DE20103975U1 - Dichtungsvorrichtung für drehende Wellen - Google Patents

Description

CA 2000600022

Dichtungsvorrichtung für drehende Wellen

Diese Neuerung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für drehende Wellen, insbesondere für Pumpen, Rührwerke, Kompressoren u. ä.

Insbesondere betrifft diese Neuerung eine ausgewuchtete, mechanisch dichte Vorrichtung, die insbesondere für drehende Wellen von Pumpen geeignet ist, die in sterilen Anlagen verwendet werden, zum Beispiel auf dem Gebiet der Lebensmittel und der Pharmazeutika.

Bekanntlich werden beim Überführen von Flüssigkeiten, die in bestimmten Bereichen erzeugt werden, spezielle Pumpen mit mechanischer Dichtigkeit auf der Drehwelle verwendet; die Übertragung der Drehbewegung erfolgt im Inneren der Dichtungsvorrichtung, die eine Feder aufweist, welche geeignet ist, die beiden Dichtebenen konstant aneinander zu drücken. Pumpen dieser Art werden beispielsweise verwendet, um Lebensmittel- oder Pharmazeutika-Flüssigkeiten, d. h. Substanzen, die in sterilen Anlagen hergestellt werden, zu befördern. Es ist daher wichtig, dass diese Flüssigkeiten nur mit den metallenen Außenteilen der Dichtungsvorrichtung in Kontakt kommen, und dass letztere möglichst keinerlei Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen, die die Bildung von Bakterien- oder Pilzkolonien begünstigen.

Falls die Pumpen für andere Arten von Flüssigkeiten verwendet werden, die kontaminierende oder schmirgelnde Wirkungen haben, verhindert die Dichrungsvorrichtung deren Ausbreitung.

Es hat sich erwiesen, dass die bekannten mechanischen Dichtungsvorrichtungen, die auf den Wellen der betreffenden Pumpen verwendet werden, einige bedeutende Nachteile aufweisen, vor allem in Verbindung mit dem Kopplungssystem zwischen den Übertragungsteilen für die Drehbewegung. Diese Kopplung erfolgt nämlich in herkömmlicher Weise mittels Gewindestiften oder Verbindungsstiften, die in Sitzen angeordnet sind, welche an dem Außen- und dem

Innenkörper, die miteinander verbunden werden sollen, ausgeführt sind. Diese Lösung führt in den Bereichen um diese Gewindestifte oder Verbindungsstifte herum leicht zur Bildung von Bakterien- oder Pilzkolonien, da diese Schlupfwinkel für die Mikroorganismen bieten. Beträchtliche Bedeutung gewinnt dieser Nachteil in dem typischen Fall, in dem die Dichtungsvorrichtung in Anlagen für Lebensmittel- oder Pharmazeutika-Flüssigkeiten verwendet wird, wobei diese Produkte zwangsläufig in Kontakt mit der Außenfläche dieser Vorrichtung gebracht werden. Der Einsatz von durchgehenden Stiften zur Verbindung des Außenkörpers mit dem Innenkörper hat ferner einen weiteren Nachteil, der darin besteht, dass diese Stifte durch Schweißen in ihren Sitzen arretiert werden müssen, und zwar um deren Zentrifugierung auf Grund der hohen Drehzahl der Vorrichtung während des Betriebes zu verhindern. Die Schweißvorgänge bringen unvermeidlich längere Herstellungszeiten und damit höhere Stückkosten des Produkts mit sich.

Gemäß einer anderen bekannten Lösung erfolgt die Verbindung zur Übertragung der Drehbewegung mittels Ansätzen, die in fester Verbindung mit dem Außenkörper hergestellt werden und von dessen innerer Seitenfläche hervorstehen. Bei dieser Ausführungsform wird das Risiko der Bildung von Bakterien- oder Pilzkolonien ausgeschlossen, da die Außenfläche der Vorrichtung glatt und unversehrt ist, es besteht jedoch der Nachteil, dass bedeutende mechanische Bearbeitungen erforderlich sind, um diese Ansätze herzustellen. Es ergeben sich also auch in diesem Fall höhere Herstellungszeiten und —kosten.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Dichtungsvorrichtungen ist mit der Drehbewegungs-Mitnahmebelastung verbunden, die im Bereich der Gewindestifte, Verbindungsstifte oder der mit dem Außenkörper fest verbundenen Ansätze konzentriert auftritt. Insbesondere in Anlaufphasen ist die Belastung an diesen Stellen hoch und kann mit der Zeit zu Brüchen führen, die arbeitsaufwendige Instandsetzungseingriffe erforderlich machen, wobei die beschädigten Teile vollständig ausgetauscht werden.

Es ist Aufgabe dieser Neuerung, die oben genannten Nachteile zu beseitigen.

Insbesondere ist es Aufgabe dieser Neuerung, eine Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten für drehende Wellen, insbesondere für drehende Wellen von Pumpen in sterilen Anlagen

auszuführen, die weder den Einsatz von Gewindestiften oder Verbindungsstiften für die Kopplung zwischen dem Innen- und dem Außenkörper noch das Vorsehen von mit letzterem fest verbundenen Verbindungsansätzen erfordert.

Eine weitere Aufgabe dieser Neuerung besteht darin, eine Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten für drehende Wellen auszuführen, die außen keinerlei Vertiefungen aufweisen, die die Bildung von Kolonien von Mikroorganismen begünstigen.

Eine weitere Aufgabe dieser Neuerung besteht darin, eine Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten auszufuhren, die rasch zusammengebaut und bei Bedarf für Reinigungs- oder Wartungsarbeiten ebenso leicht auseinandergenommen werden kann.

Eine weitere Aufgabe dieser Neuerung besteht darin, eine Dichtungsvorrichtung auszuführen, bei der die Drehbewegungs-Mitnahmebelastung im Bereich mehrerer gleichmäßig über den Innen- und den Außenkörper verteilter Zonen, die alle gleichzeitig in Eingriff miteinander kommen, gleichmäßig einwirkt.

Eine weitere Aufgabe dieser Neuerung besteht darin, den Anwendern eine Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, die eine lange Haltbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet und außerdem einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.

Diese und noch weitere Aufgaben werden mit der neuerungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten für drehende Wellen, insbesondere für Pumpen, gelöst, die auf der drehenden Welle dieser Pumpen sitzt und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Innenkörper mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, der auf dieser Welle befestigt ist und entlang der äußeren Seitenfläche mit zwei oder mehr Facettierungen mit ebener Entwicklung versehen ist, sowie einen Außenkörper aufweist, der im Bereich komplementärer Facettierungen entlang seiner inneren Seitenfläche zum Teil auf dem Innenkörper aufliegt.

Die Konstruktions- und Funktionsmerkmale der neuerungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten für drehende Wellen gehen näher aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte, jedoch nicht

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einschränkende Ausfuhrungsform dieser Vorrichtung dargestellt ist, hervor, wobei

- Fig. 1 die neuerungsgemäße Dichtungsvorrichtung schematisch in einer Seitenansicht mit Teilausschnitt zeigt,

- Fig. 2 den Innenkörper oder die Muffe dieser Vorrichtung schematisch in einer Seitenansicht mit Teilausschnitt zeigt,

- Fig. 3 diesen Innenkörper schematisch in einem Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2 zeigt,

- Fig. 4 den Außenkörper oder Drehring der neuerungsgemäßen Dichtungsvorrichtung schematisch in einer Seitenansicht mit Teilausschnitt zeigt,

- Fig. 5 diesen Außenkörper schematisch in einem Schnitt entlang der Linie B-B von Fig. 4 zeigt.

Bezugnehmend auf die genannten Figuren besteht die neuerungsgemäße Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten fur drehende Wellen im wesentlichen aus einem Innenkörper 10 und einem Außenkörper oder Drehring 12 und sitzt vorteilhafterweise auf der drehenden Welle 14 einer herkömmlichen Pumpe, von der mit 16 die hintere Schutzplatte oder Gehäuse schematisch dargestellt ist. Die Vorrichtung in ihrer Gesamtheit, bestehend aus den genannten Körpern 10,12, sitzt auf der Welle 14 bevorzugterweise in dem Bereich zwischen der genannten Schutzplatte 16 und dem Flügelrad der Pumpe, das mit 18 bezeichnet wird.

Der Innenkörper 10 mit kreisförmigem Querschnitt, der vorzugsweise aus Metall oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, besteht aus einem länglichen hinteren Abschnitt 20, der der Schutzplatte 16 der Pumpe zugewandt ist, und aus einer damit fest verbundenen vorderen Schelle 22 mit beispielsweise trapezförmigem Profil, die an dem Flügelrad 18 dieser Pumpe anliegt. Die innere Umfangs- bzw. Seitenfläche des Abschnitts 20 des Körpers 10, dessen Durchmesser dem der drehenden Welle 14 unter Berücksichtigung der Passtoleranzen entspricht, ist mit mindestens einer ringförmigen Auskehlung 24 versehen, in der ein Ring oder eine Dichtung 24' sitzt. Ein zurückspringender Sitz 26 für einen weiteren Dichtungsring 28 ist vorteilhafterweise entlang des Randes der Schelle 22 in dem dem Flügelrad 18 gegenüberliegenden Bereich ausgeführt. Die Verbindung zwischen Schelle 22 und Flügelrad 18 erfolgt durch axiales Klemmen mit an sich bekannten Mitteln.

Neuerungsgemäß weist die äußere Umfangs- bzw. Seitenfläche des Körpers 10 in dem vorderenmittleren Teil, der von der Schelle 22 abgewandt ist, einen etwas größeren Durchmesser und mit

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zwei oder mehr Facettierungen mit ebener Entwicklung versehen, die vorzugsweise durch Materialabtragungen mit mechanischen Bearbeitungen hergestellt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, erstrecken sich diese Facettierungen, die mit 30 bezeichnet sind, am Umfang entlang der äußeren Seitenfläche des vorderen-mittleren Teils des Körpers 10 und bilden insgesamt einen Bereich mit im wesentlichen regelmäßigem polygonalen Profil. In diesem besonderen Beispiel sind es zwölf Facettierungen 30, die untereinander identisch sind und jeweils durch einen enger begrenzten Sektor 32 mit kreisbogenförmigem Profil voneinander getrennt sind.

Der Außenkörper 12 besteht aus einem außen glatten Ring aus Metall, Harz und/oder anderen geeigneten Materialien, der so geformt ist, dass er teilweise auf der drehenden Welle 14 festsitzt und teilweise durch Aufeinanderliegen an den Körper 10 gekoppelt ist.

Dazu weist die innere Umfangs- bzw. Seitenfläche des Körpers 12, zumindest in dem Teil, der der hinteren Schutzplatte oder Gehäuse 16 der Pumpe zugewandt ist, einen Abschnitt 34, der einen etwas größeren Durchmesser aufweist als die drehende Welle 14. Von dem vorderen Rand dieses Abschnitts 34 aus ist in der von der Schutzplatte 16 der Pumpe abgewandten Richtung in der inneren Seitenfläche des Körpers 12 eine längliche, ringförmige Vertiefung 36 mit beispielsweise rechtwinkeligem Profil gebildet, die den Aufhahmesitz für eine Spiralfeder 38 bildet, die auf der Welle 14 befestigt ist. Vor dieser Vertiefung und im Anschluss an diese entwickelt sich die innere Seitenfläche des Körpers 12 zu dem Flügelrad 18 der Pumpe hin dergestalt, dass sie einen ringförmigen Sektor bildet, auf dem Facettierungen 40 ausgeführt sind, die in Form und Zahl komplementär zu den Facettierungen 30 des Körpers 10 sind und jeweils durch einen enger begrenzten Sektor 42 mit kreisbogenförmigem Profil voneinander getrennt sind. Im Bereich der dem Flügelrad 18 zugewandten Öffnung weist die die innere Seitenfläche des Körpers 12 einen ringförmigen Sektor mit größerem Durchmesser auf, der den Aufnahmesitz für einen Ring oder eine Dichtung 44 bildet. Die andere Stirnseite des Körpers 12, die der Schutzplatte 16 zugewandt ist, trifft auf einen herkömmlichen statischen Ring 46.

Dieser Ring 46, der an sich bekannt ist, ist dergestalt geformt, dass er zusammen mit dem Innenprofil der Schutzplatte 16 einen Aufhahmesitz für eine weitere Dichtung 48 bildet.

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Die Längsausdehnung der an den Körpern 10,12 ausgeführten Facettierungen 30,40 beträgt vorzugsweise mindestens die Hälfte der Längsausdehnung der Vertiefung 36, die die Feder aufnimmt.

Die Anbringung der neuerungsgemäßen Dichtungs vorrichtung auf der drehenden Welle 14 der Pumpe erfolgt dank dem gegenseitigen Eingriff der Körper 10, 12 vermittels der komplementären Facettierungen 30,40 rasch und mühelos. Die Feder 38, die in der Vertiefung 36 des Körpers angeordnet ist und auf dieser Welle 14 sitzt, drückt den Außenkörper 12 konstant gegen den statischen Ring 46.

Kontakt mit den Flüssigkeiten findet nur im Bereich der zugänglichen Außenflächen der Körper 10,12 statt, die keinerlei Vertiefungen oder Vorsprünge aufweisen, die die Bildung von Bakterien- oder Püzkolonien begünstigen könnten.

Wie aus dem bisherigen zu ersehen ist, liegen die Vorteile, die diese Neuerung verfolgt, auf der Hand.

Die neuerungsgemäße Dichtungsvorrichtung gegen Flüssigkeiten für drehende Wellen ermöglicht es, die Übertragung der Bewegung der Drehwelle 14 an den Körper 12 rasch und mühelos zu bewirken, ohne das zusätzliche Eingriffe und Komponenten wie Stifte, Keile o. ä. erforderlich sind. Die Außenfläche der Vorrichtung, die vollkommen glatt ist, gewährleistet einen angemessenen Grad an Hygiene für die Lebensmittel- oder Pharmazeutika-Flüssigkeiten und kann auf alle Fälle rasch systematisch sterilisiert werden.

Ferner wird durch die Koppel-Facettierungen 30,40, die an den Körpern 10, 12 ausgeführt sind und sich in Längsrichtung auf diesen länglich erstrecken, ein beträchtlicher Ausschlag dieser Körper bei gegenseitigem Eingriff ermöglicht, wobei das Spiel weitgehend beschränkt werden kann.

Diese Facettierungen stellen ferner auch Eingriffszonen dar, die, da sie konzentrisch sind, die Mitnahrnekraft optimal verteilen und dadurch die Gefahr von Beschädigungen beträchtlich verringern.

Die Neuerung, wie sie oben beschrieben und in den folgenden Ansprüchen definiert ist, wurde jedoch nur als Beispiel und nicht einschränkend dargestellt, da sie selbstverständlich zahlreiche Modifikationen und Varianten erfahren kann, die sich alle im Rahmen des innovativen
Gedankens befinden.

Beispielsweise können die an den Körpern 10 und 12 ausgeführten Facettierungen eine beliebige regelmäßige oder unregelmäßige polygonale Form annehmen oder auch nur entlang einer oder mehrerer begrenzter Zonen der jeweiligen Seitenflächen hergestellt werden.

Claims (10)

1. Dichtungsvorrichtung für drehende Wellen, insbesondere für Pumpenwellen, umfassend
einen Innenkörper (10) mit kreisförmigem Innenumfang, der auf dem Wellenumfang aufliegt und auf dem Außenumfang zwei oder mehr Facettierungen mit ebenen Flächen (30) aufweist, sowie
einen Außenkörper (12), der im Bereich komplementärer Facettierungen (40) auf seinem Innenumfang zum Teil auf dem Innenkörper (10) aufliegt.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Innenkörper (10) aus einem länglichen hinteren Abschnitt (20) besteht, der dem Gehäuse oder der Schutzplatte (16) der Pumpe zugewandt ist, und aus einer damit fest verbundenen vorderen Schelle (22) mit trapezförmigem Profil, die an dem Flügelrad (18) dieser Pumpe angekoppelt ist.

3. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich diese Facettierungen (30) auf dem Umfang des vorderen-mittleren Teils dieses Abschnitts (20) erstrecken und jeweils durch einen Sektor bzw. eine Nut (32) mit kreisbogenförmigem Profil voneinander getrennt sind.

4. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei diese Facettierungen (30) untereinander identisch sind.

5. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Außenkörper (12) aus einem Ring besteht, dessen innere Umfangs- bzw. Seitenfläche mindestens einen Abschnitt (34) aufweist, der der Schutzplatte (16) der Pumpe zugewandt ist und sich im wesentlichen in Kontakt mit der drehenden Welle (14) befindet.

6. Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die innere Umfangs- bzw. Seitenfläche des Außenkörpers (12) hinter diesem Abschnitt (34) eine längliche, ringförmige Vertiefung (36) aufweist, die den Aufnahmesitz für eine Feder (38) bildet, die auf der Welle (14) sitzt.

7. Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die genannten Facettierungen (40) entlang der inneren Umfangs- bzw. Seitenfläche des Körpers (12) hinter der ringförmigen Vertiefung (36) ausgeführt sind und sich in Richtung des Flügelrades (18) der Pumpe erstrecken.

8. Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Längsausdehnung der genannten Facettierungen (30) und/oder (40) mindestens gleich der Länge der Vertiefung (36) ist, die die Feder (38) aufnimmt.

9. Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei entlang der inneren Umfangs- bzw. Seitenfläche des Körpers (10) mindestens eine ringförmige Auskehlung (24) ausgeführt ist, in der eine Dichtung (24') sitzt, die an der Welle (14) anliegt, wobei ein zurückspringender Sitz (26) für eine weitere Dichtung (28) entlang des Randes der Schelle (22) dieses Körpers (10) ausgeführt ist.

10. Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die innere Umfangs- bzw. Seitenfläche des Körpers (12) mindestens einen Rücksprung oder Sitz für eine Dichtung (44) aufweist, die an der äußeren Umfangs- oder Seitenfläche des Körpers (10) anliegt.