DE1525909C - Gleitringdichtung mit Kuhleinrichtung fur eine in einem Gehäuse gelagerte Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit zu vermeiden. Die Innenfläche des Abstandshalters Kühleinrichtung für eine in einem Gehäuse gelagerte 14 ist kronenartig ausgebildet, so daß entlang der Welle, mit einem gehäuseseitig auf einem axial ver- Wellenoberfläche axiale Durchlässe 16 gebildet sind, schiebbaren Gleitringträger gehaltenen Gleitring, der Die aneinanderstoßenden Seitenflächen des einen mit seiner radial verlaufenden Gleitfläche unter 5 Endes des Zahnrades 10 und des Gegenlaufringes 6 Federkraft an einem wellenseitigen Gegenlauf ring an- weisen jeweils eine ringförmige Nut auf, die derart liegt, wobei der Gegenlaufring mehrere, ein Kühl- zusammenwirken, daß ein ringförmiger Durchlaß 7 mittel von einem der Welle benachbarten Bereich gebildet wird. Zwischen der auf der Stirnfläche des etwa radial nach außen leitende Kanäle aufweist. Be- einen Endes des Zahnrades 10 angeordneten ringkannte Gleitringdichtungen dieser Art (vgl. beispiels- io förmigen Nut und einem zwischen dem Innendurchweise die USA.-Patentschriften 2 992 842 und messer des Zahnrades 10 und der Welle 2 angeord-3 025 115) vermitteln zwar eine sehr intensive Küh- neten Ringraum erstrecken sich mehrere Durchlässe lung. Sie genügen jedoch vielfach nicht den hohen bzw. Bohrungen 5. Dieser Ringraum ist über die Anforderungen, die von modernen Hochleistungs- Kerbverzahnung 10 mit einem zweiten Ringraum triebwerken gestellt werden. 15 verbunden, der an die Enden der Durchlässe 16 an-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, grenzt. Von der Ringnut des Gegenlaufringes 6 zur die bekannten Einrichtungen noch zu verbessern und ■ Umfangfläche 11 des Gegenlaufringes 6 erstrecken dafür zu sorgen, daß das Kühlmittel nach dem Aus- sich Bohrungen 9. Die Bohrungen 9 sind in der Ratritt aus den Kühlmittelkanälen noch zusätzlich un- dialebene geneigt angeordnet, um sie so lang wie mittelbar. an die zu kühlende Fläche herangeführt so möglich zu gestalten und damit die Kühlung so intenwird. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung da- siv wie möglich zu machen.

durch gelöst, daß der Gegenlaufring im Bereich der Ein Abstandshalter 18 ist auf die Welle 2 auf geäußeren Mündungen der Kanäle in geringem Ab- steckt und weist Nuten 20 auf, die zur Bildung von stand von einer feststehenden Leitfläche umgeben ist, axial zur Welle 2 gerichteten Durchlässen dienen. Ein die mit gegenüber der Umfangsrichtung derart quer 35 ringförmiger, axial ausgerichteter Teil dieses Abverlaufenden Leitrippen versehen ist, daß ein aus Standshalters grenzt an den Abstandshalter 14 des einer äußeren Mündung austretender Kühlmittel- Zahnrades 10. Der Abstandshalter 18 und eine sogestrahl an den Leitrippen in den Bereich der Leitfläche nannte ölschaufel 22 besitzen etwa die gleiche radiale umgelenkt wird. Zweckmäßig sind dabei die Kanäle Ausdehnung, so daß für die dem Abstandshalter 18 in an sich bekannter Weise um 45° gegenüber einem 30 zugekehrte Seitenfläche der ölschaufel 22 ein seitradialen Verlauf geneigt. Gemäß einer weiteren Aus- licher Abschluß geschaffen wird. Der Innendurchgestaltung der Erfindung weist die Leitfläche im Auf- messer der Schaufel 22 ist dem Außendurchmesser treffbereich der aus den äußeren Mündungen der der Welle 2 angepaßt. Gemäß F i g. 2 und 3 schwankt Kanäle austretenden Kühlmittelstrahlen an ihrem der Querschnitt der ölschaufel 22 längs .seinem Umfang mehrere sie radial durchsetzende öffnun- 35 Umfang zwischen den beiden offenen Schaufeldurchgen auf. lassen 24 und den beiden offenen Schaufeldurchlässen

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des 26. Nach dem in F i g. 3 gezeigten Schnitt besitzt die

Gegenstandes nach der Erfindung dargestellt. Darin ölschaufel ringförmige Leitungen 28 und 30, die, wie

zeigt nachstehend erläutert, zur Aufnahme des von den

Fig. 1 einen Schnitt durch die untere Hälfte einer 40 Öffnungen24 bzw. 26 austretenden ölflusses dienen.

Lager- und Dichtungseinrichtung, die zwischen einer An die ölschaufel 22 schließt sich ein aus zwei Hälf-

Rotorwelle und einem Gehäuse angeordnet ist, ten 34 und 36 zusammengesetztes Lager 32 an. Die

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1 der Schaufel 22 benachbarte Stirnfläche der Lager-

im Maßstab von etwa 1:2, fläche der Lagerhälfte 34 besitzt zur Schaffung eines

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2 45 seitlichen Abschlusses für die Schaufel 22 eine radiale

im gleichen Maßstab wie Fig. 1, Abmessung, die mit der radialen Ausdehnung der

Fig.4 einen Schnitt gemäß der Linie4-4inFig. 1 ölschaufel vergleichbar ist. Die Lagerhälfte36 steht

durch eine Leitfläche sowie deren Anordnung relativ mit einem Abstandshalter 38 in Verbindung, der einen

zu den Gleitringen, Schleuderring 40 aufweist. In dem Bereich des Ab-

F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie 5-5 in Fi g. 4, 50 standshalters 38, der der Welle 2 und der Lagerhälfte

F i g. 6 einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 in Fig. 1 36 zugekehrt ist, befinden sich Durchlässe 42, die mit

durch eine weitere Leitfläche sowie deren Anordnung weiteren Durchlässen in Verbindung stehen, die auf

relativ zu ihrer Dichtungsplatte, den der Wellenoberfläche zugekehrten Flächen der

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie 7-7 in F ig. 6. Lagerhälften 34 und 36 ausgebildet sind. Die Nuten

Gemäß F i g. 1 ist eine Welle 2 drehbar in einem 55 20 stehen mit ringförmigen Leitungen 28 in Verbin-Gehäuse 4 angeordnet. Die Welle 2 kann als Antrieb dung. Die vorgenannten, zur Wellenumfangsfläche gezwischen einem Kompressor oder einer Turbine oder kehrten Durchlässe der Lagerhälften 34 und 36 sind als Antrieb zwischen zwei sonstigen Elementen mit einer ringförmigen Leitung 30 verbunden,
dienen. Die Welle 2 trägt einen Gegenlaufring 6, der An die vom Lager 32 abgekehrten Seitenflächen des gegen einen ringförmigen Vorsprung 8 der Welle an- 60 Abstandshalters 38 schließt sich ein aus zwei Lagerliegt, der die Lage des Gegenlaufringes 6 zur Welle hälften 44 und 46 bestehender'innerer Lagerring eines festlegt. Mit seinem einen Stirnende liegt ein Zahn- Lagers 43 an. Die Lagerhälfte 44 grenzt an den Abrad 10 am Gegenlaufring 6 an und ist bei 12 mit der Standshalter 38 an. Der Abstandshalter 38 weist auf Welle kerbverzahnt. Auf seiner dem Gegenlaufring 6 der dem Lagerteil 44 zugekehrten Seite Durchlässe 48 abgekehrten Seite weist das Zahnrad 10 einen Ab- 65 auf, die mit weiteren Durchlässen fluchten, die auf Standshalter 14 auf, der einen geringeren Innen- den der Welle 2 zugekehrten inneren Lagerhälften 44 durchmesser als die übrigen Teile des Zahnrades 10 und 46 des Lagers 43 angeordnet sind,
aufweist, um eine fehlerhafte Montage des Zahnrades An die eine Stirnfläche der Lagerringhälfte 46

grenzt eine entsprechend der ölschaufel 22 ausgebildete weitere ölschaufel 52 an. Benachbart zur einen Stirnfläche dieser Schaufel ist ein Gegenlaufring 54 angeordnet. Zur festen Anordnung sämtlicher vorgenannter Elemente zwischen dem Flansch 8 und einer Ringmutter 56 ist diese Mutter auf die Welle 2 aufgeschraubt. Zur Schaffung des einen seitlichen Abschlusses der ölschaufel 52 besitzt der Gegenlaufring 54 eine radiale Ausdehnung, die etwa den radialen Abmessungen der ölschaufel 52 entspricht. Die der ölschaufel 52 zugekehrte Stirnfläche der Lagerhälfte 46 besitzt ebenfalls eine etwa der radialen Ausdehnung der ölschaufel 52 entsprechende radiale Abmessung und bildet den anderen seitlichen Abschluß für die ölschaufel. Der Gegenlaufring 54 weist Bohrungen 58 auf, die sich von einer an der einen Innenkante angeordneten Ringnut 60 zur Außenumfangsfläche 62 erstrecken. Die Bohrungen 58 sind in der Radialebene geneigt angeordnet, so daß die maximale Länge und bestmögliche Kühlung erzielt wird. Die Nut 60 bildet mit der Außenumfangsfläche der Welle 2 einen Raum, der sich zu der auf der einen Seite der ölschaufel 52 gebildeten, ringförmigen Leitung hin öffnet. Die auf der anderen Seite der Ölschaufel 52 angeordnete ringförmige Leitung steht mit den Durchlässen der zur Wellenumfangsfläche gerichteten inneren Lagerringhälften 44 und 46 in Verbindung.

Im folgenden wird der im Gehäuse 4 angeordnete ortsfeste Teil der Vorrichtung erläutert. Das Gehäuse 4 enthält zwei Dichtungseinrichtungen 68 und 120, die jeweils mit den Gegenlaufringen 6 bzw. 54 im Eingriff stehen. Die Einrichtung 68 weist ein Ringelement 72 auf, das die Welle 2 umschließt. Das Element 72 besitzt auf seiner Außenumfangsfiäche angeordnete Kolbenringe und befindet sich in geringem Abstand zur Dichtungsfläche des Gegenlaufringes 6. Das Element 72 ist mit einem nach außen gerichteten Ringflansch 74 versehen, der durch Schrauben 76 mit dem Gehäuse 74 fest verbunden ist. Ein ringförmiger Gleitringträger 78 weist einen zylindrischen Teil 80 auf, der in axialer Richtung auf das Element 72 aufschiebbar ist, so daß der Teil 80 mit den Kolbenringen in Wirkverbindung steht. Der zur einen Stirnfläche des Geeenlaufringes 6 benachbarte, ringförmige Teil des Gleitringträgers 78 weist winkelförmigen (L-förmigen) Querschnitt auf, wobei dessen einer, zwischen dem Element 72 und einem Gleitring 82 aneeordneter Teil flanschartig im rechten Winkel zur Welle 2 geneigt ist und dessen anderer Teil koaxial zur Welle 2 angeordnet und zum Gegenlaufring 6 gerichtet ist. Der Gleiiring 82 ist in den mit einem Schraubgewinde versehenen koaxialen Zylinder eingeschraubt. Das Schraubgewinde ist so ausgebildet, daß durch die Verschiebung des Gegenlaufringes 6 in Richtung zum Gleitring 82 das Gewinde abgedichtet wird. Der überwiegende Teil des Gleitringes 82 wird von dem durch den flanschartigen und koaxial ausgerichteten Teil des Tracers 78 gebildeten Bereich aufgenommen. Der Gleitring 82 weist eine ringförmige Gleitfläche auf, die mit der einen Stirnfläche des Gegenlauf ringes 6 im Eingriff steht. Vom freien Ende des koaxialen Zylinderteiles des Tracers 78 ist ein Flansch 86 nach außen gerichtet. Dieser Flansch 86 ist mit mehreren Durchbrechunoen versehen, die jeweils zur Aufnahme kurzer Stifte 87 von Federanordnungen 88 dienen. Die Federanordnungen 88 sind jeweils zwischen Sitzen 73 der Flansche 74 und dem Flansch 86 befestigt, so daß unter ihrer Wirkung der Träger 78 und damit der Gleitring 82 gegen den Gegenlaufring 6 verschoben wird. Jede Federanordnung 88 weist einen mit einem Flansch 90 versehenen Bolzen 89 auf, der in einem dem Stift 87 entgegengesetzten ' Bereich von einer Feder 92 umschlossen ist. Wie bereits erwähnt, greifen die Stifte 87 jeweils in entsprechende Durchbrechungen des Flansches 86, während jede Feder 92 jeweils gegen einen im Flansch 74

ίο angeordneten Sitz 73 anliegt.

Zur Vermeidung einer relativen Rotation zwischen dem Gleitringträger 78 und dem mit dem Gehäuse 4 verbundenen Flansch 74 greifen mehrere fest mit dem Flansch 74 verbundene Bolzen in nach außen gerichtete Ansätze des Gleitringes 78 ein, wie dies in entsprechender Weise in der rechten Hälfte der F i g. 1 an Hand des Gleitringträgers 122, des Flansches 126, der Bolzen 95 und eines Ansatzes 96 gezeigt ist.

An dem Flansch 86 ist ein Leitring 100 befestigt, der hierzu mehrere radial nach außen gerichtete Fortsätze 102 aufweist, die am Flansch 86 anliegen und durch Niete 104 mit diesem verbunden sind (s. auch F i' g. 4). Jeder dieser Fortsätze 102 greift mit seinem einen Ende über die entsprechende Kante des Flansches 86. Der Leitring 100 -weist eine ringförmige Leitfläche 106 auf, die die Umfangsfläche 11 des Gegenlaufringes 6 mit geringem Abstand umgibt. Die Innenfläche der Leitfläche 106 besitzt Leitrippen 108, die im Winkel angeordnet sind, so daß eine über die Bohrung 9 zugeführte Kühlflüssigkeit zum Träger 80 und Gleitring 82 abgelenkt wird. Die Leitfläche 106 weist an verschiedenen Bereichen ihres Umfanges sie radial durchsetzende öffnungen 110 auf, durch die eine Stauung der Kühlflüssigkeit . zwischen der Leitfläche 106 und der Umfangsfläche 11 des Gegenlaufringes vermieden wird.

Die Dichtungseinrichtung 120 entspricht im wesentlichen . der vorbeschriebenen Einrichtung 68. Ein ringförmiger Gleitringträger 122 ist analog dem Träger 78 befestigt und weist einen Gleitring 124 auf, der unter der Wirkung von Federelementen, wie z. B. den Federn 88, gegen den Gegenlaufring 54 verschoben wird. Zur Vermeidung einer relativen Rotation zwischen dem Träger 122 und dem Flansch 126 sind mehrere mit dem Flansch 126 verbundene Bolzen 95 vorgesehen, die in entsprechende Ansätze 96 eingreifen.

Ein Unterschied zwischen den beiden Dichtungseinrichtungen 68,120 besteht darin, daß die Leitfläche 130 des Leitrings 128 von der Umfangsfläche 62 des Gegenlauf rings 54 weiter entfernt ist als die Leitfläche 126 von der Umfangsfläche 11 des Gegenlaufrings 6. Dieser größere Abstand ermöglicht die Verwendung einer geringeren Anzahl von öffnungen im Gegenlaufring, um die Kühlflüssigkeitsmenge zu vermindern, die zwischen der Leitfläche und der Umfangsfläche 62 des Gleitrings 54 verbleibt. Bei der Dichtungseinrichtung 68 sind gemäß den Fig. 4 und 5 mehrere öffnungen HO je Bohrung 9 vorgesehen, während bei der Dichtungseinrichtung 120 gemäß den F i g. 6 und 7 nur ein Schlitz 132 je Bohrung 58 vorhanden ist.

Gemäß Fi g. 4 verlaufen die Mittellinien der HoIirungen 9 des Gegenlaufrings 6 in ihrer Projektion auf die radiale Zeichenebene unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber einem radialen Verlauf. Die Bohrungen 9 verlaufen zudem auch bei Blick

in Umfangsrichtung schräg zum Gleitring 82 hin, wie aus F i g. 1 erkennbar ist. Insgesamt ergibt sich so ein schräger Verlauf unter einem räumlichen Winkel von 45° gegenüber einer Axialebene, die senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 1 steht. Die Bohrungen 58 (Fig. 6) sind in gleicher Weise, jedoch spiegelsymmetrisch angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Leitrippen 104 der Leitfläche 106 (F i g. 5) und auch die Leitrippen der Leitfläche 130 (Fig. 7) unter einem Winkel von etwa 24° gegenüber einer axialen Richtung.
: Mit dem Gehäuse 4 ist weiterhin ein ringförmiger Teil 138 verbunden, der sich von der Stelle, an der der Flansch 126 mit dem Gehäuse 4 befestigt ist, zu einer Stelle im Bereich des Zahnrades erstreckt. Der Teil 138 umfaßt grundsätzlich eine ringförmige Hülse 140 mit einem sich nach innen erstreckenden Flansch 142 an ihrem dem Zahnrad 10 benachbarten Ende und einen Kühlmediumverteilerring 144 in der Hülse, der mit der Hülse 40 um den Flansch 142 eine ringförmige Leitung bildet. Der Ring 144 hat etwa die gleiche Länge wie die Ölschaufel 22; in seiner Arbeitsstellung ist er radial aus der Ölschaufel 22 herausgerichtet. Die Innenfläche des Rings 144 enthält zwei Paare von sich diametral gegenüberliegenden Düsen 146, welche den Kühlmediumfluß in die offenen Schaufeldurchlässe 24 und 26 richten (Fig. 2).

Zunächst sitzt der Außenring des Lagers 32 und sodann ein Abstandshalter 147 mit Öffnungen 148 in der Hülse 140, wobei die Öffnungen 148 die von dem Schleuderring 40 weggeführte Flüssigkeit aufnehmen. Der Außenring des Lagers 43 ist ebenfalls in der Hülse angeordnet; ein weiterer, mit dem Ring 144 identischer Kühlmediumverteilerring 154 ist radial aus der öl- bzw. Kühlmediumschaufel 52 herausgerichtet und bildet mit dem benachbarten äußeren Lagerring und der Hülse 140 eine ringförmige Leitung. Der einzige Unterschied zwischen den Kühlmediumverteilerringen 144 und 154 liegt in der Dicke des mit der Hülse 140 in Verbindung stehenden Teils. Der Ring 154 hat in bezug auf die ölschaufel 52 die gleiche Arbeitsstellung wie der Ring 144 in bezug auf die Ölschaufel 22. Die ringförmigen Leitungen der Ringe 144 und 154 werden über eine Leitung 200 mit dem Kühlmedium gespeist, wobei die Leitung 200 mit einem unter Druck stehenden Kühlmediumreservoir in Verbindung steht. Eine ringförmige Mutter 156 befestigt die in der Hülse angeordneten Teile am Flansch 142. Die inneren und äußeren Ringe der Lager und die Abstandshalter 38 und 147 haben etwa die gleiche Länge; die Form des Abstandshalters 18 ist so gewählt, daß die ringförmigen Teile und die entsprechenden ölschaufeln gehalten werden, so daß die Düsen und die Schaufeldurchlässe zueinander ausgerichtet sind.

Wirkungsweise

60

Wenn die Welle 2 im Gehäuse 4 rotiert und das Kühlmedium durch die Leitung 200 zu den ringförmigen Leitungen der Ringe 144 und 154 geleitet wird, so tritt es durch die Düsen 146 der beiden Ringe und sodann in die offenen Schaufeldurchlässe der Ölschaufel 22 und 52. Von der mit dem Schaufeldurchlaß 24 verbundenen ringförmigen Leitung fließt das Kühlmedium durcli die Nuten 20, den Durchlaß 16 und die Kerbverzahnungen 12 in die Durchlässe 5. Von dort fließt es durch den ringförmigen Durchlaß 7 zu den Bohrungen 9. Von ihnen wird das Kühlmittel schräg auf die Leitrippen 108 der Leitfläche 106 gerichtet. Durch die winkelige Anordnung der Leitrippen 108 wird das Kühlmittel zum Träger 78 und zu einem Bereich geführt, in dem der Gleitring 82 auf dem Gegenlaufring 6 gleitet.

Von der mit dem Schaufeldurchlaß 26 verbundenen ringförmigen Leitung fließt das Kühlmittel durch die Nuten in der Innenfläche der inneren Ringe 34 und 36 des Lagers 32 zum Durchlaß 43 im Abstandshalter 38. Das Kühlmittel läuft sodann über den Schleuderring 40, tritt in die Öffnungen 148 im Abstandshalter 147 ein und fließt schließlich durch die öffnungen in der Hülse 140 zurück zum Reservoir.

Von der mit dem Schaufeldurchlaß neben dem Gegenlaufring 54 verbundenen ringförmigen Leitung fließt das Kühlmittel in die ringförmige Nut 60 und in die Durchlässe 58. Aus diesen Durchlässen wird es winklig auf die Leitrippen der Leitfläche 130 geführt. Durch die winklige Anordnung der Leitrippen wird das Kühlmittel zum Gleitringträger 122 sowie zu einem Bereich geführt, in dem der Gleitring 124 auf dem Gegenlaufring 154 gleitet.

Von der mit dem Schaufeldurchlaß neben dem inneren Lagerring 46 verbundenen ringförmigen Leitung fließt das Kühlmittel durch die Nuten in der Innenfläche der Innenringe 46 und 44 des Lagers 32 zu den Durchlässen 48 im Abstandshalter 38. Darauf fließt es über den Schleuderring 40 und tritt in die Öffnungen 148 im Abstandshalter 147 ein; schließlich fließt es durch die Öffnungen in der Hülse 140 zurück zum Reservoir.

Die im vorstehenden an Ausführungsbeispielen beschriebene Erfindung erbringt den Fortschritt, daß die Kühlwirkung gegenüber vergleichbaren bekannten Einrichtungen verbessert ist, weil das Kühlmittel nach dem Austritt aus den Kühlmittelkanälen in besonders wirkungsvoller Weise noch zusätzlich an die zu kühlende Fläche herangeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung mit Kühleinrichtung für eine in einem Gehäuse gelagerte Welle, mit einem gehäuseseitig auf einem axial verschiebbaren Gleitringträger gehaltenen Gleitring, der mit seiner radial verlaufenden Gleitfläche unter Federkraft an einem wellenseitigen Gegenlaufring anliegt, wobei der Gegenlaufring mehrere ein Kühlmittel von einem der Welle benachbarten Bereich etwa radial nach außen leitende Kanäle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenlaufring (6) im Bereich der äußeren Mündungen der Kanäle (9) in geringem Abstand von einer feststehenden -Leitfläche (106) umgeben ist, die mit gegenüber der Umfangsrichtung derart quer verlaufenden Leitrippen (108) versehen ist, daß ein aus einer äußeren Mündung austretender Kühlmittelstrahl an den Leitrippen (108) in den Bereich der Gleitfläche umgelenkt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) gegenüber einem radialen Verlauf in Umfangsrichtung und nach außen hin auf den Gleitring (82) zu geneigt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da-

durch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (106) im Auftreßbereich der aus den äußeren Mündungen der Kanäle (9) austretenden Kühlmittelstrahlen an ihrem Umfang mehrere sie radial durchsetzende Öffnungen (132) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen