DE2259535B2 - Hydrostatische Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Gleitring- ^b0 dichtung 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 ^b> weisende Planflächen aufweisen, derart, daß b<si Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, wobei nach Hauptpateiil 20 43 844 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 Ringes 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

Die Erfindung betrifft insbesondere eine derartige Dichtung zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse zur Welle, wobei sich nach Hauptpatent 20 43 844 in einer der Planflächen des einen Ringes eine Ringnut befindet, die über eine in diesem Ring befindliche Verbindungsleitung mit einer Leitung in dem diesem Ring zugeordneten Maschinenteil in Verbindung steht und von dem anderen Maschinenteil durch den anderen Ring eine Verbindungsleitung führt, die in die der Ringnut gegenüberliegende Planfläche ausläuft

Solche aus der DE-OS 2043 344 bekannte Dichtungen und Durchführungen gemäß Hauptpatent 20 43 844 können zweckmäßig bei niedrigen und mittleren Drücken der abzudichtenden Medien eingesetzt werden. Wird jedoch eine Abdichtung bei höheren Drücken versucht, so nimmt die Leckmenge infolge Verformung der Dichtteile zu, wodurch unerwünschte Leistungsverluste entstehen.

Die vorliegende Zusatzerfindung bezweckt, auch bei Höchstdrücken die Leckmenge auf ein tragbares Maß zu beschränken. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei bewußter Zulassung einer druckbedingten Verformung der Dichtteile, nämlich des Gleitringes und des Gegenlaufringes, die Verformung des einen Dichtteiles, nämlich des Gegenlaufringes, in Abhängigkeit von der Verformung des anderen Dichtteiles, d. h. des Gleitringes, so zu steuern, daß die Summe der Spaltweiten der ArbeitsdrossHspalt. (Dichtspalte) im wesentlichen unverändert bleibt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Ringteil des Gegenlaufringes an einem ringförmigen Deckelteil befestigt ist und mit diesem mindestens einen durch einander gegenüberliegende Flächen des Ringteiles und des Deckelteiles sowie durch radial gegeneinander versetzte elastische Dichtungen begrenzten Ausgleichsraum bildet der über eine durch den einen Ringteil geführte Leitung mit dem auf den Gleitring einwirkenden Arbeitsdruck beaufschlagt ist, derart, daß die vom Druck im Ausgleichsraum erzeugte Kraft auf den einen Ringteil der Verformungskraft des in einem zwischen den beiden in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten befindlichen Raum vorliegenden Zwischendruckes entgegenwirkt

Eine bevorzugte Ausführungsform der Dichtung nach der Erfindung zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse zur Welle, welche der eingangs insbesondere genannten Art ist zeichnet sich dadurch aus, daß die Anzahl der vorgesehenen Ausgleichsräume der Anzahl der Ringnuten entspricht und daß jeder Ausgleichsraum mit einer der Verbindungsleitungen in Verbindung steht.

Im folgenden ist die Erfindung anhand des Standes der Technik und dreier durch die Zeichnung beispielhaft dargestellter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. I eine bekannte Wellendichtung nach dem

Hauptpatent in dem unter Druckkräften verformten Zustand,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung unter der Wirkung von Druckkräften,

Fig.3 eine als axiale Durchführung ausgebildete zweite Ausführungsform und

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform in Gestalt einer Durchführung mit zwei getrennten Durchführungsleitungen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten, in der DE-OS 20 43 844 beschriebenen Dichtung durchdringt eine Welle 1 ein Gehäuse 2 in einer Bohrung 3, wobei zwischen einem Raum 4 und einem Raum 5 ein Druckgefälle besteht, dessen Leckfluß die in die Bohrung 3 eingeschobene und durch einen Seegerring 6 ι s festgehaltene Dichtung auf ein Mindestmaß zu reduzieren hat Die eigentliche Dichtung besteht aus festen Kapselteilen, nämlich sitzplattenförmigen Gegenlaufringen 7 und 8 und einem Distanzblech 10, welche Teile alle durch Schrauben 11 oder äquivalente Mittel zusammengehalten werden, und aus einem zweiteiligen, von den fCapselieüen umschlossenen, dichtenden 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 )o 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 und 8 wird durch das Distanzblech 10 festgelegt

In F i g. 1 ist übertrieben dargestellt wie sich die genannten Bauteile unter der Wirkung der Druckkräfte verformen, wenn der Raum 4 unter einem höheren Druck als der Raum 5 steht Es ist insbesondere daraus ■"> ersichtlich, dak die Spalte 14 und 15 stark geöffnet werden, was eine nachteilige Vergrößerung des Lecks zur Folge hat

Die in F i g. 2 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung, bei der diese Verformung »5 ausgeglichen ist, weist im großen und ganzer« den gleichen Aufbau wie die Dichtung gemäß F i g. 1 auf. Jedoch ist der Gegenlaufring 7 von einem Deckel 25 umgeben, der mittels der Schrauben 11 mit den Gegenlaufringen 7 und 8 verschraubt ist Zwischen dem ~><> Gegenlaufring 7 und dem deckel 25 ist ein Ausgleichsraum 24 vorgesehen, der radial durch elastische Dichtungen 23 und 27 begrenzt ist

Dieser auf der dem Regelmechanismus abgekehrten Seite vorgesehene Ausgleichsraum ist mit dem Druck ^r>5 des abzudichtenden Mediums aus dem Raum 4 beaufschlagt weil der Ausgleichsraum 24 über eine Bohrung 23 mit dem Raum 4 in Verbindung steht Die übrigen Teile entsprechen denjenigen der F i g. 1 und brauchen deshalb nicht mehr erwähnt zu werden. ·>ο

In F i g. 2 ist die oben beschriebene Dichtung ebenfalls im Betriebszustand dargestellt, in welchem ihre Bauteile unter der Wirkung des Druckes teilweise verformt werden. Der dem Ausgleichsraum 24 zugeführte Druck erzeugt eine Kraft auf den Gegenlaufring 7, welche der »^r< Verformungskraft des Drucks im Raum 4 auf diesen Ring entgegenwirkt Es entsteht eine Verformung des Gegenlaufringes 7 im Sinne finer Schließung der Spalte 14 und 15, so daß eine Vergrößerung des Lecks vermieden oder sogar eine Verkleinerung des Lecks erzielt werden kann. Gleichzeitig entsteht eine entgegengesetzte Verformung des Deckels 25. Der Ausgleichsraum 24 bleibt jedoch trotz dieser Relativbewegung dank der elastischen Dichtungen 26 und 27 dicht

In den F i g. 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäQen Dichtung dargestellt, die von der Ausführungsform nach F i g. 2 abgeleitet und zur Durchführung eines Druckmediums von dem die Welle 1 umgebenden Gehäuse 2 zur Welle vorgesehen sind.

Bei der zweiten Ausführungsform nach F i g. 3 soll ein Wellendruckraum 4a in der rotierenden Welle 1 mit einem Gehäusehohlraum 46 im Gehäuse 2 in Verbindung gebracht werden, wobei ein Austreten des im Gesamtraum 4a—Ab unter Arbeitsdruck stehenden Mediums in die druckfreien oder unter Niederdruck stehenden, zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2 gebildeten Räume 5 auf ein Mindestmaß zu reduzieren ist Dies wird durch die zwischen der "^v'elle 1 und dem Gehäuse 2 eingeschobene, in eine Durchführung umgewandelte hydrostatische Dichtung erreicht Diese Durchführung besteht aus den mit der Welle 1 drehmomentübertragend und dichtend verbundenen KapselteUen, nämlich den sitzplattenförmigen Gegenlaufringen 7 und 8, welche durch die Schrauben 11 oder äquivalente Mittel zusammengehalten werden, und aus dem zweiteiligen, das Distanzblech 10 aufweisenden Gleitring 12a, 126, der über die elastischen Dichtungen 13a und 136 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Die elastischen Dichtungen 13a und 136 zwischen den miteinander verbundenen Gegenlaufringen 7 und 8 und der Welle 1 gestatten ein leichtes axiales Verschieben und Taumeln der verbundenen Gegenlaufringe 7 und 8. Zwischen je einem Teil des Gleitringes 12a, 126 und je einem Gegenlaufring 7, 8 werden zwei Arbeitsdrosselspalte, nämlich der druckseitige Spalt 14 und der leckseitige Spalt 15 erzeugt, die den Einlaß bzw. Aislaß des Zwischendruckraumes 16 bilden. Zwischen dem Gegenlaufring 8 und dem Gleitring 12a wird noch ein zusätzlicher Druckflächenbegrenzungsspalt 14a gebildet wodurch der dem Gleitring 12a zugewandte Druckraum auf eine Ringnut Ac beschränkt wird. Die beiden Teile 12a und 126 des Gleitringes werden durch die Schrauben 18 oder äquivalente Mittel zusammengehalten.

Die Funktionsweise ist folgende: Der Arbeitsdruck in der Ringnut 4c wirkt auf eine Fläche, die durch den Spalt 14a begrenzt ist Die Arbeitsdrosselspalte 14 und 15 bilden einen Druckteiler, dessen im Raum 16 herrschender Zwischendruck, der kleiner als der Arbeitsdruck ist, entgegengesetzt dem Arbeitsdruck auf eine Fläche wirkt, die aus geometrischen Gründen größer ist als die Wirkfläche des Arbeitsdruckes in der Ringnut Ac. Bei einer gewissen Lage d-;r verbundenen Gegenlaufringe 7 und 8 wird somit ein Kräftegleichgewicht zwischen der Arbeitsdruckkraft und der Zwischendruckkraft möglich, weil dann das Produkt aus Druck und Fläche für den Arbeitsdruck und den Zwischendruck dasselbe ist.

Werden die verbundenen Gegenlaufringe 7 und 8 aus dieser Gleichgewichtslage gegen den Gleitring 12/>, 126 gestoßen, so entsteht durch das Schließen des leckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 15 und das öffnen des druckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 14 eine Druckerhöhung im Zwischendrutfcraum 16 derart, daß eine der Störung entgegenwirkende Kraft entsteht und die verbundenen Gegenlaufringe 7 und 8 in die Gleichge-

wichtslage zurückgeschoben werden. Im Falle einer Auslenkung in die andere Richtung bringt der gleiche Mechanismus die Gegenlaufringe ebenfalls in die gleiche Lage zurück; die Gleichgewichtslage des Systems ist demzufolge eine stabile.

Der unter Arbeitsdruck stehende Hauptflüssigkeitsstrom wird von dem Wellendruckraum Aa durch eine Bohrung 20 im Gegenlaufring 8 in die Ringnut 4c geleitet und von dort durch eine Bohrung 19 in den Gleitringteilen 12a und 126 seiner Verwendung im Gehäusehohlraum Ab zugeführt; diese Durchflußrichtung kann natürlich umgekehrt werden.

Die Dichtigkeit wird an der Übergangsstelle Welle-Durchführung und Durchführung-Gehäuse durch die elastischen Dichtungen 13a und il36 bzw. weitere elastische Dichtungen 21a und 216 gewährleistet. Um den auf die beschriebenen Bauteile wirkenden Druckkräften, die eine Vergrößerung der Arbeitsdrosselspalte und damit eine Leckvergrößerung zur Folge haben.

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Iaufring 7 durch die Schrauben 11 verschraubte Deckel 25 vorgesehen, der mit dem Gegenlaufring 7 den durch die Dichtungen 26 und 27 begrenzten Ausgleichsraum 24 bildet. Der Druckraum beschränkt sich hier auf die Leitungen zwischen dem Wellendruckraum 4a und dem Gehäusehohlraum Ab. d. h. auf die Bohrungen 19 und 20 und auf die Ringnut 4c. Folglich mündet die zum Ausgleichsraum 24 führende Bohrung 23 in eines dieser -> Leitungsstücke, nämlich die Bohrung 20.

Die in Fig.4 dargestellte dritte Ausführungsform entspricht derjenigen nach F i g. 3, weist aber zwischen zwei getrennten Wellendruckräumen Aa, Aa' und zwei getrennten Gehäusehohlräumen Ab,Ab'zwe\ getrennte

in Leitungen mit Bohrungen 19 und 20 bzw. 19' und 20' und je einer Ringnut 4c bzw. 4c'auf. Die innere Ringnut Ac trennt demnach den Arbeitsdrosselspalt 14 von einem ersten Druckflächtnbegrenzungsspalt 14a, und die äußere Ringnut 4c'diesen Spalt 14a von einem zweiten Druckflächenbegrenzungsspalt 14a'. Entsprechend sind nun zwischen dem Gegenlaufring 7 und dem Deckel 25 zwei Ausgleichsräume 24 und 24' vorgesehen, die durch drei Dichtungen 26, 27 und 27' begrenzt sind, leder der beiden Leitungen 19—4c— 20 bzw. 19'—4c- 20' ist also

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sprechend ist in Übereinstimmung mit Fig. 3 der Ausgleichsraum 24 über die Bohrung 23 mit der Bohrung 20 und der Ausgleichsraum 24' über die Bohrung 23' mit der Bohrung 20' verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

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 bei Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, wobei nach Hauptpatent P 20 43 8442-09 sowohl der Gleitring 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 Ringes radial gegeneinander versetzt sind und sich mindestens angenähert in einer Ebene mit ihren Verbindungsfiächen befinden, wobei zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte entweder zwischen den Verbindungs3ächen der Ringteile des Gleitringes oder den Ringtcilcn des Gcgcnlaufringcs ein Distanzblech eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ringteil (7) des Gegenlaufringes (7, 8) an einem ringförmigen Deckelüeil (25) befestigt ist und mit diesem mindestens einen durch einander gegenüberliegende Flächen des Ringteiles und des Deckelteiles (25) sowie durch radial gegeneinander versetzte elastische Dichtungen (26,27,27') begrenzten Ausgleichsraum (24,24') bildet, der über eine durch den einen Ringiieil geführte Leitung (23,23') mit dem auf den Gleitriing (12a, 12b) einwirkenden Arbeitsdruck beaufschlagt ist, derart, daß die vom Druck im Ausgleichsracim erzeugte Kraft auf den einun Ringteil der Verformungskraft des in einem zwischen den beiden in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten (14, 15) befindlichen Raum (16) vorliegenden Zwischendnikkes entgegenwirkt

2. Dichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse zur Welle, wobei sich nach Hauptpatent P 20 43 8442-09 in einer der Planflächen des einen Ringes eine Ringnut befindet, die über eine in diesem Ring befindliche Verbindungsleitung mit einer Leitung in dem diesem Ring zugeordneten Maschinenteil in Verbindung steht, und von dem anderen Maschinenteil durch den anderen Ring eile Verbindungsleitung führt, die in die der Ringnut gegenüberliegende Planfläche ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der vorgesehenen Ausgleichsräume (24,24') der Anzahl der Ringnutein (4c, Ac')entspricht und daß jeder Ausgleichsraum mit einer der Verbindungsleitungen (20, 20') in Verbindung steht

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