrafluoräthylen, so daß selbst dann, wenn die Flüssigkeit, die auf den Spalt zuströmt, korrodierend ist, eine wirksame Abdichtung mit Sicherheit durch den Schutz gegeben ist, der sich aus der vorteilhaften Anordnung der einzelnen Bauteile in der Flüssigkeitsdichtung ergibt. Der Balg 36 ist so geformt, daß beim Einströmen eines Mediums unter Überdruck gegen die Innenseite des Balgs, wie es in F i g. 4 zu sehen ist, dieser Balg 36 ohne die Gefahr des Zusammenfallens wirksam wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung, deren Gleitring mit einem axial sich erstreckenden Bund in eine stirnseitige Aufnahmenut eines elastischen Balgs auswechselbar eingesteckt ist, dadurchgekennzeichnet, daß ausgehend von der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seitenwand der Nut eine im spannungslosen Zustand im wesentlichen sich axial erstreckende Dichtlippe (61) angeordnet ist, die im eingesteckten Zustand unter Eigenspannung an einer konischen Fläche (72) der Einsteckseite des Gleitrings (22) anliegt.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise die eine Nutflanke, von der die Dichtlippe ausgeht, radial gegen den Bund des Gleitrings (22) drückender Stützring (80) vorgesehen ist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (80) sowohl von der Dichtlippe (61) als auch vom Gleitring (22) einen Abstand hat, der den Zustrom des Mediums zur Rückseite der Dichtlippe gewährleistet.

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (36) in an sich bekannter Weise aus Polytetrafluorethylen besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen