DE2158534A1

DE2158534A1 - Mechanische Drehdichtung

Info

Publication number: DE2158534A1
Application number: DE19712158534
Authority: DE
Inventors: Harry Wilmette IH Tankus (V St A)
Original assignee: Crane Packing Co
Current assignee: Crane Packing Co
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1971-11-25
Publication date: 1972-10-05
Also published as: AU3556071A; IT945175B; GB1350148A; AU461053B2; SE381723B; JPS5225903B1; CA959083A; US3722896A; FR2114964A5

Description

Crane Facking Company, Morton Grove, 111./USA

Mechanische DrehdicLitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Drehdichtung für relativ zueinander bewegliche Elemente mit einem festen eines de/¹ Elemente umgebenden Dichtring, welcher eine ge- ä neigte Wand hat, die einen ringförmigen Hohlraum mit radial keilförmigem Querschnitt mit dem einen Element bildet.

Bei vielen Herstellungsverfahren ist es notwendig, Flüssigkeiten zu pumpen, deren Temperaturen höher sind als die derjenigen Flüssigkeiten, welche sicher durch mit aus normalen Elastomeren hergestellte Dichtungen abgedichtet sind. Es wurde vorgeschlagen, für diese Temperaturen mechanische Drehdichtungen zu verwenden, deren sekundäre Dichtung die Form eines aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Ringes hat, v/elcher einen radialen Querschnitt in der Form eines Keiles aufweist. Der mit dem Keil verwendete g

Dichtring hat eine sich neigende Wand, Vielehe zusammen mit der zylindrischen Fläche der Welle oder einer anderen Vorrichtung auf der die Dichtung angebracht ist, einen ringförmigen Hohlraum bildet, dessen radialer Querschnitt ebenfalls keilförmig ist. Die sekundäre Dichtung zwischen dem Dichtring und der Welle wird dadurch gebildet, daß die Spitze des aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Ringes, in den

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kleinen Zwischenraum zwischen dem Dichtring und der Welle gedruckt wird., wobei die Kraft für diesen Vorgang von einer oder mehreren axial wirkenden Federn genommen wird.

Obwohl sich die aus Polytetrafluoräthylen bestehenden keilförmigen Ringe aus dem Stand der Technik als sehr erfolgreich als sekundäre Dichtungen für meächanische Drehdichtungen für Wellen" erwiesen haben, hat es sich herausgestellt., daß bei Auftreten einer Fehlausrichtung zwischen den sich drehenden und den'feststehenden Teilen der mechanischen Dichtung eine Vibration zwischen dem Dichtring und der Welle erzeugt x-rird, und diß die Vibration durch die Spitze des Ringes der sekundären Dichtung auf die Welle übertragen wird. Diese Vibration erzeugt ein schnelles und fortlaufendes Reiben zwischen dem Polytetrafluoräthylen und der Welle,.woraus sich ein "Abscheuern" der Welle ergibt, d.h. die Welle wird unregelmäßig abgenutzt, wodurch, nach gewisser Zeit ein Leck an der Spitze des Ringes entsteht Lind damit die Wirksamkeit der mechanischen Drehdichtung als Ganzes zerstört wird.

Ziel der Erfindung ist es, einen sekundären Dichtungsring für eine mechanische Drehdichtung zu schaffen,, wobei dieser Dichtungsring aus Polytetrafluoräthylen besteht und mit dem aus dem Stand der Technik bekannten keilförmigen, aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Ring austauschbar ist, wobei dieser neue Ring so konstruiert ist, daß er im wesentlichen das Abscheuern der Welle durch den Ring ausschaltet.

Ziel der Erfindung ist es weiterhin, eine aus Polytetrafluoräthylen bestehende sekundäre Dichtung zum Gebrauch bei mechanischen Drehdichtungen zu schaffen, wobei normalerweise ein endloser aus Polytetrafluoräthylen bestehender Ring ver_ wendet wird, welcher einen im wesentlichen keilförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Spitze des Ringes beseitigt worden ist, um das Abscheuern der Welle zu verhindern, welches bisher im Zusammenhang mit den aus dem Stand der Technik bekannten keilförmigen sekundären Dichtungen aufgetreten ist.

Dieses Ziel wird mit einer mechanischen Drehdichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsfeemäß dadurch erreicht,

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daß sich ein ringförmiges eleatisches Dichtungselement in diesem Hohlraum befindet, dessen Wände im wesentlichen parallel zu den Wänden des Hohlraums verlaufen, daß weiterhin eine abgerundete diese Wände verbindende und ein "V" init diesen -Wänden bildende Spitze vorgesehen ist, und daß Teile · zum Andrücken einer der Wände des Dichtungselementes gegen die geneigte Wand des Dichfringes und zum Andrücken der anderen Wand des Dichtungselementes gegen das relativ drehbare Dichtungs element zur Bildung einer gas- und flüssigkeitsdxchten Dichtung mit diesem vorgesehen sind. · · ' '

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden nähererläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen :

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine mechanische Drehdichtung und die umgebende Pumpanlage, wobei in der Dichtung die erfMungsgemäße sekundäre Dichtung verwendet wird;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansieht des Teiles von Fig. 1, V7elcher~ die neue sekundäre Dichtung in ihrer Anbringung in der mechanischen Drehdichtung zeigt.

Es hat sich herausgestellt, daß das Abscheuern der Welle, welches durch die keilförmige aus Polytetrafluoräthylen bestehende sekundäre Dichtung verursacht wird, ausgeschaltet werden kann, indem man die Form der sekundären Dichtung soändert, daß sich deren Arbeitsweise vollständig ändert. Anstelle einer starren .Querschnittsform, welche eine Gleitbewegung einer sekundären Dichtung in den kleinen Zwischenraum zwischen dem Dichtring dieser Dichtung und der benachbarten Welle sowie aus diesem heraus verursacht, hat die erfindungsgemäße sekundäre Dichtung einen radialen Querschnitt in Form eines "V", welcher an der Spitze abgerundet ist und bei welchem diese abgerundete Fläche vollständig aus dem Zwischenraum zwischen dem Dichtring und der Welle entfernt ist. Daher entsteht kein Gleiten des Keils in den Zwischenraum und kein Einklemmen wird auf die Spitze der sekundären Dichtung durch

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die Einwirkung des Dicftrings auf die Welle ausgeübt, wenn. Dichtring und Welle sich nicht in genauer Ausrichtung befinden, und somit wird die Ursache des zuvor erwähnten Abscheuerns ausgeschaltet.

Anstelle der Keilspitze, welche bisher verwendet vnirde, um die Abdichtung zwischen Dichtring und Welle herzustellen, werden jetzt die divergierenden Seiten des V-förmigen Sekundärdichtungsrings dazu verwendet, ein Lecken zwischen Dichtring und Welle zu verhindern. Zu diesem Zweck sind die Wände des "V" verformbar und ein fester Ring ist zwischen die Wände des "V" eingesetzt. Der feste Ring wird durch eine oder mehrere Federn in den Zwischenraum zwischen den Wänden gezwungen, so daß der feste Ring die Wände der sekundären Dichtung gegen die sich verjüngende Fläche des DicHrings und die zylindrische Fläche der Welle spreizt. Der feste Ring liefert genügend Kraft, um die Wände des "V^!t so zu verbigen, daß sie mit der Form des Dichtrings und der Welle übereinstimmten.

Mit der V-förmigen sekundären Dichtung wird die zwischen Dichtring und Welle bestehende Vibration in eine Art in alle Richtungen gehende Bewegung der Wände des "V" relativ zueinander umgewandelt, ohne daß eine wesentliche Gleitbewegung zwischen ihnen entsteht, woraus sich wiederum ein Abscheuern entweder der Welle oder der Oberflächen des damit in Berührung stehenden Dichtrings ergeben würde.

In der Zeichnung, in der die Erfindung im Detail veranschau- , licht wird, ist eine Welle 10 gezeigt, welche durch eine Öffnung 11 in einem Gehäuse 12 für eine Pumpe oder ähnliches verläuft, wobei das Gehäuse eine Bohrung Ij5* die zusammen mit der Welle 10 eine Dichtungskammer 14 bildet,-aufweist. Diese Dichtungskammer 14 wird durch eine Hülse 15 verkleinert, welche Stufen l6 und 17 zum Tragen einer im allgemeinen mit

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l8 bezeichneten mechanischen Drehdichtung aufweist. In dem gezeigten Beispiel ist die Dichtungskammer 14 durch eine abdeckende Platte l8a geschlossen, welche mit einem Durchgang 19 versehen sein kann., durch den ein Kühlmediufngegeben werden kann; weiterhin kann eine zweite abdeckende Platte 20 mit einem mit der Stufe 17 in "Verbindung stehenden Durchgang 21 vorgesehen sein, durch welchen ein weiteres Medium zu verschiedenen Zwecken durchgeleitet werden kann, wie z.B. zum zusätzlichen Kühlen oder zum Erzeugen eines höheren' Druckes auf das Äußere der Dichtung l8, um ein .Leeken von ätzendem oder schädlichem Medium, welches von der Pumpe gefördert wird, zu verhindern. Die besonderen Formen der Endplatten bzw. abdekjo enden Platten l8 und 20. ■ λ

sind nicht Gegenstand der Erfindung und sollen daher nicht im einzelnen beschrieben werden.

Die Dichtung l8 hat eine drehbare mechanische Endfläche und setzt sich im wesentlichen aus einem festestehenden Dichtungsteil 22, welches zwischen Platten l8a und 20 geklemmt ist, zusammen und ist ferner mit einer radial angeordneten flachen und glatten Fläche 23 versehen, an Vielehe eine ebenso flache und glatte Fläche 24 eines Dichtringes 25 angepaßt ist, um in einer gas- und flüssigkeitsdichten Fassung zu laufen.

Der Dichtring 25 liegt in einem Halteteil 2β, welches zur Drehung , mit der Hülse 15 durch eine Stiftschraube befestigt ist. '

(Nicht gezeigte) Teile sind vorgesehen, um den Dichtring 25 in Drehbewegung zusammen mit dem Halteteil 26 zu bringen.

Das der Fläche 24 gegenüberliegende Ende des Dichtringes weist eine geneigte oder kegelstumpfförmige Fläche 28 auf, welche zusammen mit der äußeren Fläche J55 der Stufe 16 auf der Hülse 15 eine keilförmige öffnung zwischen dem Dichtring 25 und der Stufe 16 bildet. In dieser Öffnung befindet sich ein sekundärer Dichtungsring 29* der aus Polytetrafluoräthylen besteht und in die keilförmige öffnung sowie gegen

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die geneigte Fläche 28 durch eine in einer Bohrung 3I im Halteteil 26 angeordnete Feder 30 gezwungen wird. Diese Feder 30 übt Druck auf eine aus Metall bestehende Scheibe 32 aus, welche an einem festen Keilring 33> anliegt, um den Federdruck auf den Dichtungsring 29 zu übertragen.

Wie es deutlicher in Fig. 2 zu sehen ist, ist der Dichtungsring 29 im radialen Querschnitt im wesentlichen V-förmig und ■ ■·.-. ; weist eine die äußere Fläche 35 der Stufe l6 überlagernde Seite y_;\- auf, sowie eine die geneigte Fläche 28 auf dem Dichtring 25 überlagernde Seite 36 und eine abgerundete. Spitze 37* welcher dem Zwischenraum 38 zwischen dem Dicht-. ring 25 und der Fläche 35 gegenüberliegt.

Es sei bemerkt, daß die abgerundete Fläche oder Spitze 37 sich in einigem Abstand von dem Zwischenraum 38 befindet,, selbst wenn sie unter dem Druck der Feder 30 steht, so daß kein Teil des sekundären Dichtungsringes 29 jemals in den Zwischenraum 38 eindringt.

Die Seiten y\_t und 36 bilden einen keilförmigen zwischen ihnen liegenden Raum 39* iⁿ welchen ein fester, zuvor erwähnter Keilring 33 eingesetzt wird, um den. Federdruck auf den Dichtungsring 29 zu übertragen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion des Dichtungsringes 29 wird jegliche Fehl aus richtung zwischen der Fläche 23 auf eiern Ring oder Dichtungsteil 22 und der Achse der Welle 10, aus welcher sich eine periodische Vibration des Dichtringes 25 relativ zu der Hülse 15 ergibt, von dem sekundären Dichtungsring 29 aufgenommen, und zwar so, daß dessen Seite 36 relativ zur Seite 3^ bewegt wird und somit kein Teil der Spitze des Dichtungsringes 29 zwischen dem Dichtring 25 und der Fläche in dem Zwischenraum 38 eingeklemmt wird, wie es bei dem aus dem Stand der Technik bekannten sekundären Dichtungsring der Fall war. Solch eine Bewegung der Seiten 36 und 3²I- des sekundären Dichtungsringes 29 relativ zueinander.-, kann ein Biegen des Materials

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des.Dichtungsringes 29 an dessen Spitze verursachen, jedoch kann ein solches Biegen in der gezeigten Ausführungsform gut von dem Polytetrafluoräthylen aufgenommen Werden und verursacht somit keine übermäßige Abnutzung weder der Fläche noch der Fläche 28. Damit erhöht sich die Lebensdauer der Dichtung und sie braucht somit nicht so oft ersetzt au werden ; außerdem wird die Totzeit der mit der Dichtung 18 in Verbindung stehenden Ausstattung reduziert.

Der V-förmige Teil des Dichtungsringes 29 ermöglicht größere Bewegungsfreiheit des Dichtringes.25 relativ zur Hülse 15 und insbesondere eine nach fast allen Riehtungen gehende Bewegung relativ zur Hülse 15 im Falle einer Fehlausrichtung ~ der Fläche 23 und der Wellenachse. Solch eine nach allen ™

Richtungen gehende Bewegung ist bei einem als festem Keil ausgebildeten Dichtungsring nicht möglich und ebensowenig mit einem U-förmigen Ring, da in diesen beiden Fällen das Material zwischen den konzentrischen zylindrischen Flächen auf dem Dichtring und der Welle zusammengedrückt xörd und das Material zu steif ist, um einem solchen Zusammendrücken periodisch nachzugeben.

Es wird erwogen, die Seiten 36 und 3^· mit einer solchen Dicke zu versehen, daß deren Verformung leicht möglich ist, um sich den Formen der Flächen 28 und 35 des Dichtringes 25 und der Stufel6 anzupassen, so daß unter dem von der Feder 30 ausgeübten Druck zu allen Zeiten eine wirksame gas- und flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Diehtring 25 und der Stufe ΐβ geschaffen wird.

Es ist beabsichtigt, daß jegliche Gleitbewegung, die durch die Vibration des Dichtringes 25 relativ zur Stuf3 1 β erzeugt wird, von dem festen Keilring 33 aufgenommen wird. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß der Reibungskoeffizient zwischen den sich berührenden Flächen der Ringe 33 und 29 relativ gering ist, vorzugsweise geringer als der, der

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zwischen, dem Dichtungsring 29 und dem Dichtring 25 bestellt, sowie zwischen dem Dichtungsring 29 und. der Fläche 35» Solch ein gewünschter geringerer Reibungskoeffizient kann, dadurch erreicht werden., daß der Keilring, 33 aus. glasgefüllterii Polytetrafluorethylen· hergestellt wird., dessen Zusammensetzung, bekannt ist. Der geringere Reibungskoeffizient zwischen, dem Keilring 33 *&*■& dem Dichtungsring; 29 sichert¹ somit die erwünschte^ naeh allen Seiten gehende Bewegung z.wisehen dem Dichtring 25 nniä der Stufe l6, sowie eine längere Lebensdauer fifr den Bichtungsring 29> die sich aus- dem· Wegfallen der Gleitbewegung zynischen dem Diehtttngsring 29 und den Flächen 28 und 35, die mit ihm: in Berührung stehen, ergibt.

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Claims

Patentansprüche

(l.y Mechanische Drehdichtung für relativ zueinander bewegliche Elemente mit einem festen eines der Elemente um gebenden Dichtring , welcher eine geneigte Wand hat, die einen ringförmigen Hohlraum mit radial keilförmigem Querschnitt mit dem einen Element bildet, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein ringförmiges eleastisches Dichtungselement (29) in diesem Hohlraum befindet, dessen Wände im wesentlichen parallel zu den Wänden des Hohlraums verlaufen,, daß weiterhin eine abgerundete diese Wände verbindende und ein "Y" mit. diesen Wänden bildende Spitze (37) vorgesehen ist, und daß Teile (33) zum Andrücken einer der Wände des Diehtungselementes gegen die geneigte Wand des Dichtringes und zum Andrücken der anderen Viand des Dichtungselementes gegen das relativ drehbare Dichtungselement zur Bildung einer gas- und flüssigkeitsdichten Dichtung mit diesem vorgesehen sind.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil zum Andrücken ein Ring mit radial keilförmigem Querschnitt mit einer abgeflachten Spitze zum Bilden eines Raumes (39) zwischen dem Ring und der abgerundeten Spitze des Dichtungselementes ist, daß der Ring einen niedrigen Reibungskoeffizienten in Bezug auf die Wände des damit in Verbindung stehenden elastischen Dichtungselementes hat, und daß sich aus einer Fehlausrichtung zwischen der Achse des Dichtringes und der Achse des einen relativ drehbaren Dichtungselementes eine nach allen Richtungen gehende Bewegung der Wände des Dichtungselementes in b.izug aufeinander ergibt.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige elastische Dichtungselement (29) aus PolytPetrafluoräthylen besteht.
4. Dichtung nach Anspruch 1,2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus ^asgefülltem Polytetrafluoräthylen besteht.

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5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umriß des einen Dichtungselementes zylindrisch ist und der fest das eine Dichtungselement umgebende Dichtring (25) zu diesem in einem Abstand steht, und daß kein Teil des ringförmigen elastischen Dichtungselements (29) sich in diesen Z ischenraum erstreckt.

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