DE2163734C3 - Labyrinthdichtung zum Abdichten zweier relativ zueinander drehbarer Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Labyrinthdich tung der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher be zeichneten Art.

Als berührungslose Dichtungen werden z. B. Laby rinthdichtungen verwendet, wobei lamellenartigf Stege entweder nur an einer Fläche angebracht sine oder bei denen beidseitig angebrachte Stege zahnartig ineinander greifen. Die Dichtwirkung ergibt sich dabei in bekannter Weise durch die Wechselwirkung zwischen den Drosselstellen und den Kammern, die zwischen den einzelnen Stegen bestehen. Leckverluste sind jedoch nicht zu vermeiden. Die Abdichtung erfolgt dabei nur am radial äußeren Teil der Stege d. h. zwischen deren Umfang und der gegenüberliegenden Fläche. Aus fertigungstechnischen Gründen kann hierbei eine Mindestspaltbreite nicht unterschritten werden. Weiterhin führen radiale Stöße im Betrieb zu einer weiteren Spaltvergrößerung und damit zu erhöhten Leckverlusten.

Durch die USA.-Patentschrift 1 626 237 ist bereits eine Labyrinthdichtung bekannt, bei der eine Reihe von verzahnungsartig ineinandergreifenden, ringscheibenförmigen Stegen radiale Dichtungsspalte bilden, wobei wenigstens eine Stegreihe elastisch ist und die einzelnen Stege nacheinander auf die Bauteile aufschiebbar sind. Die Außen- und Innenstege stehen sich jedoch nur abwechselnd gegenüber. Ein entscheidender Nachteil dieser Dichtvorrichtung liegi darin, daß Längenänderungen in axialer Richturg nur in einer Richtung beherrscht weiden können. Bei einer Verschiebung der Welle in die andere Richtung geht die Abdichtung vollkommen verloren.

In den deutschen Patentschriften 289 025 und 369 463 sind ebenfalls Labyrinthdichtungen beschrieben, bei denen sich die Dichtringe nur abwechselnd gegenüberstehen. Minimalspalte von der Größe weniger μ können mit diesen Vorrichtungen aus fertigungstechnischen Gründen nicht erreicht werden (Toleranzen). In der Dichtung nach der deutschen Patentschrift 289 025 können Längenänderungen in axialer Richtung nur in einer Richtung abgefangen werden Weiterhin sind die Dichtringe nicht federnd ausgebildet und weisen keine Schleifflächen auf. In der Dichtung nach der deutschen Patentschrift 369 463 werden zwar die Spaltquerschnitte durch Längenänderungen der Welle in axialer Richtung nicht verändert; sie ist aber auf Grund der konstruktiv bedingten größeren Spaltquerschnitte nicht als Dampfdichtung geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Labyrinthdichtung derart zu verbessern, daß eine präzise, nahezu leckfreie Abdichmng auch bei Ausdehnungsänderungen der Maschinenteile sowohl in radialer als auch in axialer Richtung gewährleistet ist.

Durch die kennzeichnenden Merkmalt des Anspruches 1 wird diese Aufgabe gelöst.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird

schenstege bzw. die Abstandsscheiben und an seinem anderen Ende mit einem Gewinde versehen ist, wobei die Zwischenstege durch einen Gewindering, der auf das Gewinde aufschraubbar ist, in axialer und radialer Richtung festlegbar sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Seitenflächen der Außenstege als Schleifflächen ausgebildet sind und die Zwischenstege aus einem gegen das abzudichtende Medium

anderen Ausführungsform der Buchse, Fi g. 3 Schnitt ΙΠ-ΙΙΙ nach Fig. 1, F i g. 4 Schnitt !V-IV nach F i g. 1,

F i g. 5 einen Längsschnitt der oberen Hälfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Ausfühnjngsform.

Zum Einbau in den sich drehenden Zylinderzapfen 1 werden eine Buchse 2 und ein Mantel 3 zuerst

eine optimale Abdichtung gewährleistet. Zum einen io beständigen, einschleifbaren Werkstoff bestehen, steht durch die Verlegung der Abdichtung vom Um- Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich,

fang der Stege an deren Flanken eine wesentlich grö- daß die Außenstege aus einem einschleifbaren Werkßere Dichtfläche zur Verfugung. Zum anderen kann stoff bestehen und die Seitenflächen der Zwischendie Spaltbreite auf einem Minimum gehalten werden; stege als Schleiffläche ausgebildet sind. Eine Ausbilbei radiale» SiöGcn verändert sich nämlich die Dicht- 15 dung in abwechselnder Reihenfolge ist gleichfalls fläche nur unwesentlich, und bei axialen Stoßen kön- möglich.

nen diese durch die Elastizität der Zwischenstege ab- Im weiteren sind Ausführungsbeispiele der Erfin-

gefangen werden. So können z. B. unterschiedliche dung für axiale Bauweise dargestellt. Es zeigt Längenänderungen, die auf Grund von Wärmespan- F i g. 1 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte

nungen, Verschiebungen in den Lagern u. ä. auftre- 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ten, in beiden Richtungen sicher abgefangen werden. F i g. 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer

Dadurch, daß ein Außensteg jeweils von zwei Stegen flankiert ist, und durch die erfindungsgemäße Festlegung der Außenstege ist gewährleistet, daß jeweils mindestens eine der beiden flankierten Flächen anliegt. Dadurch lassen sich ohne strenge Fertigungstoleranzen Minimalspalte erreichen. Vorteilhaft ist weiterhin auch die kürzere Baulänge gegenüber den bekannten Dichtungen bei gleicher Dichtfläche.

Dadurch, daß die Zwischenstege und die Außen- 30 zusammengesetzt und mit einem Stift 4 gesichert. Anstege beim Einbau aneinander anliegen und eine der schließend werden Außenstege 5 und ringelastische beiden sich flankierenden Seitenflächen jeweils als Zwischenstege 6 axial aufgeschoben. Die Zwischen-Schleiffläche ausgebildet ist, schleifen sich die Stege stege bestehen aus einem Unterteil, dessen Breite der bei Betriebsbeginn aufeinander ein. so daß die Spalt- Dicke der Außenstege 5 angepaßt ist., und einem elabreite anschließend nur wenige μ beträgt. Durch die 35 stischen Oberteil. Ein Anschlagteil 7 sitzt lose auf beim Finbau leichte Klemmwirkung der Innenstege einem zweiteiligen Gewindering 8. Der Mantel 3 besitzt un einem Ende eine Anschlagleiste 9 und am anderen Ende ein Gewinde 10. Durch Aufschrauben des Gewinderinges 8 werden nun die Zwischenstege 6 40 festgeklemmt. Die Außenstege 5 sind dabei noch frei verschiebbar und können sich dadurch in ihre richtige Lage zu den Zwischenstegen 6 einstellen.

Danach werden Schrauben 11 in einer Hülse 12 gleichmäßig angezogen, bis die Buchse 2 im Durch-

Eine anrtere erfindungsgemäße Ausführungsform 45 messer etwa um 0,2 mm kleiner geworden ist. Die besteht darin, daß die Außenwand der radial spann- Außenstege 5, die an ihrer Auflagefläche jeweils eine baren Buchse konisch ausgebildet und mit einem
Schlitz versehen ist, daß die Buchse von einer Hülse,
deren Innenwand gleichfalls eine konische Form aufweist, umgeben ist und die Buchse ir. ihrem Durch- 50
messer durch Verspannen der Hülse gegen ein Anschlagteil, das an der Stirnseite der Buchse anliegt,
verringerbar ist. Die Buchse kann dabei erfindungsgemäß auch an ihrer Innenseite mit einer Paßfeder
versehen sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es
auch möglich, daß die radial spannbare Buchse elastisch ausgebildet und einen mit einer Paßfeder versehenen Schlitz aufweist, wobei die Buchse zum Einsetzen der Stege aufspreizbar ist und der Schlitz nach 60 Zylinderzapfen 1 eingeschoben. Anschließend wird dem Einsetzen der Stege mit einer Metall- oder eine Schraube 17, die sich am hinteren Ende des Ge-Kunststoffplatte abdichtbar ist. vvindcringes 8 befindet, angezogen, wodurch die Vor-

Durch diese Maßnahmen werden die beim Einbau richtung auf dem Tragrohr 16 festgeklemmt wird, axial nur lose aufgeschobenen Außenstege in axialer Zum Anpressen der Buchse 2 an die Dichtung 15

und radialer Richtung sicher gehalten. 65 und zur Sicherung gegen Verschieben wird das An-

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Zwi- schlagteil 7 durch Schrauben 18 unter Zwischenlage schenstege auf einem Mantel angebracht, der an eines Dichtungsringes 19 an den Zylinderzapfen 1 geeinem Ende mit einer Anschlagleiste, für die Zwi- schraubt.

gegen die Außenstege werden die Außenstege bei der Montage axial festgelegt, d. h. die Außenstege stehen dann jeweils genau zwischen den zwei klemmenden Innenstegen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die radial spannbare Buchse dünnwandig ausgebildet ist und von einer zweiteiligen Hülse, deren Durchmesser verringerbar ist, umgeben ist.

Dichtungsschicht 13 besitzen, werden durch das Klemmen der Hülse 12 arretiert. Der Mantel 3 wird durch einen Bolzen 14 gesichert.

Zum Einbau von außen in den Zylinderzapfen 1 wird zunächst der Stift 4 entfernt und eine Dichtung 15 auf den Mantel 3 gesteckt. Die so vormontierte Dichtung wird nun lose auf ein Tragrohr 16 geschoben. Das Tragrohr kann dabei aus einem einfachen Achsteil bestehen oder eine feststehende Hohlwelle darstellen, die z. B. bei Trocknungszylindern zum Einleiten von Dampf und zur Abführung von Kondensat dient.

Die Vorrichtung wird bis zum Anschlag i:i den

5 6

Zur Abdichtung zwischen dem Mantel 3 und dem wird und somit die Außenstege 29 gleichfalls arre-

Tragrohr 16 ist ein weiterer Dichtungsring 20 vorge- tiert.

sehen. Die Befestigung des Anschlagteiles 39 mit dem

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, ist die Hülse 12 an sich drehenden Zylinderzapfen 40 erfolgt über der Stelle 21 geteilt, wodurch sich die Klemmwir- 5 Schrauben 41. Zwischen dem Anschlagteil 39 und kung auf die Buchse 2 durchführen läßt. dem Zylinderzapfen 40 befindet sich noch ein Dichtin Fig.2 ist eine andere Ausführungsform der ring 42. Die Befestigung des Mantels 25 auf dem Buchse 2 zum Arretieren der Außenstege 5 darge- Tragrohr 43 kann auf beliebige Art erfolgen, beistellt. Die Buchse 2 ist in Längsrichtung durchgehend spielsweise entsprechend F i g. 4, Die verschiedenen geschlitzt. Mit den Außenstegen 5 wirkt eine Paßfe- io Ausführungsarten der Buchsen 2 und 33 lassen sich der 22 zusammen, die in den Schlitz 23 der Buchse 2 beliebig kombinieren.

hineinragt. Zur Montage wird der Schlitz 23 aufge- Die Ausführungsform der Zwischenstege 6 nach

spreizt. Nach dem Arretieren der Zwischenstege 6 F i g. 1 und der Zwischenstege 26 nach F i g. 5 kön-

durch den Gewindering 8 läßt man dann die nen gleichfalls beliebig vertauscht werden.

Buchse 2 zuschnappen. Durch die federnde Wirkung 15 Auch die Formen der Stege selbst lassen sich noch

der Buchse 2 werden die Außenstege an die Paßfeder verändern.

22 und am Umfang angepreßt. Zur Herstellung eines minimalen Abstandes zwi-

Danach wird eine Metall- oder Kunststoffplatte 24 sehen den Außenstegen 5 bzw. 29 und den Zwischen-

über den Schlitz 23 geklebt, um die Buchse 2 abzu- Stegen 6 bzw. 26 sind die Außenstege 5 bzw. 29 we-

dichten. ao nigstens an den Schleifflächen 44 mit einem harten

In Fig.4 ist die Schraube 17 dargestellt, die sich Werkstoff, z.B. mit einer Oxydkeramik- oder Hart-

am hinteren Ende des zweigeteilten Gewinderinges 8 metallschicht, versehen, oder die Außenstege beste-

befindet, durch die die Vorrichtung an dem Tragrohr hen vollständig aus Sintermetall mit Korundein-

16 festgeklemmt wird. Schlüssen oder aus Keramik. Bei dieser Ausführungs-

In der F i g. 5 ist eine Ausführungsart dargestellt, »5 form bestehen dann die Zwischenstege aus einem gedie sich besonders für Zvlinderzapfen geringeren gen das abzudichtende Medium beständigen, einDurchmessers eignet, da dabei die erfindungsgemäße schleifbaren Werkstoff. Als Material läßt sich nichtDichtung außerhalb des Zylinderzapfens angebracht rostender Stahl, Bronze, Messing od. dgl. verwenden, ist. Die auf einen Mantel 25 aufzuschiebenden Zwi- Die Stege werden beim Einbau in Preßpassung schenstege 26 bestehen dabei aus dünnen Blättchen, 30 zueinander montiert. Diese Maßnahme wird dadurch wobei sich zwischen den Zwischenstegen 26 Ab- erreicht, daß die Breite der Zwischenstege an ihrem Standsscheiben 27 befinden, die auf ihrem Umfang Unterteil bzw. die Breite der Abstandsscheiben 27 jeweils Kunststoff ringe 28 aufweisen. Bei Erwär- etwas geringer als die Dicke 45 der Außenstege 5 mung dehnen sich die Kunststoffringe 28 im Be- bzw. 29 ist. Beim Einlaufen schleifen sich damit die triebszustand stärker aus und sichern damit eine Ab- 35 Stege aufeinander ein.

dichtung zwischen den Kammern und dem Mantel Der Abbau des Druckes des abzudichtenden Me-

25, auf dem die Zwischenstege 26 aufgeschoben sind. diums findet in den Kammern 46 und 47 statt.

Die Außenstege 29 sind mit stufenförmigen Absätzen Falls man auf die Einschleifwirkung verzichten

30 und 31 versehen, womit sie sich überlappen. Zur will, wird die Breite des Unterteils der Zwischen-

Abdichtung sind an den Überlappungen Dichtringe 40 stege6 bzw. der Abstandsscheiben 27 etwas größer

32 angebracht. Die Buchse 33, die zur Aufnahme der als die Dicke 45 der Außenstege 5 und 29 gewählt.

Außenstege 29 dient, ist in Längsrichtung durchge- Der dabei entstehende Dichtungsspalt ist in diesem

hend geschlitzt und besitzt eine Paßfeder 34. Die Falle immer noch um ein Mehrfaches kleiner als bei

Außenwand 35 der Buchse 33 weist eine konische den üblichen Abdichtungen. Auch durch die größere

Form auf. 45 Dichtfläche läßt sich eine wesentlich bessere Abdich-

Die Hülse 36, die die Buchse 33 umschließt, be- tung erreichen.

sitzt auf ihrer Innenseite eine gleichlaufende koni- Für die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung ist

sehe Form. Nach dem Aufschrauben des Gewinde- sowohl ein radialer als auch ein axialer Aufbau mög-

ringes 37 auf den Mantel 25 und der damit erfolgten lieh. Sie läßt sich auch zur Abdichtung von zwei Ma-

Arretiening der Zwischenstege 26 und Abstands- 50 schinenteilen verwenden, die sowohl gleichsinnig als

scheiben 27 wird die Hülse 36 mittels Schrauben 38 auch gegensinnig rotieren können. Die Stufenzahl ist

gegen ein Anschlagteil 39 verspannt, wodurch die dabei abhängig von dem abzudichtenden Medium

Buchse 33 in ihrem Durchmesser etwas verringert und von den verwendeten Drücken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Labyrinthdichtung zum Abdichten zweier relativ zueinander drehbarer Bauteile gegen den Durchtritt von Flüssigkeiten oder Dämpfen, insbesondere zum Abdichten von Trocknungszylindern, Refinern oder Zentrifugen, mit einer jeweils einem Bauteil zugeordneten Reihe von ve<rahnungsartig ineinandergreifenden ringscheibtnför- ίο migen Stegen unter Bildung von radialen Dichtungsspalten, wobei die Stege wenigstens einer Stegreihe aus elastischem Werkstoff bestehen und die einzelnen Stege wechselweise nacheinander auf die Bauteile aufschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dem radial äußeren Bauteil zugeordneten Stege (Außenstege) (5, 29) beidseitig von je einem der dem radial inneren Bauteil zugeordneten Stege (Zwischenstege) (6, 26) flankiert sind, wobei die Außenstege in einer diese zentrierenden, radial spannbaren Buchse (2, 33) mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind und die Zwischenstege axial verspannt und im Bereich ihrer Verspannung axial so bemessen sind, daß sie die Seitenflächen (44) der Außenstege berühren und daß eine der beiden sich flankierenden Seitenflächen der Stege (5, 6, 26, 29) jeweils als Schleiffläche (44) ausgebildet ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsß die radial sp-nnbare Buchse (2) dünnwandig ausgebildet ist und von einer zweiteiligen Hülse (12), deren Durchmesser verringerbar ist, umgeben ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (35) der radial spannbaren Buchse (33) konisch ausgebildet und mit einem Schlitz versehen ist, daß die Buchse (33) von einer Hülse (36), deren Innenwand gleichfalls eine konische Form aufweist, umgeben ist und die Buchse (33) in ihrem Durchmesser durch Verspannen der Hülse (36) gegen ein Anschlagteil (39), das an der Stirnseite der Buchse (33) anliegt, verringerbar ist.

4. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial spannbare Buchse (33) an ihrer Innenseite mit einer Paßfeder (22) versehen ist.

5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial spannbare Buchse (2) elastisch ausgebildet und einen mit einer Paßfeder (22) versehenen Schlitz (22) aufweist, wobei die Buchse (2) zum Einsetzen der Stege (5, 29) aufspreizbar ist und der Schlitz (23) nach dem Einsetzen der Stege (S, 29) mit einer Metall- SS oder Kunststoffplatte (24) abdichtbar ist.

6. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstege (6, 26) auf einem Mantel (3) angebracht sind, der an einem Ende mit einer Anschlagleiste (9) für die Zwischenstege (6, 26) bzw. die Abstandsscheiben (27) und an seinem anderen Ende mit einem Gewinde (10) versehen ist, wobei die Zwischenstege (6, 26) durch einen Gewindering (8, 37), der auf das Gewinde (10) aufschraubbar ist, in axialer und radialer Richtung festlegbar sind.

7. Dichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (44) der Außenstege (5, 29) als Schleif flächen ausgebildet sind und die Zwischenstege (i 26) aus einem gegen das abzudichtende Mediun beständigen, einscbleifbaren Werkstoff bestehen.

8. Dichtung nach einem der vorstehenden An spräche, dadurch gekennzeichnet, daß di Außenstege (5, 29) aus einem einschleifbarei Werkstoff bestehen und die Seitenflächen de Zwischenstege (^, 26) als Schleifflächen ausgebil det sind.