DE2412342A1

DE2412342A1 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2412342A1
Application number: DE2412342A
Authority: DE
Inventors: Winfred J Wiese
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1974-03-14
Publication date: 1974-10-03
Also published as: CA1007260A; GB1434681A; JPS49127061A; IT1008371B; DE2412342B2; AU6588774A; US3858890A; FR2222584B1; BR7402212D0; NL7403076A; DE2412342C3; JPS5720515B2; NL171086C; AR204001A1; FR2222584A1

Description

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauck - Dipl. Phys. VV. Schmitz

DIpI. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert

8 München 2, ftfozartsiraße 23

Telefon 538Λ5.86

Borg-Warner Corporation

200 South Michigan Ave. Vf. März 1974

Chicago, 111. 6o6o4, USA Anwaltsakte: M-2990

Gleitringdichtung

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung.

Bei den heute bekannten Gleitringdichtungen, in denen eine der Dichtflächen zur Abdichtung durch vorgespannte Federn an die andere Dichtfläche angedrückt wird, können sich auf einer oder beiden der zusammenwirkenden Dichtflächen Fehler wie abnormale i\bnützung, thermische Rißbildung usw. ausbilden, insbesondere in Fällen, in denen unter hohem Druck stehende Flüssigkeiten abgedichtet werden müssen oder in denen mit hohen Drehzahlen der Welle gearbeitet wird. Solche Fehler haben ganz allgemein mit dem Auftreten hoher Drehmomente zwischen den Dichtringen zu tun. Solche Fehler treten mit recht großer Wahrscheinlichkeit beim Anlaufen auf, wenn sich der Schmierfilm der zwischen den Dichtringen befindlichen Flüssigkeit weitgehend verloren hat. Während des Betriebs können hohe

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Drehmomente entstehen, wenn der zwischen den Dichtringen befindliche Schmierfilm verloren geht.

In der US-PS 3,052,452 ist eine Vorrichtung zur Verminderung dar vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten beschrieben. Diese Gleitringdichtung weist eine wendeiförmige Nockenvorrichtung auf, durch die eine entgegen der Federkraft gerichtete Kraft erzeugt wird. Die Gleitringdichtung kann jedoch nur beim Betrieb in einer Drehrichtung verwendet werden und drückt die unter Pederdruck stehende Dichtfläche zwangsweise von der zweiten Dichtfläche weg.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Gleitringdichtung der oben beschriebenen Art geschaffen werden, die in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann.

Ferner soll eine Gleitringdichtung geschaffen werden, bei der der durch Federn angedrückte Dichtring nicht zwangsweise von dem Gegendichtring wegbewsgt wird, sondern durch hydraulische Kräfte von diesem wegbewegt werden kann.

Darüber hinaus soll eine Gleitringdichtung geschaffen werden, mit der die zuletzt beschriebene Verbesserung erreicht wird, und die verbesserte Dichtvorrichtungen aufweist, durch die ein umlaufender, , durch Federn angedrückter Dichtring mit der Welle dicht verbunden wird.

Durch die vorgelegte Erfindung wird eine Vorrichtung mit Gleitringdichtungen zur Abdichtung einer umlaufenden Welle gegenüber einem

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Gehäuse geschaffen, das eine Öffnung aufweist, durch welche die Welle verläuft. Die Vorrichtung weist einen ersten Dichtring, eine Vorrichtung zur Befestigung des ersten Dichtrings auf dem' Gehäuse, einen zweiten Dichtring, eine Vorrichtung zur Befestigung des zweiten Dichtrings auf der Welle, wobei der erste und der zweite Dichtring sich ergänzende, gegenüberliegende, in radialer Richtung verlaufende Dichtflächen aufweisen, Pedervorrichtungen j

zur Ausübung einer Druckkraft auf einen der Dichtringe, durch die| er in axialer Richtung abdichtend auf den anderen Dichtring gedrückt wird, und Vorrichtungen auf, die auf das Drehmoment ansprechen, das durch die bei einer in beliebigem Drehsinne erfolgenden■ Drehung der Dichtringe gegeneinander entstehende Hemmung hervorgerufen wird, so daß sie auf die Pedervorrichtungen eine deren Vorspannung entgegengesetzte Kraft ausüben.

Durch die Erfindung wird ferner eine Gleitringdichtvorrichtung !

gegen j

geschaffen, durch die eine umlaufende Welle/ein Gehäuse mit einer| Öffnung für die Welle abgedichtet wird, welche einen feststehende^ Dichtring aufweist, eine Vorrichtung zur Befestigung des feststehenden Dichtrings auf dem Gehäuse aufweist, einen umlaufenden Dichtring aufweist, eine Vorrichtung zur Befestigung des umlaufenden Dichtrings auf der Welle aufweist, wobei der feststehende und;

i der umlaufende Dichtring zusammengehörige, gegenüberliegende, in ! radialer Richtung verlaufende Dichtflächen aufweist, welche Feder! Vorrichtungen zur Ausübung eines Druckes auf den drehbaren Dichtring aufweist, durch welche er in axialer Richtung auf den feststehenden Dichtring aufgedrückt wird, und Vielehe Vorrichtungen ai

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weist, die mit den Federvorrichtungen verbunden sind und auf das durch die Hemmung, welche bei einer Drehung der Dichtringe gegeneinander zwischen diesen entsteht, erzeugte Drehmoment derart ansprechen, daß auf die Federvorrichtung eine ihrer Vorspannung entgegengesetzte Kraft ausgeübt wird. Die letztgenannte Vorrichtung ist versehen mit einem ersten Nockenteil, Vorrichtungen un das erste Nockenteil auf der Welle starr zu befestigen, einem zweiten NoGkenteil, Vorrichtungen, durch die das zweite Nockenteil auf der Welle so befestigt wird, daß es begrenzt in axialer Richtung und in Drehrichtung auf der Welle verschoben werden kann, mit verschiebbaren Verbindungsvorrichtungen, durch die das zweite Nockenteil mit dem umlaufenden Dichtring so verbunden ist, daß es sich mit diesem dreht und in axialer Richtung verschoben wird, mit sich gegenseitig berührenden auf dem zweiten Nockenteil und auf dem umlaufenden Dichtring befindlichen Oberflächen, durch die der umlaufende Dichtring so an dem feststehenden Dichtring herangeführt wird, daß eine Dichtung entsteht, wobei die sich berührenden Oberflächen dem zweiten Nockenteil eine Bewegung in axialer Richtung vom umlaufenden Dichtring weg erlauben, mit zwischen dem ersten Nockenteil und dem zweiten Nockenteil zusammengedrückten Federvorrichtungen, durch die das zweite Nockenteil und der umlaufende Dichtring abdichtend zusammengedrückt werden, und mit auf den Nockenteilen angebrachten, zusammenwirkenden Nockenoberflächen, welche ■ bei einer Drehung des zweiten Nockenteils gegenüber dem ersten _; Nockenteil in einer gegebenen Richtung, das zweite Nockenteil in ' axialer Richtung von dem umlaufenden Dichtring wegschieben, so daß

die Federvorrichtungen weiter zusammengedrückt werden.

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Anhand von drei Ausführungsbeispielen wird im folgenden die Erfindung unter Bezugnahme a.uf die beiliegende Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in axialer Richtung längs der Linie 1-1 von Fig. 3j

i Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung.

In den Fig. 1 bis 4 ist der Abschnitt eines Gehäuses 11 z.B. eines Pumpengehäuses gezeigt. Das Gehäuse 11 weist eine Wellenauf nähme-* öffnung 12 auf, welche eine Stopfbuchse 13 bildet. Durch die Wellenaufnahmeöffnung 12 erstreckt sich eine umlaufende Welle 14 in das Innere des Gehäuses 11. An ihrem links gelegenen Ende und

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Innerhalb des Gehäuses 11 ist sie mit einem Pumpenantrieb oder
dgl. (nicht gezeigt) verbunden, und an ihr rechtes Ende ist ein
Motor (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Welle 14 ist, in geeigneten Lagern (nicht gezeigt) gelagert. Die Stopfbuchse Ij? ist
durch einen Plansch 15 verschlossen, welcher die !felle 14 in kleinem Abstand umgibt und durch geeignete Befestigungsmittel (nicht
gezeigt) mit dem Gehäuse 11 verbunden ist. Eine in einer Nut 17
angebrachte 0-Ringdichtung 16 dichtet den Flansch 15 gegenüber denf Gehäuse 11 ab.

Der Flansch 15 trägt einen insgesamt mit 18 bezeichneten nicht umlaufenden oder feststehenden Dichtring. Der Dichtring l8 v/eist
einen in einer zylindrischen Aussparung 21 im Flansche 15 gehaltenen und in ihr durch eine 0-Ringdichtung 22 abgedichteten Stützring 19 auf. Der Stützring I9 stützt einen feststehenden Dichtring 23 ab
und verhindert seine Bewegung nach rechts, wie in Fig. 1 gezeigt
ist. Auf der Vorderseite des Stützringes I9 ist eine ringförmige,

■ geläppte Oberfläche 24 angebracht, und diese liegt auf einer gegenüberliegenden, ringförmigen, geläppten Fläche 25 auf der Rückseite des feststehenden Dichtrings 23 auf, so daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Ringen 19 und 23 entsteht.

Der feststehende Dichtring 23 ist in einer vergrößerten Bohrung 26 im Flansch I5 gelagert und wird in dieser durch einen spiralform!·* gen Sprengring 27 zurückgehalten, wenn der Flansch I5 von dem Ge-■

■ häuse 11 entfernt wird. Durch ein Paar von diametral entgegenge-

; setzten Keilen 28, 28' oder ähnlichen Mitnehm te ilen, Vielehe in ;

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Aussparungen 29, 29* im Flansch 15 eingepaßt sind und in diesen z.B. durch Verschweißen befestigt sind, wird ein Drehen des feststehenden Dichtrings 23 verhindert. Die Keile 28, 28' greifen in entsprechende Aussparungen 31* 31^r ein, welche im äußeren Umfang des feststehenden Dichtringes 23 angebracht sind.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichneter umlaufen- ! der Dichtring ist auf der Welle 14- so angebracht, daß eine dichte Verbindung mit der Welle 14 und mit dem feststehenden Dichtring 18 entsteht.. Die Welle 14 hat einen eine Schulter 33 bildenden Abschnitt 1Λ¹ mit vermindertem Durchmesser sowie darüber hinaus einein Abschnitt 14a mit noch geringerem Durchmesser, welcher eine weitere Schulter 34 bildet. Auf der Welle 14 ist ein Federtragring 35 montiert. Dieser weist eine die Schulter 33 berührende Vertiefung auf, durch die der Federtragring 35 daran gehindert wird, auf der ^! Welle nach links zu gleiten, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Ein in eine Nut 38 in der Welle 14 eingepaßter Keil 37 ragt in eine im Federtragring 35 befindliche Aussparung 39> so daß der letztere ; gegenüber Drehungen bezüglich zur Welle 14 fixiert wird. Wie in ■ Fig· 3 gezeigt, befindet sich ein ähnlicher Keil 37' genau gegenüber dem Keil 37 und ist ähnlich angebracht. Der Federtragring 3p

besitzt eine Anzahl von in longitudinaler Richtung verlaufenden, ' längs seines äußeren Umfangs in gleichmäßigen Abständen angebrach-, ten Federaufnahmen 4l, und in jeder Federaufnahme 4l wird eine Druckfeder 42 gehalten. Im hinteren Teil jeder Federaufnahme 4l ist eine Spülöffnung 43 vorgesehen, durch welche Flüssigkeit durct die Federaufnahmen 4l fließt, um Fremdstoffe herauszuspülen.

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Auf dem Pedertragring 35 ist ein Träger 44 für eine Dichtung mit U-förmigem Querschnitt angebracht. Der Träger 44 weist einen äußeren, ringförmigen Abschnitt 45, welcher über den äußeren Umfang 46 des Federtragrings J>6 geschoben ist, einen nach innen gewandten Flanschabschnitt 47 und einen nach vorne überstehenden, ringförmigen Kontaktabschnitt 48 mit U-förmigem Querschnitt auf. Die Druckfedern 42 drücken gegen die Rückseite des Flanschabschnitts 47, so daß der Träger 44, wie in Fig. 1 gezeigt, nach rechts gedrückt wird.

Auf dem einen verminderten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 14' der Welle 14 ist ein umlaufender Dichtring 49 in axialer Richtung verschiebbar angebracht, und er weist einen nach hinten verlaufenden Flansch 5I auf, welcher auf die in radialer Richtung weiter außen gelegene Oberfläche 52 des Kontaktringabschnitts 48 mit U-förmigem Querschnitt gleitend aufgeschoben ist. Der Flansch 5I weist einen Dorn 55 auf, der in einen Schlitz 54 im Träger 44 hineinragt, so daß eine verschiebbare Verbindung entsteht, durch welche eine umlaufende, dem Antrieb dienende Verbindung zwischen dem 'Träger 44 und dem umlaufenden Dichtring 49 geschaffen wird. Diese verschiebbare Verbindung erlaubt ein Wegziehen des Trägers 44 vom umlaufenden Dichtring 49 weg nach hinten unter Aufrechterhaltung einer dem Antrieb dienenden Verbindung mit ihm.

I Im hinteren Teil des umlaufenden Dichtringes 49 ist eine ringf ormige Vertiefung 55 angebracht, in der ein gummiartiger Dientring 56 von U-förmigem Querschnitt gehalten wird, wobei die hintere Ober-

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fläch-? des Dichtrings 56 mit U-förmigem Querschnitt einen kreis- ; förmigen, keilförmigen Schlitz 57 aufweist, welcher die entspre- '

chend keilförmig gestaltete Nase des ringförmigen Kontaktabschnittes

i 48 mit U-förmigem Querschnitt des Trägers 44 aufnimmt. Der Dicht-!

ring 56 dichtet den umlaufenden Dichtring 49 statisch gegen die

Welle 14 ab und der umlaufende Dichtring 49 wird über ihn durch '

den Träger 44 nach rechts gedrückt. ;

Der umlaufende Dichtring 49 hat eine geläppte Dichtfläche 58, Vielehe einer zxveiten geläppten Dichtfläche 59 auf dem feststehenden
Dichtring 23 gegenübersteht und mit dieser zusammen eine Dichtfläche bildet.

Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, weist der Federtragring 35 einen in
Längsrichtung verlaufenden Nockenschlitz 6\ auf, der an seinem
äußeren Umfang angebracht ist. Der Nockenschlitz 6l hat eine

Bodenfläche 62 und Nockenflächen darstellende seitliche Wände 63 ; und 64, welche gegen das Ende des Federtragrings 35 auseinander- ■ laufen. In dem Nockenschlitz 6l ist eine Nooke 65 angebracht, und| sie hat einen angeformten Stift zum Drehen 66, welcher in einem
zur Aufnahme des Stifts 66 dienenden, im äußeren, ringförmigen

Abschnitt 45 des Trägers 44 gebohrten Loche 67 gelagert ist. Die ' Nooke 66 weist longitudinal und parallel zueinander verlaufende
;Seiten auf, welche mit den Nockenflächen 63 bzw. 64 des Nocken- ·

Schlitzes 6l zusammenwirkende Nockenflächen 68 und 69 darstellen". ^] Die Nooke 6l ist von den seitlichen Wänden 63* 64 des Nocken-'Schlitzes 6l eine ausreichende Strecke entfernt, so daß die Nooke

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je nach der Drehrichtung des Federtragrings 35 bezüglich des Trägers 44 mit einer der beiden seitlichen Wände 63, 64 durch Schwenken in Berührung gebracht wird, so daß sie diese wegdrückt. Wie • in Pig. 3 gezeigt, sind gegenüber der soeben beschriebenen aus den] Nockensehlitz 6l und der Nooke 65 bestehenden Vorrichtung ein ähn-i licher Nockenschlitz 6l' und eine Nooke 65' angebracht, wobei die beiden Nockenvorrichtungen in einer später genauer zu beschreibenden Weise zusammenarbeiten.

In den Fig. 3 und 4 sind Montagestifte 71 und 7I' gezeigt, durch welche der Federtragring· 35, die Druckfedern 42 und der auf den Dichtring 56 mit U-förmigem Querschnitt folgende Träger 44 zu einer Untereinheit zusammengehalten werden, so daß diese Untereinheit leicht auf der Welle 14 angebracht oder von ihr entfernt werden

kann. Da die Montagestifte gleich sind und in gleicher Weise ar- ! beiten, wird nur der Stift Jl weiter beschrieben. Der Montage- ^: stift 71 hat einen Schaft 72 und einen Kopf 73* wobei der Kopf 73 von einer im inneren Umfang des Federtragringes 35 angebrachten

Aussparung 74 aufgenommen wird und der Schaft 72 in einer Bohrung 75 im Federtragring 35 verläuft. Das Ende 76 des Schaftes 72 be-, findet sich in einem in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 77* welcher im äußeren, ringförmigen Abschnitt 45 des Trägers 44 angebradht ist. Der Schlitz 77 ist so lang, daß seine hintere Wand 78 an das Ende 76 des Montagestifts 7I anschlägt und verhütet, daß der Träger 44 durch die Druckfedern 42 vom Federtragring 35 herunterge- ; schoben wird, wenn diese Teile von der Welle 14 entfernt werden, j ;Nachdem diese Teile als eine Untereinheit von der Welle 14 ent- j

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fernt worden sind, kann die Untereinheit nach Entfernung der Mon- I tagestifte 71 und 71' auseinandergebaut werden. Die Weite der Schlitze 77, 77^f ist so bemessen, daß der Träger 44 eine beschränkte Drehung gegenüber dem Federtragring J55 ausführen kann, wobei eine solche relative Drehung durch Anschlagen der Nocken 65, 65' an die seitlichen Wände 63, 64 der Nockenschiitze 6l, 6I¹ begrenzt wird.

Beim Betrieb der Glextringdichtvorrichtung nach den Pig. I bis 4 sei zunächst einmal angenommen, daß die Welle 1-4 steht, daß in detf Stoffbuchse I3 Wasser unter einem Druck von etwa 70 kg/cm (lOOO psi) eingeschlossen ist und daß außerhalb des Flansches I5 atmosphärischer Druck herrscht. Die Kraft, welche den umlaufenden Dichtring 49 gegen den feststehenden Dichtring 2J> zu bewegen sucht!, ist die Summe der Kräfte, welche von den Druckfedern 42 und der resultierenden der hydraulischen, auf den umlaufenden Dichtring · wirkenden Kräfte ausgeübt werden.

; Für den Fall, daß sich die Welle 14 längere Zeit nicht bewegt hat,i ist der von Wasser gebildete Schmierfilm zwischen den Dichtfläche!}

58.und 59 der Dichtringe 2]5 und 49 im wesentlichen verdrängt worden, und die Dichtflächen 58 und 59 sind praktisch trocken.

' Die Welle 14 soll nun von rechts in Fig. 1 gesehen im Uhrzeigersinne in Umdrehung versetzt werden. Der mit der Welle verblockte 'Federtragring 35 wird im·Uhrzeigersinn so lange gedreht, bis die Nockenflächen 6j>, 63' der Nockenschlitze 6l, 6l' die Nockenoberflächen 68, 68' der Nocken 65, 65' berühren. Die Nocken 65, 65'

■werden um ihre Stifte 66 geschwenkt, so daß die Nockenoberflächen 68, 68' der Nocken 65, 65' in eine parallele Lage zu den mit ihnen zusammenwirkenden Nockenflächen 63, 63* der Nockenschlitze 6l, 6l' und zu einem vollen Berühren derselben gebracht werden. Daraufhin wird ein Drehmoment an den auf die Dichtung mit U-förmigem Querschnitt 56 folgenden Träger 44 weitergegeben, welcher über den Dorn 53 den umlaufenden Dichtring 49 im Uhrzeigersinne dreht. Beim Anlaufen ist die Reibung zwischen den Flächen 58, 59 der gegenüberliegenden Dichtringe 49 und 23 relativ hoch. Diese Reibung führt zu einem entgegengesetzt gerichteten Drehmoment, das in Form einer großen Kraft zwischen den zusammenwirkenden Nockenflächen 68, 63 und 68', 63' zur Auswirkung kommt. Da die Nockenflächen 63 und 63' unter einem kleinen Winkel zur Längsachse der Dichtvorrichtung angebracht sind und nach hinten und von der Drehrichtung weg geneigt sind, entsteht eine resultierende Kraft, welche die Nocke 65 und den auf die Dichtung 56 mit U-förmigem Querschnitt folgenden Träger 44 nach hinten zieht, wodurch die Druckfedern 43 weiter zusammengepreßt werden und die Kraft der Druckfedern 42 auf den umlaufenden Dichtring 49 vermindert wird. Entsprechend wird der umlaufende Dichtring 49 nach hinten verschoben, , so daß die aufeinander abgestimmten Dichtflächen 58 und 59 getrennt ,'werden und ein Film aus Wasser zwischen die Dichtflächen 58 und 59 , eindringt, welcher sie schmiert und die Reibung vermindert. Diese, führt zu einem geringeren Drehmoment und zu geringeren Kräften zwischen den zusammenwirkenden Nockenflächen 68, 63 und 68', 63'. Zwischen den Kräften, welche den auf die Dichtung 56 mit U-förmigem J Querschnitt folgenden Träger 44 nach hinten zu bewegen suchen und ■

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den von den Federn 42 und der resultierenden der auf den umlaufen-; den Dichtring 49 einwirkenden hydraulischen Kräfte herrührenden Rückstellkräfte stellt sich ein Gleichgewicht ein, in dem sich diei Teile in einer Gleichgewichtslage befinden, welche von dem Drehmoment abhängt, das durch die Reibung zwischen den sich gegeneinander drehenden Dichtflächen 58, 59 erzeugt wird. j

Es ist klar, daß eine ähnliche Betriebsweise dann erhalten wird, wenn die Welle 14 in Fig. 1 von rechts gesehen gegen den Uhrzeiger gedreht wird, wobei die Nockenflächen 64, 69 und 64' und 69' die wirksamen Nockenflächen sind.

In den im folgenden betrachteten Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Nocke in der Vorrichtung angebracht. In diesen Figuren sind solche Teile, die Teilen der Fig. 1 bis 4 entsprechen oder diesen ähneln,' mit entsprechenden jedoch mit '' versehenen Bezugszeichen gekenn-j !zeichnet. Die Nockenvorrichtung der Fig. 5 und 6 kann natürlich ' !anstelle der Nockenvorrichtung der Fig. 1 bis 4 Verwendung finden.

In den Fig. 5 und β ist die Welle mit l4^fl, der Federtragring mit 35¹¹, der auf die Dichtung mit U-förmigem Querschnitt folgende Träger mit 44'^!, der umlaufende Dichtring mit 49" und die abge-

wandelte Nocke mit 65^!l bzeichnet. Die Nocke 65^tf weist ein nach

!oben laufendes Ansatzstück 79 auf, welches seine.größte Abmessung in Längsrichtung der Gleitringdichtvorrichtung aufweist, wobei das nach oben laufende Ansatzstück 79 in einem entsprechenden Lang- ^l ,schlitz 8l in dem auf die Dichtung mit U-förmigem Querschnitt fol-j 'genden Träger 44'' aufgenommen wird. An ihren_in Längsrichtung^

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'verlaufenden, gegenüberliegenden Selten hat die Nooke 65^!l Nocken-i flächen 68 ^M und 69'', und diese arbeiten mit den gegenüberliegen-^ ₍ den Nookenflachen 63" bzw. 64'' des Nockenschlitzes 6l* * zusammen. Da die Nooke 65" nicht drehbar an dem auf die Dichtung mit U-for-j 'migem Querschnitt folgenden Träger 44^M befestigt ist, sind ihre 1 Nockenflächen 68'', 69'' so bearbeitet, daß sie parallel zu den mit

^; ihnen zusammenarbeitenden Nockenflächen 63^!l und 64^ft stehen, wodurch die jeweilige Nockenfläche 63*' bzw. 64^f' vollständig berührt werden kann.

Damit die in den Fig. 5'und 6 gezeigte Nooke 65'' richtig arbeitet, muß sie übrigens in der gezeigten Orientierung auf den auf die Dichtung mit U-förmigem Querschnitt folgenden Träger 44^!l ange-. bracht werden, d.h., die zusammenwirkenden Nockenflächen der Nooke !und des Schlitzes müssen sich parallel zueinander befinden. Dagegen kann die Nocke 65 der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 mit ihren parallelen Seiten so auf den auf die Dichtung mit U-förmigem ,Querschnitt folgenden Träger 44 befestigt werden, daß - in Dreh-

richtung gesehen - irgendeine der beiden Seiten vorne liegt. Was ' ihren Einbau anbetrifft, kann somit die Nocke 65 als narrensicher angesehen werden.

In Fig. 7 ist eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Gleit-t ringdichtvorrichtung gezeigt. Diese Vorrichtung ähnelt der in den J Fig. 5 und 6 gezeigten. Teile der Fig. J, welche auch in der Vor-i

I _t

richtung nach den Fig. 5 und 6 vorkommen, sind durch entsprechende;

jedoch mit ^!tl versehene Bezugszeichen gekennzeichnet. So ist in '

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Pig. 7 die umlaufende Welle mit l4^IM, der Federtragring mit J55^IM die Nocke mit 65* " und der umlaufende Dichtring mit 49'^M gekennzeichnet.

In Fig. 7 weist der umlaufende Dichtring 49*^t! einen angeformten, ; nach hinten verlaufenden, ringförmigen Flansch 82 auf, welcher aui dem äußeren Umfang 46' " des Federtragrings j55^MI gleitbar gelagert ist. Der Flansch 82 nimmt in einem Langschlitz 81¹¹¹ die Nocke 65'" auf, und die Nocke 65"' arbeitet mit dem Nockenschlitz 6l M ' in derselben Weise zusammen, wie die Nocke 65'^! und der Nocken-

■ ■ " I

schlitz 6l^!t in der Vorrichtung nach Fig. 5 und 6. Die den Druck·+ federn 42 von Fig. 1 entsprechenden Druckfedern (in Fig. 7 nicht , gezeigt) wirken direkt auf den umlaufenden Dichtring 49*^!l, so daii sie ihn in Fig. 7 nach rechts drücken. Eine 0-Ringdichtung 85, | welche sich in einer ringförmigen, für einen O-Ring bestimmten Ver-

tiefung 84 im umlaufenden Dichtring 49' " befindet, dichtet den j

, letzteren gegen die Welle l4^IM ab.

^: Die Gleitringdichtvorrichtung nach Fig. 7 arbeitet in einer sehr

ähnlichen Weise wie-die in Fig. 1 bis 4 und 5 bis 6 gezeigten und I vorstehend beschriebenen Vorrichtung^!, jedoch mit dem hauptsächlichen I Unterschied, daß der umlaufende Dichtring 49¹'¹ der Vorrichtung nach Fig. 7 zwangsweise nach hinten bewegt wird, während die um-

laufenden Dichtringe 49 und 49^lf nach hinten bewegt werden, indem sie der Rückwärtsbewegung der auf die Dichtung mit U-förmigem Querschnitt folgenden Träger 44 oder 44" folgen, je nachdem welche Vorrichtung betrachtet wird. Bei jeder der beschriebenen Aus-·

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führungsformen wird eine solche Bewegung nach rückwärts durch die !Wechselwirkung zwischen den jeweiligen Nocken und Nockenschlitzen j [herbeigeführt, welche ihrerseits auf das von der Hemmung zwischen

] I

I den jeweiligen umlaufenden und feststehenden Diehtringen erzeugte ' Drehmoment zurückzuführen ist. Beim Betrieb der in Fig. 7 gezeig- _;ten Anordnung begibt sich der umlaufende Dichtring in eine Gleichgewichtslage, deren Entfernung vom feststehenden Dichtring durch das Gleichgewicht der Kraft der Druckfedern, der resultierenden, , auf den umlaufenden Dichtring 49*^lf einwirkenden, hydraulischen Kraft und der durch die Nockenvorrichtung 65^llf auf den umlaufenden Dichtring 49^lfl ausgeübten Kraft, welche von der Hemmung zwischen den aufeinander abgestimmten Dichtflächen der Dichtringe herrührt, bestimmt wird.

'■■Dabei ist der Nockenwinkel als der Winkel zwischen einer zur Drehachse parallelen Linie und einer der Nockenflächen wie z.B. der Nockenfläche 63 oder 64 von Fig. 1 definiert. Ein solcher Nocken-[winkel ist spitz, d.h. er beträgt weniger als 90 und mehr als 0°.

In der Praxis ist der Nockenwinkel meist kleiner als 45°, unter 'gewissen Umständen kann er jedoch größer sein. Bei der Auswahl des Nockenwinkels zu berücksichtigende Faktoren sind die Umlaufgeschwindigkeit der Welle, Temperatur und Druck der abzudichtenden Flüssig-1
keit, der Durchmesser der Dichtringe, die Natur der abzudichtenden !Flüssigkeit, das Ausmaß axialer Bewegung der Welle und dergleichen.

jDer mit Gleitringdichtungen vertraute Fachmann kann aufgrund seiner !Erfahrung und möglicherweise mit einigen wenigen Versuchen einen

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j geeigneten Nockenwinkel auswählen. Allgemein gilt, daß mit wachi

jsendem Nockenwinkel die Empfindlichkeit der Nockenvorrichtung zunimmt .

Die zusammenarbeitenden Nockenflächen können aus demselben oder verschiedenen Materialien bestehen. Bei nicht zu schweren Betriebs bedingungen können z.B. beide Nockenflächen aus Stahl gefertigt sein. Falls zwischen den Nockenflächen hohe Reibung und zuweilen Pressen beobachtet wird, kann eine der Flächen aus Stahl und die j andere aus einem Material mit geringerer Reibung wie z.B. Messing oder Nylon hergestellt werden.

Obwohl die Erfindung ganz allgemein für durch Federn vorgespannte i Gleitringdichtungen verwendet werden kann, so eignet sie sich doch, besonders zur Verwendung in Verbindung mit abgestimmten Gleitringdichtungen.

Obwohl die Erfindung in den Figuren in Verbindung mit einem umlaufenden Dichtring gezeigt ist, kann sie, wie dem mit Gleitringdichtungen vertrauten Fachmanne klar ist, leicht auf eine Verwendung mit dem feststehenden Dichtring der Gleitringdichtung übertragen werden.

Die Dichtringe können aus den gemeinhin verwendeten Materialien' gefertigt sein. So kann z.B. der feststehende Ring aus Kohle bestehen und der umlaufende Ring kann aus rostfreiem Stahl gefer- j

f ' I

j tigt sein und eine harte Dichtfläche aus einer aufgebrachten !

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Sehicht Stellit oder einem anderen harten Material zur Beschichtung aufweisen.

Der erfindungsgemäße, von Federn vorgespannte Dichtring bewegt sich ungeachtet der Drehrichtung von den gegenüberliegenden Dichtringen weg, während in der US-PS 3,052,475 eine Drehung der Welle in der Richtung, die der beim Entwurf vorgesehenen Drehrichtung der Dichtvorrichtung entgegengesetzt ist, die Belastung des in axialer Richtung einstellbaren Dichtrings eher erhöht als erniedrigt, wodurch die durch Abnützung der Dichtung, Bewältigung der Hitzeentwicklung und dergleichen hervorgerufenen Schwierigkeiten vergrößert werden.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann in Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 6 der in axialer Richtung verschiebbare Dichtring ι eine Gleichgewichtslage einnehmen, die einzig von den hydraulische Kräften abhängt.

Wie in den Fig. 1 bis 4 und 5 bis 6 gezeigten Ausführungsformen dieser Erfindung dargestellt, ist die Verwendung einer Dichtung 56 mit U-förmigem Querschnitt und eines auf die Dichtung 56 mit U-för migem Querschnitt folgenden Trägers 44 dann von besonderem Vorteil wenn beim Anlaufen Spiel am Zeilenende ein Verschieben der Welle | !in axialer Richtung um eine kleine Streckejnach rechts (in Fig. 1) zuläßt. Unter solchen Bedingungen nimmt die Reibung zwischen den

1 ί

iDichtringen beträchtlich zu und der auf die Dichtung 56 mit U-för-Imigem Querschnitt folgende Träger 44 reagiert durch eine Bewegung ',

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nach links. Damit wird der Druck des Trägers 44 auf die Dichtung j56 mit U-fÖrmigem Querschnitt vermindert, wodurch die Reibung zwischen der Dichtung 56 mit U-förmigem Querschnitt und der Welle 14 vermindert wird, so daß ein Verschieben des umlaufenden Dichtrings

49 erleichtert wird, wodurch die Reibung zwischen den zusammenwir- !
jkenden Dichtringen 49 und 23 vermindert wird.

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Claims

Patentansprüche

I.!Gleitringdichtung zur Abdichtung einer umlaufenden Welle mit einem Gehäuse, welches eine Öffnung aufweist, durch welche die Welle verläuft, bestehend aus einem ersten Dichtring, Mitteln zur Befestigung des ersten Dichtrings auf dem Gehäuse, einem zweiten Dichtring, Mitteln zur Befestigung des zweiten Dichtrings auf der Welle, wobei der erste und der zweite Diehtring aufeinander abgestimmte gegenüberliegende in radialer Richtung j verlaufende Dichtflächen aufweisen, und aus Pedervorri cht ungen,' welche dazu dienen, eine Druck ausübende Kraft auf einen der Diehtring auszuüben, wodurch diese abdichtend in axialer Rieh- ! tung gegen den anderen Diehtring angedrückt wird, g e k e η η zeichnet durch Vorrichtungen (6l, 65, 6l^lf, 65'', 61¹¹J¹, 65¹¹¹), die auf das Drehmoment ansprechen, das durch die bei j einer in beliebiger Drehrichtung erfolgenden Drehung der Dichtringe (23i 4-9* ^9^I!) zwischen ihnen entstehende Hemmung hervorgerufen wird, wodurch auf die Pedervorrichtungen (42) eine ihrer Vorspannung entgegengesetzte Kraft ausgeübt wird.

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12. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mit den Federvorrichtungen (42) verbundene Vorrichtungen, welche einen ersten Nockenvorrichtungsteil (35, 35* 35¹"), Vorrichtungen (37, 33) zur starren Befestigung des ersten No ckenvorri chtungs teils (35, 35*^!, 35'") auf der Welle (14), wobei der zweite Dichtring (49, 49", 49" ^f) auf der Welle (14) so befestigt ist, daß er auf ihr begrenzte Gleitbewegungen in axialer Richtung und Drehrichtung ausführen kann, einen zweiten! Nockenvorrichtungsteil (65, 65¹¹, 65'"), welcher sich mit dem zweiten Dichtring (49, 49^fl, 49'") dreht, zusammenwirkende Nockenflächen (63, 68, 63'*, 68¹¹) auf den Nockenvorrichtungs- I teilen (35, 35", 35" ^f, 65, 65", 65¹"), die auf eine in einer beliebigen Drehrichtung erfolgende Drehung des zweiten Dicht- '' rings (49, 49", 49"') gegenüber den ersten No ckenvorri chtungsteil (35, 35", 35'") ansprechend den zweiten Dichtring (49, 49", 49¹") von dem ersten Dichtring (23) wegschieben, und zweite zusammenwirkende Nockenflächen (64, 69, 64'^f, 69¹¹) auf den Nockenvorrichtungsteilen (35, 35", 35" ·, 65, 65", 65¹") aufweisen, welche den zweiten Dichtring (49, 49", 49^f") auf eine Drehung des zweiten Dichtrings (49, 49", 49"') gegenüber dem ersten Nockenvorrichtungsteil (35, 35", 35"') in entgegengesetzter Richtung hin den zweiten Dichtring (49, 49^lf, 49'") in axialer Richtung von dem ersten Dichtring (23) wegbewegen.

;3· Gleitringvorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Nockenvorrichtungs- | teile (35, 35", 35'") eine in Längsrichtung verlaufende Nockejn-

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schlitzvorrichtung (6l, 6l", 6l''') mit gegenüberliegende Nockenflächen (63, 64, 63", 64'') schaffenden Wänden aufweist und daß die anderen Nockenvorrichtungsteile (65, 65'', 65'") eine in Längsrichtung verlaufende Nooke (65, 65", 65¹'') auf- ; weisen, welche in der Nockenschlitzvorrichtung (6l, 6I¹¹, 6l' ";)

angeordnet ist und Nockenflächen (68, 69, 68", 69^lf) an ihren ί gegenüberliegenden Seiten schafft, welche mit den von den Wändein der Nockenschlitzvorrichtung (6l, 6l'', 6l'"') gebildeten Nocken flächen (63, 64, 63", 64") zusammenwirken.

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 3*. dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenflächen (63, 64, 63", 64") der Nockenschlitzvorrichtung (6l, 6l^M, 6l^xlt) in Rückwärtsrichtung auseinanderlaufen.

5. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nooke 65 ein drehbar gelagertes Teil des zweiten Nockenvorrichtungsteils (65) ist und daß ihre Nockenflächen (68, 69) parallel zueinander verlaufen.

6. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocke (65¹¹) ein feststehendes Teil des zweiten Nockenvorrichtungsteils (65^lf) ist und daß ihre Nockenflächen (68", 69") parallel zu den Nocken-)

1 flächen (63", 64") der Nockenschlitzvorrichtung (6l") ver- j

laufen. J

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j7. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,. dadurch

j gekennzeichnet, daß verschiebbare Verbindungs-

- vorrichtungen (53, 54) vorgesehen sind, welche das zweite Nockenvorrichtungsteil (65, 65^tf·) mit dem zweiten Dichtring (49, 49^M derart verbinden, daß es sich mit diesem dreht und sich in axialer Richtung gegenüber diesem verschieben läßt, daß auf dem zweiten Nockenvorrichtungsteil (65, 65¹') und auf dem umlaufenden Dichtring (49, 49^M) sich gegenseitig berührende Oberflächen (48, 57) vorgesehen sind, durch welche der zweite Dichtring (49, 49¹¹) dichtend gegen den ersten Dichtring (23) geschoben wird, daß die sich gegenseitig berührenden Flächen (48, 57) einj Entfernen des zweiten Nockenvorrichtungsteils (65, 65'') vom zweiten Dichtring (49, 49*^!) in axialer Richtung gestatten, daß die Federvorrichtungen (42) zwischen dem ersten Nockenvorrich- ^: tungsten (35, 35¹') und dem zweiten Nockenvorrichtungsteil (65* 65¹¹) eingezwängte Federvorrichtungen aufweisen, durch die das zweite Nockenyorrichtungsteil (65, 65¹¹) und der zweite Dichtring (49, 49^lf) dichtend aneinandergedrückt werden, und daß auf den Nockenvorrichtungsteilen (35* 35*^!, 65* 65¹¹) zusammenwirkenden Nockenflächen (63, 68, 63''* 68'') angebracht' sind, durch welche das zweite Nockenvorrichtungsteil (65, 65'^f) in axialer Richtung von dem zweiten Dichtring (49, 49^!t) auf eine in gegebener Richtung erfolgende Drehung des zweiten Nockelnvorrichtungsteils (65, 65¹¹) gegenüber dem ersten Nockenvorrichtungsteil (35, 35*') hin weggeschoben wird, wodurch die Federvorrichtungen (42) weiter zusammengedrückt werden.

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8. Gleitringdichtung nach ~inem der Anspruch« 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtungsteile (35, 35'', 65, 65'') zweite zusammenwirkende Nockenflächen (64, 69, 64' ', 69*') aufweisen, durch die das zweite Nockf-nvorrichtungsteil (65, 65'') auf eine in entgegengesetzter Richtung rfolgende Drehung des zweiten -Nockenvorrichtunsgteils (65, 65") gegenüber dem ersten Nockenvorrichtungsteil (35, 35') hin in
axialer Richtung von d^m zweiten Dichtungsring (49, 49'') weggeschoben wird, so daß di^ Ped^rvorrichtungen (42) weiter zusammengedrückt werden.

9. Gleitringdichtung nach Anspruch B, dadurch g e k e η η - ;

i zeichnet, daß das erste Nockenvorrichtungsteil (35* \ 35'') in Längsrichtung verlaufende Nockenschlitzvorrichtungen (61, 61^lf). mit gegenüberliegenden, Nockenflächen (63, 64, 63*', 64^f') schaffenden Wänden aufweist und daß das zweite Nockenvor-

richtungsteil (65, 65'') in longitudinaler Richtung verlaufende Nocken (65, 65' *) aufweist, welche in den No ckens chli tzvorrich-j

i tungen (6l, 61'¹) verlaufen und Nockenflächen (68, 69, 68'',

69¹') an ihren gegenüberliegenden Seiten schaffen, die mit den; von den Wänden der Nockenschlitzvorrichtungen (6l, 6l'') geschaffenen Nockenflächen (63, 64, 63", 64'') zusammenwirken.

LO. Gleitringdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenflächen (63, 64, 63' ', 64'') der Nockenschlitzvorrichtungen (6l, 6l'') in Rückwärtsrichtung auseinanderlaufen.

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j 11. Gleitringvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η jzeichnet, daß die Nooke (65) ein drehbar gelagertes | Teil des zweiten Nockenvorrichtungsteils (65) ist und daß ihre Nockenflächen (68, 69) parallel zueinander verlaufen.

j 12. Gleitringdichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η -

'^l zeichnet, daß die Nooke (65¹¹, 65'^lf) ein feststehet des Teil des zweiten Nockenvorrichtungsteils (65*^f, 65¹¹¹) isp

und daß ihre Nockenflächen (68^!t, 69") parallel zu den NockeJfi flächen (63^lf, 64¹¹) der Nockenschlitzvorrichtung (6l^ft) verlaufen.

. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch , gekennzeichnet, daß eine ringförmige, gummiartige Dichtungsvorrichtung (56) vorgesehen ist, welche sich auf dem zweiten Dichtring (49) befindet und durch die der zweite Dichtring (49) gegen die Welle (14) abgedichtet wird und daß die Dichtfläche (57) auf dem zweiten Dichtring (49) aus einem Abschnitt (57) der Oberfläche der Dichtvorrichtung (56) besteht.

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