DE1948501C3 - Axiale Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine axiale Gleitringdichtung iv.ii einem zwischen einem axial verschiebbaren Gleitring und dem ihn; zugeordneten Maschinenteil angeordneten, als Rollring ausgebildeten Sekundärdichtring, der bei Axialbewegung des Gleitringes gegenüber dem Maschinenteil auf am Gleitring und an dem zuaeordneten Maschinenteil vorgesehenen Abrollflächen abrollt.

Bei den bekannten Gleitringdichtungen dieser Art sind die als Anlageflächen des Dichtringes dienenden Zonen am Gleitring und am Gehäuse, also die Zonen, auf denen der Gleitring bei einer axialen Bewegung zwischen Gleitring und Gehäuse auf den Umfang seiner Ouerschnittsfläche abrollt, zylindrisch ausgebildet. Die radiale Breite des Spaltes zwischen diesen Anlageflächen ist somit konstant, so daß der Dichtring in je!-r Lage — in axialer Richtung — eine gleichbleibende radiale Pressung hat. Diese radiale Pressung bzw. die daraus resultierende Anpreßkraft des Dichtrinees an seine Anlageflächen ist für die Funktion der Gleitringdichtung von ausschlaggebender Bedeutung; ist sie zu klein, ist keine Dichtheit zwischen Dichtring und seinen Anlage flächen vornanden. ist sie zu groß, ergibt sich ein großer Rollwiderstand, sü daß die axiale Beweglichkeit des Ringes erschwert ist und im ungünstigsten Fall nach längerer Betriebszeit durch die noch hinzukommende Alte: 'ng de*- Dichtringes ganz verlorengeht.

Die Pressung des Dichtringes muß in ganz bestimmten, und zwar sehr eng tolerierten Grenzen liegen. Nun ist diese Pressung von drei Durchmessern abhängig, wovon jeder einem anderen Teil angehört, und zwar

1. vom Durchmesser der äußeren Anlagefiäche (Gleitring),

2. vom Durchmesser der inneren Anlagefläche (Gehäuse) und

3. vom Durchmesser des Dichtringquerschnitts.
Selbst wenn man die Toleranzbereiche dieser drei

Durchmesser so klein wählt, daß eine wirtschaftliche Fertigung nicht mehr gegeben ist, wird, bei Einhaltung der Toleranz für die Pressung des Dichtringes, ein Dichtring, der alle diese Toleranzen aufnehmen kann, in seinem Querschnitt so groß, daß er in den üblichen Gleitrlng-Dichtungsgrößen nicht mehr untergebracht werden kann. Bei der Verwendung eines im Querschnitt kleinen Dichtringes müßte bei der Montage der Gleitringdichtung jeweils die Spaltbreite zwischen den beiden Anlageflächen gemessen und dann aus einem Sortiment von Dichtringen mit verschiedenen Querschnitten der passende ausgewählt werden, was jedoch unwirtschaftlich ist. Es ist auch noch eine andere Art von Gleitringdichtungen bekannt, bei denen ein Dichtring mit rundem Querschnitt zwischen zwei Anlageflächen liegend verwendet wird. Hier dient der Dichtring nicht nur zur inneren Abdichtung der Gleitringdichtung, sondern auch zur Erzeugung der Anpreßkraft des Gleitrings an seine Gegenfläche. Um dies zu erreichen, ist der Dichtring zwischen zwei kegelig ausgebildete Anlageflächen eingelegt, deren Kegelspitzen auf der gleichen Achse und in der gleichen axialen Richtung, von der Dichtung aus gesehen, liegen. Durch axiales Verschieben der beiden Bauteile, welche die kegeligen Anlageflächen bilden, gegeneinander wird der Dichtring zusammengedrückt, wodurch die Anpreßkraft des Gleitringes erzeugt wird. Bei dieser Dichtungsart ergeben die Toreranzen der Durchmesser der beiden Anlageflächen und des DichtringquerschniUs sehr starke Schwankungen der axialen Breite der Gleitringdichtung, d. h. bei gegebenem Einbauraum sind die Anpreßkräfte der einzelnen Diebtungen sehr verschieden groß. Trotzdem hier Dichtrinae mit relativ großem Querschnittsdurchmesser verwendet werden, ist der axiale Federwec des Gleitrinces äußerst beschränkt, so daß b,^:, seringstem Verschleiß am Gleitring bzw. GegenriiiL-diese Dichtungen ausfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dleitrinüdichtuns der" eingangs erwähnten Art derar weiterzubilden, "daß als Dichtringe handelsübliche O-Rinee mit dünnem Querschnitt verwendet werden können, wobei ohne Rücksicht auf die für die Herstellung des Giehringes, des Gehäuses und des Dichtringes notwendigen Toleranzen der genau festgelegte Verformungsgrad des Dichtringes und der Quet schung bzw. Stauchung erzielt wird. Eine solcheenaue Verformung ist notwendig, damit der Dich; ring die erforderliche Dichtwirkung ausüben kann auf seiner Anlagefläche leicht abrollt, aber nicht rutscht und die notwendige Axialbeweglichkeii sicherstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für die axiale Gleitringdichtung der zur Erörterung stehenden Ar! erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jede der beiden Abrollflächen als Mantelfläche eines zur Dichtungsachse koaxialen Kegels mit etwa gleichgroßem Kegel winkel von annähernd 3 bis 12° ausgebildet ist. wobei die Kegelspitzen entgegengesetzt gerichtet sind. Die zueinander entgegengesetzt gerichtete Lage dei Kegelspitzen bewirkt, daß in der gleichen Achsrichtung fortschreitend der Durchmesser der innen, d. h. der Dichtungsachsr näh r liegenden Anlagefläche größer und gleichzeitig der Durchmesser der äußeren Anlagefläche des Dichtringes kleiner wird. Dadurch entsteht ein kegelförmiger Raum zwischen dem Gleitring und dem Gehäuse, in welchem der Dichtring in axialer Richtung so weit eingepreßt werden kann, bis er die gewünschte Querschnitlsverformung aufweist. Diese wird auch bei axialer Relativbewegung des Gleitringes gegenüber dem Gehäuse beibehalten, weil der Dichtring bei dieser Bewegung auf den Anlageflächen abrollt und sich um seine Querschnittsachse dreht. Die sich bei dieser Drehbewegung durch die Veränderung des Ringmessers ergebende Veränderung des Quersehnittsdurchmessers ist vernachlässigbar. Sie kann aber im Rahmen der Erfindung dadurch aufgefangen werden, daß der Kegelwinkel der äußeren Anlagefläche für den Dichtring kleiner als der Kegelwinkel der inneren Anlagefläche gewählt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die konische Abrollfläche des Maschinenteiles die Wand eines Dichtungsgehäuses.

Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung in seinem axialen Längsschnitt wiedergegebenen Ausführungsbeispiel.

Die dargestellte Gleitringdichtung ist zur Verwendung in einer nicht wiedergegebenen Pumpe bestimmt und weist ein Gehäuse 1 mit U-förmigem Querschnitt auf, das durch Tiefziehen aus einer Blechplatte hergestellt ist und einen sich radial erstreckenden Boden 2 und einen äußeren, zylindrischen Mantel-

teil 3 hat, mit dem die Dichtung im Pumpengehäuse befestigbar ist, sowie einen nach innen durchgezogenen Hals 4. In den Ringraum zwischen dem Manteiteil 3 und dem Hals 4 ragt ein Gleitring 5 hinein, der in axialer Richtung beweglich geführt werden muß, da er mi^f seiner ebenen Stirnfläche 6 mit geeigneten bekannten Mitteln gegen eine nicht dargestellte Kontaktfiäche gedruckt werden und hier abdichten soll. Die Bohrungswand 7 des Gleitringes 5 dient als äußere Anlagefläche für einen zwischen dem Gleitring 5 und dem Hals 4 des Gehäuses 1 angeordneten Dichtring, welcher als hande -üblicher O-Rinc 9 ausgebildet ist und in unverspanntem Zustand kreisförmige, in der Zeichnung durch eine Kreuzschraffur hervorgehobene Querschnittsflächen hat. Die Bohrungswand 7 ist als Mantelfläche eines zur Dichtungsachse A-A koaxialen Kegels ausgebildet.

Die als innere Anlagefläehe 8 d's Dichtringes 9 dienende Umfangsfläche des Halses 4 ist ebenfalls kegelig ausgebildet. Während der zur äußeren Aniagefläclie 7 gehörende Kegel mit seiner Spitze in der für dit Zeichnung verwendeten Darstellungsweise rechls vom Gehäuse 1 auf der verlängerten Dichtungsachse A-A liegt, befindet sich die Kegelspitze des zur inneren Anlagefläehe 8 gehörenden Kegels links vnn der Stirnfläche 6 des Gleitringes 5 und weist daher in eine entgegengesetzte Richtung.

Der O-Ring 9 soll die innere Abdichtung bewirken. Hierzu ist es notwendig, daß er mit seiner äußeren" Umfangsfläche am Gleitring und mit seiner inneren Umfangsfläche am Gehäuse unter einem bestimmten Druck anliegt, der durch Querschnittsverfcrmung hervorgerufen wird. Diese Querschnittsverformung entsteht, wenn der O-Ring unter Druck in axialer Richtung in den sich verjüngenden Spalt zwischen dem Hals 4 und dem Gleitring 5 eingeschoben wird, wobei sich die Durchmessertoleranzen, welche bei der Herstellung der Bohrung 7 des Gleitringes S, dei Umfangsfläche 8 des Gehäusehalses 4 und des Querschnittsdurchmessers J des O-Ringes 9 zugelassen worden sind, aufheben. Je nach der sich aus den Toleranzen ergebenden Spaltbreite und dem Queischnittsdurchmesser d des O-Ringes 9 sitzt dieser tiefer, z. B. beim Punkt 10 oder weniger tief, z. B. beim Punkt 11 im Spalt.

Bei einer z.B. für eine Welle von 15 mm Durchmesser bestimmten Dichtungsgröße und bei Steigungswinkeln α und β der beiden Kegel von ~2° werden mit einer Tiefenabweichung von ± 1 mm für den Einbau des O-Ringes sämtliche Toleranzen aufgefangen.

Bei einer axialen Bewegung des Gleitringes in der eingezeichneten Pfeilrichtung rollt der O-Ring 9 auf der kegeligen Gehäusefläche 8 ab und erfährt dabei eine Vergrößerung seines Bohrungsdurchmessers. Gleichzeitig rollt er aber auch um den gleichen Weg an der Bohrungswand 7 des Gleitringes 5 ab, jedoch in entgegengesetzter Richtung nach der Stirnfläche 6 des Gleitringes hin. wobei sein Außendurchmesser entsprechend dem sich in dieser Richtung öffnenden Kegelmantel" eine Vergrößerung erfährt, so daß der radiale Abstand der beiden Berührungspunkte des 5 O-Ringes und somit auch die prozentuale Querschnittsverformung erhalten bleibt. Die in der Praxis bei dieser axialen Bewegung auftretende Veränderung des O-Ring-Durch;nessera und somit auch die sich daraus ergebende Querschnittsveränderung ist so

ίο gering, daß sie vernachlässigt werden kann. Sie kann jedoch, wenn notwendig, dadurch aufgefangen werden, daß der Kegelwinkel der äußeren Anlagefläehe für den Dichtring kleiner als der Kegelwinkel dei inneren Anlagefiäche gemacht wird.

Für die Erzeugung der notwendigen Anpreßkraft, mii welcher der Gleitring 5 entgegengesetzt zur eingezeichneten Pieilriehtuiu gegen seine Anlauffläche gespannt gehallen wird, ist ',oim dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Gleitring 5 in der eingezeichneten Pfeilrichtung von der Anlauffläche so tief m seine Betriebslage eingedrückt wird, daß bei dieser Bewegung sich der Dichtring 9 auf dem Umfang seiner Querschnittsfläche über etwa 30 bis nahezu 180 an seinen Anlageflächen abrollt und dabei um seine Querschnittsachse gedreht wird. Bei dieser Drehung wird seine im Bereich des größten Dichtring-Außendurchmessers liegende Zone gegen die Dichtungsachse hin gedreht und dabei gestaucht, svährend die im Bereich des Bohrungsdurchmessers des O-Ringes liegende Zone in Richtung nach außen bzw. von der Dichtungsachse A -A weg verlagert und dadurch gestreckt wird. Hierbei wird der Dichtring torsionsgespannt und hat dann infolge seiner elastischen Werkstoff kräftc das Bestrehen, in dieAusgangslage zurückzurollen und dabei den Gleitring 5 entgegen der eingezeichneten Pfeilrichtung gegen seine Anlauffläche zu drücken.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Axiale Gleitringdichtung mit einem zwischen einem axial verschiebbaren Gleitring und dem ihm zugeordneten Maschinenteil angeordneten, als Rollring ausgebildeten Sekundärdichtring, der bei Axialbewegung des Gleitringes gegenüber dem Maschinenteil auf dem Gleitring und an dem zugeordneten Maschinenteil vorgesehenen Abrollflächen abrollt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Abrollflächen (7, 8) als Manttifläche eines zur Di;htungsachse (A-A) koaxialen Kegels mit etwa gleich großem Kegelwinkel von annähernd 3 bis 12° ausgebildet ist, wöbe- die Kegelspitzen entgegengesetzt gerichtet sind.

2. Axiale Gleitringdichtung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Abrollfläche des Maschinenteiles die Wand eines Dichtungsgehäuses ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen