DE1952320C3 - Vorrichtung zum Abdichten von zwei koaxial ineinander gelagerten um- oder gegenläufigen Wellen bei Wasserfahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten von zwei koaxial ineinander gelagerten um- oder gegenläufigen Wollen bei Wasserfahrzeugen gegen ein flüssiges Druckmedium sowie zum radialen und axialen Bewegungsausgleich der Wellen unt reinander, wobei ein Gehäuse einen ringkolbenartig ausgebildeten Dichtungsträger und eine Welle umfaßt, zur Abdichtung zwischen dem Dichtungsträger und der Welle ein dynamisch belasteter Dichtungsring und zwischen Dichtungsträger und Gehäuse ein statisch belasteter, axiale Bewegungen zwischen diesen beiden Teilen zulassender Dichtungsring vorgesehen sind und der Dichtungsträger über einen axial gelagerten elastischen Formring zur Aufnahme nicht druckausgeglichener, axial und radial wirkender Restkräfte und aus dem Betrieb resultierender Kräfte und/oder Momente sowie Wechselbeanspruchungen mit dem Gehäuse verbunden und durch ein Gleitlager gegenüber der Welle geführt ist.

Eine besondere Art von Wasserfahrzeugen, Vorzugs- ^Μ weise solche, die als Unterwasserfahrzeuge benutzt werden, weist aus Stabilitätsgründen zwei ineinander angeordnete, gegenläufige Wellen auf, die jeweils mit einem Antriebspropeller fest verbunden sir.d. Aufgrund dieser Propelleranordnung wirkt bei einer richtigen Dimensionierung der Antriebsmittel kein Moment auf den Schwimmkörper, d. h. seine Lage bleibt stabil, da sich die durch die Antriebsbewegungen entstehenden Gegenmomente aufheben. Auf und zwischen den beiden Wellen sind Dichtungselemente angeordnet, die verhin- ^M dem, daß SeewässeF in die Schwimmkörper eindringt und zu Funktionsschäden führt. Diese Dichtungselemente sind aufgrund der hohen Drehzahlen der Wellen und des in größeren Tiefen herrschenden Wasserdrucks erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt.

Die Ringdichtungsanordnungen herkömmlicher Art führten bisher über ein bestimmtes Druck-Drehzahlverhältnis hinaus unvermeidlich zu Leckagen und damit zu Funktionsschäden an den Schwimmkörpern. Eine Leckageursache der bisher verwendeten Ringdichtungen ist in den Folgen fertigungsbedtngter Toleranzen der abzudichtenden Konstruktionselemente zu suchen. Da es im Bereich der angewandten Technik keine absolut surren Körper gibt, unterliegt z. B. jede Welle bei Belastung einer gewissen Durchbiegung. In Verbindung mit dsm Lagerspiel, den Unwuchten und der Belastung sowie ungenügender Fundamentierung entstehen an den Antriebswellen vielfältige Schwingungen mit meist ungünstigen Resonanzlagen zum Dichtelement, die dessen zeitweiliges Abheben von den Antriebswellen begünstigen.

Aus der US-PS 34 13G08 ist ein Dichtungselement zcTi Abdichten von zwei koaxial ineinander gelagerten um- oder gegenläufigen Wellen bekannt, das einen Dichtungsträger aufweist Der Dichtungsträger ist über einen radial angeordneten Formring mit einem Gehäuse elastisch verbunden. Da bei diesem Dichtungselement Laufbuchsen mit Schultern, Hutmanschetten und radial angeordnete statische Abdichtungen verwendet werden und der Dichtungsträger zwischen zwei festen Rächen radial geführt ist ist lediglich eine radiale Verschiebung zwischen dem Dichtungsträger und dem Gehäuse möglich. Taumelbewegungen, d. h. exentrische Bewegungen der Wellen werden bei diesem Dichtungselement nicht zugelassen

Ein Dichtungselement, das Taumelbewegungen einer Weile zuläßt ist in der US-PS 3088 744 beschrieben. Dieses Dichtungselement weist einen ringkolbenartig ausgebildeten Dichtungsträger auf, der teilweise in ein Gehäuse hineinragt und mit diesem über einen axial gelagerten elastischen Formring zur Aufnahme nicht druckausgeglichener, axial und radial wirkender Restkräfte und aus dem Betrieb resultierender Kräfte und/oder Momente sowie Wechselbeanspruchungen verbunden ist. Weiterhin ist zwischen dem Dichtungsträger und dem Gehäuse ein statisch belasteter Dichtungsring angeordnet Der Drhtungsträger ist durch ein Gleitlager gegenüber der Welle geführt Zur Abdichtung zwischen dem Dichtungsträger und der Welle ist ein dynamisch belasteter Dichtungsring vorgesehen. Ein Druckausgleich des Dichtungsträgers gegenüber dem Druckmedium erfolgt mit Hilfe eines zusätzlichen SperröU, das gleichzeitig als Schmiermittel verwandt werden kann. Dies erfordert einen verhältnismäßig großen technischen Aufwand, da für die Sperrflüssigkeit ein umfangreiches Zuleitungssystem mit Kühleinrichtung notwendig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abdichten von zwei koaxial ineinander gelagerten um- oder gegenläufigen Wellen bei Wasserfahrzeugen gegen ein flüssiges Druckmedium sowie zum radialen und axialen Bewegungsausgleich der Wellen untereinander zu schaffen, bei der ein automatischer Druckausgleich des Dichtungsträgers gegenüber dem Druckmedium und dem Gehäuse von der Mediumseite her durch das Druckmedium sichergestellt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Dichtungstrlger eine oder mehrere Bohrungen aufweist, die den Zwischenraum zwischen Gehäuse und Dichtungsträger mit dem Druckmedium verbinden.

Ein Vorteil der Erfindung liegt neben der technisch einfachen und kostengünstigen Durchführbarkeit darin, daß die Vorrichtung für hohe Drücke ausgelegt werden kann. Es erfolgt vorteilhafterweise ein hochgradiger Druckausgleich mit Hilfe des Druckmediums ohne

besondere zusätzliche Hilfsmittel.

In den Zeichnungen sind zwei Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt in einer Schnittansicht ein Dichtelement mit einer Laufbuchse und s

F i g. 2 ein Dichtelement ohne Laufbuchse.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Dichtelement bezeichnet, das auf einer Welle 2 angeordnet ist Dieses Dichtelement 1 kann in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hohlwelle gelagert sein und hat die Aufgabe, den Zwischenraum zwischen Hohlwelle und Welle gegen ein Medium 3 abzudichten. Die Druckrichtung des Mediums 3 auf die Dichtung ist durch den Pfeil 4 dargestellt Das Dichtelement 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 5, einem Dichtungsträger 6, einer '5 Laufbuchse 7 und einem Formring 8 sowie aus den Dichtungsringen 9 bis 12. Das Gehäuse 5 umfaßt den Dichtungsträger 6 und ist mit diesem über einen profilierten Formling 8 elastisch verbunden. Dieser Formring 8 kann in seiner Außen- und Innenwandung mehrere U-förmige Rillen 13 aufweisen, die parallel zu den Stirnflächen des Formringes 8 verlaufen. Dar Dichtungsträger 6 ist fiber ein mit Kunststoff beschichtetes Gleitlager 14 auf der Laufbuchse 7 drehbar angeordnet Diese Laufbuchse 7 ist mittels einer Nut und Paßfeder 15 mit der Welle 2 fest verbunden. Mit 16 sind Bohrungen bezeichnet die in dem Dichtungsträger, parallel zu seiner Achse, angeordnet sind.

Die Dichtungsringe 9 bis 12 dichten die einzelnen Teile des Dichtelementes 1 untereinander gegen das Medium 3 ab, wobei jeder Dichtungsring einen Teil der gesamten Abdichtung übernimmt Der O-Ring 9, der in der Laufbuchse 7 angeordnet ist, dient zur statischen Abdichtung gegen die Welle 2. In dem Dichtungsträger 6 ist ein Lippenring 10 (sog. Quad-Ring) angeordnet der die Lagerstelle 14 zwischen Laufbuchse 7 und Dichtungsträger 6 dynamisch gegen das Medium 3 abdichtet Die O-Ringe 11 und 12 sind für die statische Abdichtung des Gehäuses vorgesehen, und zwar der O-Ring 11 gegen den Dichtungsträger 6 und der O-Ring 12 gegen eine nicht gezeichnete Hohlwelle o. dgl. Ein Vorteil dieses Dichtelementes besteht einmal darin, daß der zulässige Mediumdruck unbedenklich erhöht werden kann, und zum anderen in einer Funktionsaufteilung der rotierenden Dichtung in einen statischen und einen dynamischen Teil, wobei der statische Teil durch den O-Ring 11 und der dynamische Teil durch den Lippenring 10 gebildet wird.

Bei dem oben dargestellten Dichtelement 1 wird die eigentliche Dichtung, nämlich der dynamisch belastete Lippenring 10, durch die elastische Lagerung des Dichtungsträgers (Fonnring 8) und durch das eng tolerierte, dünn mit Kunststoff beschichtete Gleitlager 14 weitgehend von Konstruktions-, Fertigungs- und Wechselbeanspruchungen entlastet Weiterhin werden die Stirnflächen des Dichtungsträgers 6 von entgegengesetzt wirkenden Drücken beaufschlagt Dies hat zur Folge, daß bei gleich großen Sümmchen auf den Dichtungsträger 6 kein axialer Druck wirkt, so daß der Dichtungsträger 6 vollständig druckausgeglichen ist Eine Erhöhung der Lebensdauer des Lippenringes läßt sich dadurch erreichen, daß man die metallische Umgebu::^ des Lippenringes 10 durch das Medium 3 kühlt Hierzu wird die Laufbuchse 7 unterhalb der Lagerfläche des Gleitlagers 14 mit einer kegelförmigen Bohrung 17 versehen.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausfünrungsbeispiel des Dichtelementes 1 ist der Dichtungsträger 6 direkt auf der Welle 2 drehbar angeordnet Im übrigen gleicht der Aufbau dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Dichtelement in F i g. 2 hat den Vorteil, daß es kleiner ausgeführt werden kann. Der Dichtungsträger 6 unterliegt in diesem Ausfüh/ungsbeispiel einer geringfügigen axialen Druckbeanspruchung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Abdichten von zwei koaxial ineinander gelagerten um- oder gegenläufigen Wellen bei Wasserfahrzeugen gegsn ein flossiges Druckmedium sowie zum radialen und axialen Bewegungsausgleich der Wellen untereinander, wobei ein Gehäuse einen ringkolbenartig ausgebildeten Dichtungsträger und eine Welle umfaßt, zur Abdichtung zwischen dem Dichtungsträger und der m Welle ein dynamisch belasteter Dichtungsring und zwischen Dichtungsträger und Gehäuse ein statisch belasteter, axiale Bewegungen zwischen diesen beiden Teilen zulassender Dichtungsring vorgesehen sind und der Dichtungsträger Ober einen axial gelagerten elastischen Formring zur Aufnahme nicht druckausgeglichener, axial und radial wirkender Restkräfte und aus dem Bereich resultierender Kräfte und/oder Momente sowie Wechselbeanspruchungen mit dem Gehäuse verbunden und durch ein Gleitlager gegenüber der Welle geführt ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (6) eine oder mehrere Bohrungen (16) aufweist die den Zwischenraum zwischen Gehäuse (S) und Dichtungsträger mit dem Druckmedium (3) 2s verbinden.