DE2454153A1

DE2454153A1 - Dichtringaufbau fuer eine drehbare welle o.dgl.

Info

Publication number: DE2454153A1
Application number: DE19742454153
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sakamaki
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1973-11-17
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1975-05-28
Also published as: GB1453500A; FR2251758A1; IT1023277B; JPS5076255U

Description

PATENTAΝ·WALTE A. GR

DIPL-INC

H. KINKELDEY

DR.-1M3.

W. STOCKMAlFi

DR.-IMO. ■ AeE (CAU':'."OH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. ■ DiPL-PHVS.

k I Γ / Λ Κ Q P- ^Η· JAKOB

H 5 H I 3 3 D₁PL-ING.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL-CKEM

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INS.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

14. November PH

Nippon Piston Ring Co. Ltd.
Uchisaiv/aicho 2-chome,
Chiyoda-ku,
Tokyo, Japan

Dichtringaufbau für eine drehbare Welle oder dgl.

Die Erfindung betrifft einen Dichtringaufbau für eine drehbare Welle oder dgl., der für eine Dichtwirkung zwischen sich relativ zueinander drehenden mechanischen Teilen sorgen soll, beispielsweise zwischen einer drehbaren Welle und einem Gehäuse, damit jegliche Flüssigkeit£ leckage vermieden wird.

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TELEFON (Ο89) Sa2862 TELEX O6-99S6O TELE6RAMME MONAPAT

Ein bekannter Dichtringaufbau ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Bei diesem typischen Dichtring für eine drehbare Welle ist eine ringförmige Dichtnut 3 im Außenumfang 21 eines Trägers 2, beispielsweise einer Welle oder eines drehbaren Kolbens, ausgebildet, und ein Dichtring 4 mit rechteckigem Querschnitt,· dar zwischen seinen Enden eine Stoßfuge bzw. einen Spalt aufweist und sich in Radialrichtung nach außen ausdehnen kann, ist in die Dichtnut 3 eingesetzt, wie dies in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Obwohl ein solcher Dichtring 4 weit verbreitet ist, kann seine kWirkung wohl kaum als ausreichend befriedigend angesehen werden.

Bei diesem herkömmlichen Dichtring erfolgt insbesondere eine nicht vernachlässigbare Leckage des Arbeitsfluids nicht nur durch einen kleinen Zwischenraum zwischen einer Innenwand 51 eines Zylinders 5 und einer äußeren Umfangsflache 41 des Dichtringes 4, sondern auch durch die Stoßfuge des Dichtringes 4, was zu einer beträchtlichen Verminderung der resultierenden Dichtwirkung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtringaufbau für eine drehbare Welle oder dgl. mit hervorragender Dichtwirkung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Dichtringaufbau für eine drehbare Well oder dergleichen gelöst durch einen Dichtring mit einer Fuge, zwischen seinen Umfangsenden, in dessen Außenumfangsfläche eine Ringnut ausgebildet ist, und einen Zusatzdichtring mit einer Fuge zwischen seinen Umfangsenden und mit rechteckigem Querschnitt, der in die Ringnut des'Dichtringes eingesetzt ist, wobei zwischen den Seitenflächen des Zusatzdichtringes und den Seitenflächen

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der Ringnut Zwischenräume "bestehen und die T'upen des Dichtringes und des-Zusatzdichtringes gegeneinander versetzt sine⁷

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folcienden naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1. einen Längsschnitt durch eine herlcömmliehe Wellendichtungτ

Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des' wesentlichen Abschnitts in Fig. 1ϊ

Fig. 3A einen Längsschnitt durch einen Dichtring des erfindungsgemäßen Dichtringaufbausτ

Fig. 3B einen Längsschnitt durch einen Zusatzdichtring des erfindungsgemäßen Dichtringaufbaus ;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen wesentlichen Abschnitt des erfindungsgemäßen Dichtringaufbaus :
und

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen· Dichtringaufbaus.

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BAD ORIGINAL

Der erfindungsgemäße Dichtringaufbau umfaßt einen Dichtring 6, der, wie Fig. 3A zeigt, in seiner äußeren Umfangsflache mit einer Ringnut'62 versehen ist und an seinen Enden eine Stoßfuge bzw. einen Spalt 64 aufweist- sowie sich in Radialrichtung nach außen ausdehnen kann, und einen Zusatzdichtring 7 mit rechteckigem Querschnitt, der, wie Fig. 3B zeigt, zwischen seinen Enden eine Stoßfuge bzw. einen Spalt 72 aufweist und der sich ebenfalls in Radialrichtung nach außen ausdehnen kann. Die axiale Breite B dieses Zusatzdichtringes 7 ist kleiner als die axiale Weite B' der Ringnut 62 in der Außenumfangsflache 61 des Dichtringes 6, und die radiale Dicke T des Zusatzdichtringes 7 ist kleiner als die radiale Tiefe T' der Ringnut 62 des Dichtringes 6.

Zum praktischen Einsatz werden der in beschriebener Weise konstruierte Dichtring 6 und Zusatzdichtring 7 in der Weise benutzt, daß der Dichtring 6 in die am Träger 2 ausgebildete Dichtnut eingesetzt wird und daß der Zusatzdichtring 7 in die Ringnut 62 des Dichtringes 6 eingesetzt wird, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei werden ferner die Stoßfugen des Dichtringes 6 und des Zusatzdichtringes 7 so angeordnet, daß sie sich nicht beieinander befinden, wodurch die Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Dichtringaufbaus weiter verbessert wird. Bei Badarf kann zur Aufrechterhaltung dieser gegeneinander versetzten Lage ein bekannter Mechanismus benutzt werden, der eine Drehung verhindert.

Da die Spalte des Dichtringes 6 und des Zusatzdichtringes 7 in Umfangsrichtung Abstand voneinander haben, wie dies zuvor erwähnt wurde, kann eine Flüssigkeits-

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leckage wirksam verhindert werden, die andernfalls durch den Spalt des Dichtringaufbaus hindurch erfolgen könnte. Ferner kann die Flüssigkeitsleckage, die andernfalls durch den kleinen Spielraum zwischen der Innenwand 51 des Zylinders 5 und dem Außenumfang des Dichtringes 6 auftreten könnte, durch eine Flüssigkeitssperrwirkung aufgrund von Zentrifugalkraft verhindert werden, die sowohl in der wirbelnden Flüssigkeit in einem Zwischenraum 8, der von einer äußeren Seitenfläche 63 auf der Druckseite des Dichtringes 6 und einer Seitenfläche 31 der Ringnut 3 begrenzt wird, als auch in der wirbelnden Flüssigkeit in Zwischenräumen 9 besteht, die von inneren Seitenflächen 6.21 der Ringnut 62 und Seitenflächen 71 des Zusatzdichtringes 7 begrenzt werden, während sich die zwei Dichtringe 6 und 7 entsprechend der Drehung des Trägers 2 drehen. Somit kann jegliche Leckage der Flüssigkeit durch einen kleinen Spielraum zwischen der Innenwand des Zylinders 5 und der Außenumfangswand 61 des Dichtringes 6 wirksam verhindert werden, und zwar speziell durch die Flussigkeitssperrwirkung und.die Labyrinthdichtwirkung der Flüssigkeit in den Zwischenräumen 9, die von den inneren Seitenflächen 621 der Ringut 62 und den Seitenflächen 71 des Zusatzdichtringes 7 gebildet werden. Im folgenden wird durch Berechnung der Drücke des Fluids (bzw. der Flüssigkeit bei diesem Beispiel) in diesen Zwischenräumen nachgewiesen, daß in dem Zwischenraum 8 und den Zwischenräumen 9 eine solche"Flüssigkeitssperrwirkung erreicht werden kann, daß eine mögliche Flüssigkeitsleckage wirksam verhindert wird.

Der Durck der Flüssigkeit am äußeren Umfang kann durch folgende Gleichung bestimmt werden:

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Darin bezeichnet

2
P den Druck (kp/cm ) bei beliebigem Radius;

^f das spezifische Gewicht (kp/cm ) der Flüssigkeit;

r, den Radius (cm) des äußeren Umfangs, wo die Flüssigkeit wirbelt;

r~ den Radius (cm) des inneren Umfangs, wo die Flüssigkeit wirbelt;

die Winkelgeschwindigkeit (rad/sec) der wirbelnden Flüssigkeit, wobei in üblicher Weise angenommen wird, daß diese gleich der halben Winkelgeschwindigkeit tO¹ der sich drehenden Scheibe und Welle ist. Wenn die Drehzahl der Scheibe und Welle η (Upm) ist, gilt£6>= ^~, da gilt c*?'=-^¹ ; und

die Erdbeschleunigung (980 cm/sec ).

Im folgenden wird der Flüssigkeitsdruck am äußeren Umfang für den Fall berechnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist und somit ein spezifisches Gewicht von 0,001 kp/cm hat, wobei folgende Annahmen gemacht werden: n= 3600 Upm, r, = 50 mm, r₂ = 40 mm, r| = 50 mm und r~ = 45 mm (siehe hierzu Fig. 5).

Daraus ergibt sich der Flüssigkeitsdruck im Zwischenraum wie folgt:

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ρ _ fw (_τ ² _ r²)
- 2 g ^irl ^rl^;

= 0.001 x 188,4 ²
2 χ 980

- 0,001 x 35494,56 _q
1960

= 0,16298 kp/cm².

In entsprechender Weise ergibt sich der Flüssigkeitsdruck in den Zwischenräumen 9 wie folgt:

ρ _ 0/001 x 188,4² ,2 _ 2. ^Pr₂ ~ 2 χ 980 ^X ^ ⁴'^{b ;} - 0.001 x 188,4² ' _Λ ₇ς
~ I960 ^X *' ^IO

, 2
= 0,086019 kp/cm .

Somit betragen die berechneten FlüssigkeitsdrücTte im Zwischenraum 8 und den Zwischenräumen 9 ungefähr 0,163 kp/cm² bzw. 0,086 kp/cm . Es ist offensichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Dichtringaufbau die gewünschte Flüssigkeitsperrwirkung auftritt. Somit kann auf diese Weise nachgewiesen werden, daß die Flüssigkeitsleckage zuverlässig vermieden werden kann, die andernfalls durch den kleinen Spielraum zwischen den äußeren Umfangsflachen der zwei Dichtringe 6 und 7 und der Innenwand des Zylinders 5 auftreten könnte.

Patentanspruch:

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Claims

- 8 Patentanspruch

Dichtringaufbau für eine drehbare Welle oder dergleichen, gekennzeichnet durch einen Dichtring (6) mit einer Fuge zwischen seinen tTmfangsenden, in dessen Außenurafanffsfläche (61) eine Ringnut (62) ausgebildet ist, und einen Zusatzdichtring (7) mit einer Fuge zwischen seinen Umfangsenden und mit rechteckigem Querschnitt, der in die Ringnut des Dichtringes eingesetzt ist, wobei zwischen den Seitenflächen (7Ό des Zusatzdichtringes und den Seitenflächen (621) der Ringnut Zwischenräume (9) bestehen und die Fugen des Dichtringes und des Zusatzdichtringes gegeneinander versetzt sind.

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