DE1775727A1

DE1775727A1 - Metallische Gleitringdichtung mit im Querschnitt V- oder U-foermig ausgebildetem,federnden Ringkoerper fuer drehbare Wellendurchfuehrungen in mit fluessigen Medien beschickten Apparaten

Info

Publication number: DE1775727A1
Application number: DE19681775727
Authority: DE
Inventors: Walter Blomeyer; Peter Saul
Original assignee: Vickers Zimmer AG
Current assignee: Vickers Zimmer AG
Priority date: 1968-09-17
Filing date: 1968-09-17
Publication date: 1971-09-16
Also published as: CH496913A; JPS4915846B1; GB1282446A; US3603601A; FR2018278A1

Description

DR. KURT-RUDOLF EIKENBERG

PATENTANWALT

VICKERS-ZIMMER AG

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Ketallische Gleitringdichtung mit im Querschnitt V- oder U-förmig ausgebildetem, federnden Ringkörper für drehbare Wellendurchführungen in mit flüssigen Medien beschickten Apparaten.

Die Erfindung betrifft eine metallische Gleitringdichtung mit im Querschnitt V- oder ü-förmig ausgebildetem, federnden Ringkörper für drehbare Wellendurchführungen durch die Wandung von mit flüssigen Medien beschickten Apparaten, wie z.B. Austrageschnecken, Mischern, Reaktoren, wobei der \ Ringkörper mit seinen freien Rändern ah einander zugewandten, der Welle bzw. der Gehäusewandung zugeordneten Dichtflächen anliegend angeordnet ist.

Das Abdichten von Wellendurchftthrungen vermittels ganz aus Metall gefertigter Gleitringdichtungen ist bekannt und hat sich bisher hauptsächlich als Abdichtung gegen flüssige Medien durchgesetzt« Da diese Dichtungen in der Regel jedoch

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keine ausreichende Gasdichtigkeit "besitzen, ist es allerdings oftmals nötig, metallische Gleitringdichtungen mit solchen aus Kunststoff oder Gummi eto. zu kombinieren·

Eine reine Metalldichtung mit V-förmigem Querschnitt ist aus der USA-Patentsohrift 2 913 269 bekannt. Diese Dichtung ist aus einem Stück hergestellt· Der Einbau z.B. zum Abdichten von WellendurchfUhrungen wird so vorgenommen, ¹ daß eine Dichtlippe (d.h. der freie Rand des einen .V- bzw. U-Schenkels) direkt an der Welle und die andere an der Durchfuhrungsöffnung im Gehäuse anliegt, die Dichtung also radialwirkend ausgeführt ist· Diese Dichtung läßt sich sowohl für drehbare als auch für axialversehiebliche Wellenbewegungen verwenden« Ihr Einbau wird in der Regel - ähnlich wie dies bei allen aus Kunststoff oder Gummi gefertigten Dichtungen dieses Typs der Fall ist - selbsdichtend vorgenommen, d. h. daß der abzudichtende überdruck eine zusätzliche Spreizung der V- oder U-förmig -v, angeordneten Diohtlippen bewirktI

Die Wirksamkeit dieser Metalldichtung ist für kleinere Einsatzdauer ausreichend, jedoch hat sich bei längerer Betriebsdauer bisher stets eine unzulässig hohe leckrate ergeben. Die Ursachen hierfür sind eventuell auftretender Verschleiß oder ein Nachlassen der Elastizität des V-förmigen Dichtungekörpera und damit eine verringerte Anpreasung dei? Diohtlippen an die Dichtflächen der Welle und der Wanddurchführung. Ss macht sich dabei als entscheidender Naohteil bemerkbar, daß die

Metalldichtung dieses Typs nicht in einfädler Weise, insbesondere auch während des Betriebs nicht nachstellbar ist.

Ebenfalls nicht nachstellbar ist eine durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 864 558 offenbartet ganz aus Metall bestehende Dichtung, die für drehbare Wellendurch*- führungen eingesetzt werden kann. Die Dichtung besteht aus zwei V-förmig angeordneten Teilen, einer Tellerfeder und einem Dichtring« Der Diohtring ist ebenfalls wieder selbstdichtend eingebaut und wird zusätzlich mit einer durch die I Tellerfeder gegebenen Vorspannung an die Diohtfläohen gedrückt, von denen die eine axial an der Welle und die andere radial an der IMrchfUhruiigBöffiiung im Gehäuse angeordnet ist. Der Vorteil »dieser-Metalldichtung ißt hauptsächlich in der vereinfachten Herstellung und sicheren Montage zu sehen. Da aber eine NaohBtellung der Tellerfedervorspannung nicht möglich ist, neigt auch diese metallische Gleitringdichtung nach längeren Betriebszeiten au unzuläeeig hohen Leckverlusten»

Daher 1st es Aufgabe der Erfindung, eine Im Querschnitt i V- oder U-fÖrraige, federnde Metalldichtung für drehbare Wellendurchführungen zu echaffen, die einfach zu montieren und hinsichtlich ihrer Diohtwlrkung auoh noch bei längerer Eineatzdauer betriebsicher arbeitet. .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringkörper mit einer senkrecht zur Wellenaohse weisenden Mittellinie dee V- oder Ü-fUreigen Querschnitte angeordnet ist

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und an seinen freien Rändern sich parallel zur Wellenachse, erstreckend« Gleitringe besitzt, die an einer senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Wellendichtfläche bzw. Wandungsdichtfläche anliegen.\ Zweckmäßig ist dabei, daß die Gleitringe mit im Querschnitt ballig ausgeführten Gleitflächen versehen sind.

Die Gleitringdichtung ist also erfindungsgemäß axialwirkend. Dies führt zunächst zu dem Vorteil, daß durch eine einfache axiale Relativverschiebung zwischen der Wellendichtfläche und der Wandungsdichtfläche der Dichtdruck zwischen den Gleitringen und den Dichtflächen einstellbar ist. Somit kann mit zunehmender Betriebsdauer - ggf. ohne Betriebsunterbrechung - die Gleitringdichtung ohne Ausbau der Welle oder irgendwelcher Dichtungsteile nachgestellt werden* Dies ist besonders vorteilhaft bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in Apparaten, die als Teil einer Verfahrensanlage bei Störungen eine Unterbrechung des gesamten Verfahrensprozesses verursachen würden.

Die Relativversehiebung zwischen der, Wellendichtfläche und der Wandungsdichtfläche kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Im einfachsten Pail ist die Wandungsdichtfläche unmittelbar auf der Gehäusewandung angeordnet und die Welle mit begrenzter axialer Verstellbarkeit gelagert. Sofern eine axial« Verstellbarkeit der Welle n^cht zulässig sein sollte, kann aber auch die Wandungsdicht-

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fläche auf einem besonderen Abdichtungsgehäuse angeordnet sein, das axial verstellbar und konzentrisch zur Welle in die Wanddurchführung eingesetzt ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der einfachen Montage der Dichtung. Werden nämlich die senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Dichtflächen der Welle und der Wandung genügend breit ausgearbeitet» so benötigt der Ringkörper in der Regel keine hochwertige zentrierende Führung. · * Der Einbau der Dichtung erfolgt mit einer gewissen Vorspannung und zweckmäßig In bekannter Weise "selbetdiohtend".

Hinsichtlich der Herstellung der senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Dichtflächen der Welle und der Wandung ist besonders hervorzuheben, daß diese im Vergleich zu den parallel zur Achse verlaufenden Dichtflächen bei den bekannten radial wirkenden Gleitringdichtungen wesentlich einfacher und billiger durchzuführen ist. So ist es z.B. besonders leicht möglich und auch am zweckmäßigsten, diese Dichtflächen in Form von Ringflächenkörpern aus einem geeigneten ' Sonderwerkstoff anzufertigen, die dann in entsprechend vorbereitete Nuten o.a. in einem Wellenbund und der Gehäusewandung bzw. dem Abdichtungsgehäuse befestigt werden. Dies ist bei radial wirkenden Dichtungen nur mit sehr viel erheblicherem Kostenaufwand durchführbar.

Werden aber dementsprechend die Dichtflächen aus einem

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Sonderwerkstoff hergestellt) so ist eine besondere zweckmäßige AusfUhrungsfonn der Gleitringdichtung gemäß der Erfindung dadurch gegeben« daß die Gleitringe der Ringkörper aus einem geeigneten Gegenwerkstoff mit entsprechenden Gleiteigenschaften» z.B. aus einer verschleißfesten Go-Cr-W-Legierung, hergestellt werden. Der Ringkörper selbst, der besonders elastische Eigenschaften aufweisen muß, wird dann zweckmäßig aus einem au-P « thentischen Stahl oder einer sonstigen geeigneten korrosionsbeständigen Legierung gefertigt. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ermöglicht mithin in besonders vorteilhafter Weise eine optimale Anpassung jedes Teiles der Gleitringdichtung an seine Funktion.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 a und b zwei Einbaumöglichkeiten einer t Gleitringdichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Durchschnitt der Gleitringdichtung nach Fig. 1.

Bei den beiden in Fig. 1 a und b zusammengefaßt dargestellten Einbaumöglichkeiten der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung ist hinsichtlich des Grundaufbaus vorausgesetzt, daß die Welle 2 von einem Außenraum aus durch eine Wandung 1

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hindurch in einen Produktraum 3» der mit einem flüssigen Medium gefüllt ist, hineingeführt und im Bereich der Wanddurchführung drehbar gegen den Produktraum 3 abgedichtet ist.

Dazu ist an der Welle 2 eine senkrecht zur Wellenachse verlaufende Dichtfläche 4 vorgesehen, die bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform durch eine in z.B. einem Wellenbund oder Wellenabsatz eingearbeiteten Ringflächenkörper 6 gebildet ist. Der Ringflächenkörper 6 kann dabei aus einem geeigneten, von dem Wellenwerkstoff verschiedenen Sonderwerketoff angefertigt sein.

In entsprechender Weise ist auch wandungsseitig eine senkrecht zur Wellenachse verlaufende Dichtfläche 5 vorgesehen, die durch einen zweckmäßig wiederum aus einem Sonderwerkstoff bestehenden Ringflächenkörper 7a (Fig. 1a) oder 7b (Mg. 1b) gebildet ist.

Zwischen den Dichtflächen !}· und 5 ist ein Dichtringkörper 8 mit einem T-förmigen Querschnitt angeordnet, dessen Querschnittsmittellinie senkrecht zur Wellenachse steht. \

Natürlich ist auch ein U-förmiger oder ähnlicher Querschnitt mit federnden Eigenschaften denkbar. Der Ringkörper 8 sollte in vorteilhafter Weise immer mit seinem sich öffnenden V- oder U-förmigen Querschnitt in Richtung des Überdruckes weisen^ da sich dadurch eine "selbstdichtende" AnpreaBung der freien Ränder des Ringkörpers 8 an die Dichtflächen 4 und 5 ergibt.

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Zn Fig. 1a ist die durch den Ringflächenkörper 7a gebildete Sichtfläche 5 fest an der Wandung 1 angebracht, während sich in fig. 1b der die Dichtfläche 5 bildende Ringflächenkörper 7b an einem besonderen, in die Wanddurchführung eingesetzten und die Welle 2 konzentrisch umgebenden Abdichtungsgehäuse 15 befindet. Dadurch ergibt sich bei diesen beiden Einbauvarianten ein unterschiedliches Spannen des Dichtringkörpers θ beim Einbau bzw. beim Nachstellen. Im falle der fig. 1a erfolgt dieses Spannen durch ein axiales Verlagern der Welle 2 relativ zur Wandung 1 * Im Falle der Fig. 1b bleibt dagegen zum Spafmen des Dichtringkörpers 8 die Welle 2 in unveränderter Lage, und es wird statt dessen das Abdichtungegehäuse 15 relativ zur Welle 2 verlagert. Dazu kann das Abdichtungsgehäuse, das im übrigen zweckmäßig durch übliche GIeItdichtungen 16 gegen die Wandung 1 abgedichtet ist, an seinem äußeren Bade mit einem Flansch 15' versehen sein, der z.B. über Stiftechrauben 17 und Muttern 18 verstellbar an der Wandung 1 gehalten ist.

Es ist zu beachten» daß diese Wellenabdichtung allein in der Regel keine auereichende Gasdichtigkeit besitzt. Deshalb ist bei der in Fig. 1a und 1b dargestellten Wellendurchführung zusätzlich eine Manschettendichtung 9 bekannter Bauart vorgesehen, die in einer Ausnehmung der Wandung 1 bzw. einer Absetzung des Abdichtungsgehäuses 15 untergebracht ist. Diese

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Marschettendichtung, die aus einem weichen Material, z.B. Gummi !,oder Kunststoff besteht und in üblicher Weise mit Hilfe einer Wurmfeder 10 gesichert sein kann, läßt eich jedoch besonders vorteilhaft an der dem Produktraum 3 abgelegenen Seite der Wandung 1 anordnen· !Dadurch kann an den Luftstellen ihrer Dichtlippen die im Gegensatz zu metallischen Gleitringdichtungen stets erforderliche Schmierung gewährleistet werden, und außerdem befindet eich dadurch die Sichtung 9 in bezug - | auf den Produktraum 3 in der günstigsten Temperaturzone, nämlich in der Zone der geringsten Temperatureinwirkung in der ihre Punktion voll ausgeschöpft werden kann. Dies macht es möglich, die erfindungsgemäße Gleitringdichtung in einem Temperaturbereich zu verwenden, dessen Grenzen sich je nach Materialauswahl nach unten von 20 ⁰O bis in die Größenordnung von 200 ⁰C und tiefer und nach oben bis zu etwa 600 ⁰O und ggf. etwa sogar 800 ⁰O erstrecken.

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt

durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Gleitringdichtung. Der im Querschnitt V-förmige Ringkörper 11 besitzt an seinen freien Rändern parallel zur Wellenachse sich erstreckende Gleitringe 12. Diese Gleitringe sind mit im Querschnitt ballig ausgeführten Gleitflächen 13 versehen. Unter dem Begriff "ballig¹¹ 1st dabei jede nicht ebene Querschnittsform z.B. auch ein kantiger oder kreisrunder Quer-

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schnitt zu verstehen, durch den sichergestellt wird, daß

Ί ■'& "i ■■?■ ' . beim Einbau der Dichtung unter einer beliebigen, geeigneten Vorspannung oder aber beim Nachstellen, d.h. Kachspannen der Dichtung, eine linienförmige Berührung zwischen Gleitfläche und Dichtfläche gegeben ist.

Die in Pig. 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung läßt weiterhin erkennen, daß der Ringkörper 11 in vorteilhefter Weise getrennt von den Gleitringen 12 herstellbar ist. Dadurch ißt eine optimale Anpassung der Teile 11 und 12 an ihre Funktion gegeben. Der Ringkörper 11, von dem federnde Eigenschaften gefordert werden, wird zweckmäßig aus einem besonders elastischen, korrosionsbeständigen Stahl und die Gleitringe 12 - aufgrund ihrer Gleitfunktion - aus einer besonders verschleißfesten legierung hergestellt. Der Ringkörper 11 wird öodannmit den beiden Gleitringen 12 z.B. durch Löten oder Verschweißen verbunden und es entsteht die in Pig. 2 im Querschnitt dargestellte Gleitringdichtung, die ohne bewegliche Seile aus einem Stück besteht und somit bei der Montage einer abgedichteten, drehbaren Wellendurchführung besonders einfach zu handhaben ist«

- Ansprüche -

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Claims

Anspruches

1. Metallische Gleitringdichtung mit im Querschnitt V- oder U-förmig ausgebildetem, federnden Ringkörper für drehbare Wellendurchftthrungen durch die Wandung von mit flüssigen Medien beschickten Apparaten, wie z.B. Austragsschnecke^ Mischern oder Reaktoren, wobei der Ringkörper nit seinen freien Rändern an einander zugewandten, der Welle bzw· der Gehäusewandung zugeordneten !Dichtflächen anliegend angeordnet 1st, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (8 bzw« 11) mit einer senkrecht zur Wellenachse weisenden Mittellinie des V- oder Unförmigen Querschnitts angeordnet 1st und an seinen freien Rändern sich parallel zur Wellenachse erstreckende Gleitringe 12 besitzt, die an einer senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Wollendichtfläche (4) bzw. Wandungsdichtfläche (5) anliegen.

2."fedchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsdiohtflache (5) durch einen fest mit der Wandung (1) verbundenen Ringflächenkörper (7a) gebildet und die Welle (2) mit begrenzter axialer Verstellbarkeit gelagert ist (Fig. 1a).

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die Wandungsdichtfläche (5) durch einen fest mit einem besonderen Abdichtungsgehäuse (15) verbundenen Ringflächenkörper (7b) gebildet wurde, das Abdichtungsgehäuse axial verstellbar und konzentrisch zur Welle (2) in die Wanddurchführung eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (12) mit im Querschnitt ballig ausgeführten Gleitflächen (13) versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4» dädireh daß der Ringkörper (11) getrennt Von den Gleitringen (12) aus einem besondere elastischen Stähl und die Gleitringe aus einer besondere verschleißfesten Legierung hergestellt sind. .

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