DE2043844C3 - Hydrostatische Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische Gleitringdichtung mit einem axial verschiebbaren Gleitring und einem Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten zwischen den Ringen sowohl der Gleitring als auch der Gegenlaufring zwei in entgegengesetzte Richtung weisende Planflächen aufweisen, derart, daß bei Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen.

Die bekannten hydrostatischen Gleitringdichtungen arbeiten alle nach dem Prinzip der hydrostatischen Bypass-Regelung. Hierbei wird ein Teil des Arbeitsdrosselspaltes durch die Parallelschaltung eines gedrossel-Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, die genannten Schwierigkeiten und insbesondere auch ein gemeinsames Planparallel-Läppen oder -Schleifen des Gleit-

ringes und einer Distanzhülse zu umgehen und damit den Herstellungsaufwand für das vorliegende Maschinenelement bei genauer Einhaltung des Spieles wesentlich herabzusetzen.

Erfindungsgemäß ist die Gleitringdichtung der ein-

gangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Gleit- als auch der Gegenlaufring zweiteilig ausgebildet sind und die eine Planfläche jedes Ringes auf dem einen und die andere auf dem anderen Ringteil angeordnet ist, wobei die beiden Planflächen jedes Rin-

ges radial gegeneinander versetzt sind und sich mindestens angenähert in einer Ebene mit ihren Verbindungsflächen befinden, wobei zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte entweder zwischen den Verbindungsflächen der Ringteile des Gleitringes oder

den Ringteilen des Gegenlaufringes ein Distanzblech eingefügt ist.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Gleitringdichtung mit zweiteiligem Gleitring ist dazu vorgesehen, ein Druckmedium von einem die Welle

umgebenden Gehäuse zur Welle durchzuführen.

Diese Ausführungsform besteht darin, daß sich in einer der Planflächen des einen Ringes eine Ringnut befindet, die über eine in diesem Ring befindliche Ver-

leitung mit einer Leitung in dem diesem Ring -" eeoraneten Maschinenteil in Verbindung steht, und P* ,jem anderen Maschinenteil durch den anderen »inß eine Verbindungsleitung führt, die in die der Ringel gegenüberliegende Planfläche ausläuft ^Hierzu wird erwähnt, daß in der USA.-Patentschrift I249188 eine zur Durchführung eines Druckmediums ^on der Welle zum umgebenden Gehäuse dienende ^Gleitringdichtung beschrieben ist. Bei dieser Gleitringdichtung »st^{in der} Gleitfläche eine Ringnut angeordnet, die über Verbindungsleitungen in den beiden Gleitrin- »en mit den Zuleitungen in der Welle bzw. im Gehäuse I₁ Verbindung stehen.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wellendichtung werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt

ρ i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung mit einem zweiteiligen Gleitring, Γ ig· 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele der Gleitringdichtung als Druckmediumdurchführungen.

In den Figuren sind Teile, die einander funktionell entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beim Ausführungsbeispie! der F i g. 1 durchdringt eine Welle 1 ein Gehäuse 2 in einer Bohrung 3, wobei zwischen einem Raum 4 und einem Raum 5 ein Druckiefälle besteht, dessen Leckfluß die in die Bohrung 3 eingeschobene und durch einen Seegerring 6 festgehaltene Dichtung auf ein Mindestmaß zu reduzieren hat. Die eigentliche Dichtung besteht aus festen Kapselteilen, nämlich Gegenlaufringen 7, 8 und einem Distanzblech 10, welche Teile alle durch Schrauben 11 oder äquivalente Mittel zusammengehalten werden, und aus einem zweiteiligen, von den Kapselteilen umschlossenen Gleitring 12a, 126, der über eine elastische Dichtung 13 mit der Welle 1 drehmomentübertragend und dichtend verbunden ist, wobei die elastische Dichtung 13 ein leichtes axiales Verschieben und Taumeln des Gleitringes 12a, 126 erlaubt. Zwischen je einem Teil des Gleitringes 12a, 126 und je einem Gegenlaufring 7, 8 werden zwei Arbeitsdrosselspalte, nämlich der druckseitige Spalt 14 und leckseitige Spalt 15 erzeugt, die den Einlaß bzw. Auslaß eines Zwischendruckraumes 16 bilden. Die zwei Teile 12a und 126 des Gleitringes werden durch Schrauben 18 oder äquivalente Mittel zusammengehalten.

Das Axialspiel des Gleitringes 12a, 126 zwischen den Kapselteilen 7, 8 wird durch das Distanzblech 10 fest-

Die Funktionsweise der Anordnung kann wie folgt beschrieben werden: Die Arbeitsdrosselspalte 14 und 15 bilden einen Druckteiier, dessen Zwischendruck infolge einer Wellenverjüngung 17 auf eine größere Fläche wirkt als der ihm anordnungsgemäß entgegengesetzte Arbeitsdruck, womit ein Kräftegleichgewicht zwischen der Arbeitsdruckkraft und der Zwischendruckkraft bei einer gewissen axialen Lage des Gleitringes 12a. 126 möglich wird.

Wird der Gleitring 12a, 126 aus dieser Gleichgewichtslage gegen den Gegenlaufring 7 gestoßen, so entsteht durch das Schließen des leckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 15 und das öffnen des druckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 14 eine Druckerhöhung im Zwischendruckraum 16, derart, daß eine der Störung entgegenwirkende Kraft entsteht und der Gleitring 12a. 126 in die Gleichgewichtslage zurückgeschoben wird. Im Falle einer Auslenkung in die andere Richtung bringt der gleiche Mechanismus den Gleitring ebenfalls in die gleiche Lage zurück; die Gleichgewichtslage ist demzufolge ein stabiler Ruhepunkt des Systems.

Da beim beschriebenen, zweiteiligen Gleitring die beiden Ringteile 12a, 126 mit ihren die Arbeitsdrosselspalte 14 bzw. 15 begrenzenden Planflächen aufeinander liegen, können diese Dichtringteile einzeln und unabhängig voneinander bearbeitet werden. Es ist demnach weder das beidseitige Bearbeiten eines Gleitringes noch das gleichzeitige Bearbeiten des Gleitringes und eines Distanzelementes erforderlich.

In den F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele ο der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung dargestellt, die aus dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 abgeleitet sind und als Druckmediumdurchführungen vorgesehen sind.

Ein Druckraum 4a in einer rotierenden Welle 1 in F i g. 2 soll mit einem Druckraum 46 in einem Gehäuse 2 in Verbindung gebracht werden, wobei ein Austreten des im Raum 4a bis 46 unter Arbeitsdruck stehenden Mediums in die druckfreien oder unter Niederdruck stehenden, zwischen Welle 1 und Gehäuse 2 gebildeten Räume 5 auf ein Mindestmaß zu reduzieren ist. Dies wird durch die zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2 eingeschobene, als Durchführung umgewandelte hydrostatische Dichtung erreicht Diese Durchführung besteht wiederum aus festen Kapselteilen, nämlich Gegenlaufringen 7, 8 und einem Distanzblech 10, welche Teile alle durch Schrauben 11 oder äquivalente Mittel zusammengehalten werden, und aus einem zweiteiligen, von den Kapselteilen umschlossenen Gleitring 12a, 126, der über elastische Dichtungen 13a, 136 mit der Welle 1 drehmomentübertragend und dichtend verbunden ist. wobei die elastischen Dichtungen 13a, 136 ein leichtes axiales Verschieben und Taumeln des Gleitringes 12a, 126 erlauben. Zwischen je einem Teil des Gleitringes 12a, 126 und je einem Gegeniaufring 7, 8 werden zwei Arbeitsdrosselspalte, nämlich der druckseitige Spalt 14 und der leckseitige Spalt 15 erzeugt, die den Einlaß bzw. Auslaß eines Zwischendruckraumes 16 bilden. Zwischen dem Gegenlaufring 8 und dem Gleitring 12a wird noch ein zusätzlicher Druckflächenbegrenzungsspalt 14a gebildet, wodurch der dem Gleitring zugewandte Druckraum auf die Ringnut 4c beschränkt wird. Die beiden Teile 12a und 126 des Dichtringes werden durch Schrauben !8 oder äquivalente Mittel zusammengehalten.

Die Funktionsweise der Anordnung der F i g. 2 kann wie folgt beschrieben werden: Die Arbeitsdrosselspalte 14 und 15 bilden einen Druckteiler, dessen Zwischendruck dank dem Druckflächenbegrenzungsspalt 14a auf eine größere Fläche wirkt, als der ihm anordnungsgemaß entgegengesetzte Arbeitsdruck in der Ringnut 4a, womit ein Kräftegleichgewicht zwischen der Arbeitsdruckkraft und der Zwischendruckkraft bei einer gewissen axialen Lage des Gleitringes 12 möglich wird.

Wird der Gleitring 12 aus dieser Gleichgewichtslage 55 gegen den Gegenlaufring 7 gestoßen, so entsteht durch das Schließen des leckseitigen Arbeitsdrosselspaltes und das öffnen des druckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 14 eine Druckerhöhung im Zwischendruckraum 16, derart, daß eine der Störung entgegenwirkende Kraft 60 entsteht und der Gleitring 12 in die Gleichgewichtslage zurückgeschoben wird. Im Falle einer Auslenkung in die andere Richtung bringt der gleiche Mechanismus den Gleitring ebenfalls in die gleiche Lage zurück; die Gleichgewichtslage ist demzufolge ein stabiler Ruhepunkt des Systems, wobei der Druckflächenbegrenzungsspalt 14a im Regelmechanismus nicht mitwirkt.

Der unter Arbeitsdruck stehende Hauptflüssigkeitsstrom wird von der Wellenbohrung 4a durch eine Boh-

rung 20 in den Gleitringteilen 12a, 12b in die Ringnut 4c geleitet und von dort durch eine Bohrung 19 in dem Gegenlaufring 8 seiner Verwendung im Gehäusehohlraum 4b zugeführt; diese Durchflußrichtung kann natürlich umgekehrt werden.

Die Dichtigkeit wird an der Übergangsstelle Welle-Durchführung und Durchführung-Gehäuse durch elastische Dichtungen 13a, 136 bzw. 21a, 216 gewährleistet.

Treten axiale Verschiebungen der Welle 1 gegenüber dem Gehäuse 2 auf, so ist die Reibkraft der elastischen Dichtung oft zu groß, und beeinflußt dementsprechend den Regelmechanismus der Dichtung. Um diese Störquelle zu beseitigen, können Hohlschrauben-Einführungen, sogenannte Banjo-Einführungen, für das Arbeitsmedium verwendet werden, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist, in welcher entsprechende Teile mit Strichen bezeichnet sind. Hierbei ist es aus konstruktiven Gründen günstiger, wenn die Durchführung umgekehrt betrieben wird. Die bisher festen Gegenlaufringe 7', 8' rotieren demnach mit der Welle Γ, und der Gleitring 12a', bleibt sinngemäß gegenüber dem Gehäuse 2' ru

hend. Mehrere, z. B. drei Hohlschrauben 22' sind axial gerichtet in der Stirnseite der Welle Γ angeordnet. Auf den zylindrischen Köpfen der Hohlschrauben 22' ist der Gegenlaufring 7', 8' mittels die Köpfe der Hohlschrauben umfassenden Axialbohrungen axial verschiebbar geführt. Mindestens eine der Hohlschrauben 22' weist eine sich in radialer Richtung erstreckende, in die Verbindungsleitung 19' des Gegenlaufringes 8' mündende Zuführöffnung auf. Die nun zwischen Hohlschrauben 22' und den Gegenlaufringen 7', 8' erforderlichen elastischen Dichtungen 21a' und 216' sind viel kleiner als die entsprechenden Dichtungen in F i g. 2 und erzeugen im Verhältnis zu den gleichbleibenden Regelkräften wesentlich kleinere Reibkräfte. Außerdem bilden die Hohlschrauben 22' eine Zwangsmitnehmung der Dichtung.

Die übrigen Teile der Durchführung bleiben funktionell gleich und sind dementsprechend gleich wie in F i g. 2 bezeichnet, wobei in F i g. 3 lediglich das Distanzblech 10' nun zwischen den beiden Teilen 12a' und des Gleitringes liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Paten tansprüche: 10 '5

1. Hydrostatische Gleitringdichtung mit einem axial verschiebbaren Gleitring und einem Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten zwischen den Ringen sowohl der Gleitring als auch der Gegenlaufring zwei in entgegengesetzte Richtung weisende Planflächen aufweisen, derart, daß ber Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Gleit- (12a, 12A) als auch der Gegenlaufring (7,8) zweiteilig ausgebildet sind und die eine Planfläche jedes Ringes auf dem einen und die andere auf dem anderen Ringteil angeordnet ist, wobei die beiden Planflächen jedes Ringes radial gegeneinander versetzt sind und sich mindestens angenähert in einer Ebene mit ihren Verbindungsflächen befinden, wobei zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte (14,15) entweder zwischen den Verbindungsflächen der Ringteile (12a, 126) des Gleitringes oder den Ringteilen (7,8) des Gegenlaufringes ein Distanzblech (10) eingefügt ist.

2. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse zur Welle, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer der Planflächen des einen Ringes (8; 8') eine Ringnut (4c; 4c¹) befindet, die über eine in diesem Ring befindliche Verbindungsleitung (19; 19') mit einer Leitung (4b; 4a') in dem diesem Ring zugeordneten Maschinenteil (Gehäuse 2 bzw. Welle V) in Verbindung steht, und von dem anderen Maschinenteil (Welle 1 bzw. Gehäuse 2') durch den anderen Ring (12Λ, 12a; 12b'. 12a') eine Verbindungsleitung (20; 20') führt, die in die der Ringnut gegenübsrliegende Planfläche ausläuft.

ten Sekundär- oder Regelflusses überbrückt und somit dem arbeitsdrosselspaltbildenden, mit der Welle rotierenden Gleitring eine stabile axiale Ruhelage ermöglicht Der Sekundärfluß kann hierbei durch eine Dros-

selleitung vom Arbeitsdruckbereich in Taschen im Arbeitsdrosselspalt geführt oder durch Modulation der Arbeitsspaltdicke nachgebildet werden, z. B. durch konische oder stufenförmige Ausbildung desselben. Wird jedoch eine Taschenseite oder eine stufenförmige Ausbildung durch Erosion abgetragen oder nur leicht verletzt, so wird der rotierende Gleitring in eine neue axiale Ruhelage gebracht, in der er mit den ruhenden Teilen der Dichtung in Berührung kommen kann und somit zerstört wird.

Um die Empfindlichkeit einer hydrostatischen Dichtung gegenüber solchem erosivem Abtragen der Dichtungsgeometrie zu reduzieren, ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 8 91 419 beschrieben, zur Festlegung der axialen Lage des Gleitringes auf beiden

Planflächen des Gleitringes je einen Arbeitsdrosselspalt zwischen diesen Planflächen und zugehörigen Gegenlaufringen vorzusehen; wobei beide Arbeitsdrosselspalte in Reihe miteinander verbunden sind, derart, daß sie entgegengesetzt öffnen und schließen.

Durch diese bekannte Maßnahme kann erreicht werden, daß ein Abtragen der Spaltflächen wohl einen größeren Spielraum für den Gleitring ergibt, der Kontakt zwischen Gleitring und ruhenden Teilen jedoch vermieden wird.

Das erforderliche Axialspiel des Gleitnnges zwischen den Gegenlaufringen beträgt einige Hundertstelmillimeter. Es ist demzufolge schwierig, dieses Spiel nur durch Maßtoleranzen einzuhalten. Diese Schwierigkeit kann man ebenfalls durch gemeinsames Planparallel-

Läppen oder -Schleifen des Gleitringes und einer zwischen die Gegenlaufringe eingebrachten Distanzhülse vermindern, wie dies in der britischen Patentschrift 10 94 058 beschrieben ist, wobei das Spiel durch ein Distanzblech festgelegt werdenkann. Aufwendige Bear-

3. Hydrostatische Gleitringdichtung nach An- ₄o beitungen lassen sich aber auch miv dieser Maßnahme spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nicht vermeiden.

Hohlschrauben (22') axial gerichtet in der Stirnseite der Welle (V) angeordnet sind und auf den zylindrischen Köpfen der Hohlschrauben der der Welle (Γ) zugeordnete Ring (8', T) mittels die Köpfe der Hohlschrauben umfassenden Axialbohrungen axial verschiebbar geführt ist, wobei mindestens eine der Hohlschrauben eine sich in radialer Richtung erstreckende, in die Verbindungsleitung (19') des der Welle (V) zugeordneten Ringes (8') mündende Zuführöffnung aufweist.