DE2559689A1 - Beruehrungslose dichtung - Google Patents

Description

Düsseldorf, den 14. April 1977 Mein Zeichen: -/3848a

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz

Berührungslose Dichtung

Die Erfindung betrifft eine berührungslose Dichtung zwischen einem in einem abzudichtenden Raum rotierenden Teil und einem feststehenden Teil, an dem ein die Rotationsachse umschliessender, zwei zu dieser Achse konzentrische Dichtflächen aufweisender Dichtkörper über eine wellrohrartige Dichtung axial beweglich angeschlossen ist, wobei in dem Dichtkörper zwischen den beiden Dichtflächen mehrere, um die Rotationsachse herum verteilte, gegen den rotierenden Teil.offene Druckkammern gebildet sind, die je über mindestens eine Drosselstelle mit dem im abzudichtenden Raum enthaltenen Druckmedium in Verbindung stehen, und wobei der Dichtkörper auf einer seinen beiden Dichtflächen abgewendeten Fläche von diesem Druckmedium beaufschlagt ist und die so gebildete Druckkraft den Dichtkörper gegen eine am rotierenden Teil befindliche Dichtfläche

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so andrückt, dass zwischen der Dichtfläche des rotierenden Teils und den Dichtflächen des Dichtkörpers Spalte freibleiben.

Eine berührungslose Dichtung dieser Art ist aus der DT-AS 1 087 416 bekannt. Bei ihr weist der Dichtkörper einen hülsenartigen, sich durch den feststehenden Teil mit radialem Spiel erstreckenden Abschnitt auf, an dessen freiem Ende die eine sekundäre Dichtung bildende wellrohrartige Dichtung angeschlossen ist. Diese wellrohrartige Dichtung hält zugleich den Dichtkörper in radialer Richtung. Die berührungslose Dichtung hat den Nachteil, dass wegen des hülsenartigen Abschnitts ihre axiale Baulänge recht beträchtlich ist, was zu konstruktiven Schwierigkeiten führen kann, wenn in axialer Richtung nur wenig Raum zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine berührungslose Dichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass unter Beibehaltung einer gleich guten Dichtfunktion im berührungslosen Zustand ihre axiale Baulänge wesentlich kürzer ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Dichtkörper als Ganzes einen flanschartigen Körper bildet und derart zum rotierenden Teil und zum feststehenden Teil angeordnet ist, dass ausser der seinen beiden Dichtflächen abge-

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wendeten Fläche auch seine äussere Umfangsfläche vom Druckmedium beaufschlagt ist, und dass mit dem feststehenden Teil verbundene, radial nach aussen gerichtete Kräfte auf den flanschartigen Dichtkörper ausübende Mittel vorgesehen sind.

Durch die neue Gestaltung des Dichtkörpers entfällt also ein hülsenartiger Abschnitt, wodurch sich einerseits eine wesentliche Verkürzung der axialen Baulänge der genannten Dichtung und damit erweiterte Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Andererseits unterliegt der flanschartige Dichtkörper als Folge des Fehlens eines hülsenförmigen Abschnitts an sich einem Kippmoment, das durch die Druckmediumbeaufschlagung der beiden Dichtflächen sowie der diesen Dichtflächen abgewendeten Flanschfläche hervorgerufen wird. Durch die Anordnung des Dichtkörpers derart, dass auch seine äussere Umfangsfläche vom Druckmedium beaufschlagt ist, und ferner durch die Mittel, die radial nach aussen gerichtete Kräfte auf den flanschartigen Dichtkörper ausüben, wird ein dem Kippmoment entgegenwirkendes Moment erzeugt. Dank dieser Ausbildung wird also im Betrieb der berührungslosen Dichtung deren einwandfreies Funktionieren sichergestellt. Die genannten Mittel halten zugleich auch den Dichtkörper in radialer Richtung, so dass die wellrohrartige Dichtung von dieser Haltefunktion befreit ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Be-

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Schreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Axialschnitt durch den oberen Teil einer erfindungsgemässen Dichtung zeigt.

Mit 51 ist ein rotierender Teil bezeichnet, der z.B. die Welle eines Verstellpropellers bilden kann. Mit 62 ist ein feststehender Teil bezeichnet, der die Wand eines den rotierenden Teil 51 umgebenden Gehäuses bildet, das von dem rotierenden Teil durchdrungen wird. In der Zeichnung rechts des feststehenden Teils 62 befindet sich ein unter dem Druck ρ stehendes Druckmittel, z.B. OeI. Zwischen dem rotierenden Teil 51 und dem feststehenden Teil 62 ist ein Dichtkörper 53 vorgesehen, der die Rotationsachse des Teils 51 umschliesst und zwei zu dieser Achse konzentrische Dichtflächen 44 und 45 aufweist.

Der Dichtkörper 53 hat im wesentlichen die Gestalt eines Flansches und setzt sich aus drei ringförmigen Teilen 40, 41, 42 zusammen. In dem Teil 40 sind zwischen den Dichtflächen 44 und 45 mehrere, über seinen Umfang verteilte, durch radiale Stege getrennte Druckkammern 52 ausgebildet. Die konzentrischen Dichtflächen 44 und 45 wirken berührungslos mit einer ebenen Dichtfläche 55 am rotierenden Teil 51 in weiter unten näher beschriebener Weise zusammen. In die einzelnen Druckkammern 52 Sünden axiale Drosselbohrungen 61, die über spiralförmige Kanäle 61* bis zum äusseren Umfang des Dichtkörpers 53 verlängert

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sind. Die Kanäle 61* sind in dem ringförmigen Teil 42 ausgebildet, der an einer ebenen Fläche des Teils 40 anliegt. Zwischen den ringförmigen Teilen 41 und 42 ist das eine Ende einer wellrohrartigen Dichtung 60 eingeklemmt, die mit ihrem anderen Ende zwischen zwei ringförmigen Stirnwandteilen 62 und 62' eingeklemmt ist, die zum feststehenden Teil gehören. Die wellrohrartige Dichtung 60 bildet eine Sekundärdichtung.

Der ringförmige Teil 42 des Dichtkörpers 53 steht über radiale Stege 72 mit einem zur Rotationsachse des rotierenden Teils konzentrischen Ring 73 in Verbindung, der zwischen zwei Ringen 74 und 75 mit Hilfe von Schrauben 76 eingeklemmt ist. Die Ringe 74 und 75 ihrerseits sind mittels Schrauben 77 am Wandteil 62 befestigt. An dem Wandteil 62 ist ausserdem in nicht näher dargestellter Weise eine zylindrische Wand 78 eines den rotierenden Teil 51 umgebenden Gehäuses dicht befestigt. Eine nach innen ragende Schulter 79 des Ringes 75 bildet mit ihrer inneren zylindrischen Begrenzungsfläche eine axiale Führung für die ringförmige Scheibe 70, deren axiale Bewegung h und h¹ durch den Wandteil 62 und die Schulter 79 begrenzt ist.

Die im Betrieb berührungslose Dichtung wirkt wie folgt: Das in dem Gehäuse 62, 78 vorhandene Druckmittel mit dem Druck ρ wirkt einerseits in axialer Richtung auf die den Dichtflächen 44 und 45 abgewendete, ausserhalb der wellrohrartigen Dichtung

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'S '

60 befindlichen Fläche des Dichtkörpers 53 und drückt diesen Körper in Richtung auf die Dichtfläche 55 des rotierenden Teils 51. Ueber die Drosselkanäle 61, 61^f gelangt das Druckmittel auch in die einzelnen Druckkammern 52, in denen es einen Druck aufbaut, der den Dichtkörper 53 von der Dichtfläche 55 des rotierenden Teils 51 wegdrückt, so dass sich im Gleichgewichtszustand ein Spalt s zwischen den Dichtflächen 44, 45 einerseits und 55 andererseits einstellt.

Wie aus dem rechts der Dichtfläche 55 eingezeichneten Diagramm erkennbar ist, fällt der Druck ρ ■über der Dichtfläche 45 bis auf den Druck in den Kammern 52, der dann über die Dichtfläche 44 auf einen ausserhalb des Raumes mit dem Druck P₁ herrschenden Druck ρ absinkt, der in den meisten Fällen dem Atmosphärendruck entspricht. Der sich einstellende Druck in den einzelnen Kammern 52 ist von der Weite des Spaltes s zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen abhängig. So stellt sich bei einem engeren Spalt ein höherer Druck ein, der in dem Diagramm gestrichelt eingezeichnet ist und dessen Verlauf über den Dichtflächen 44 und 45 sich wie gestrichelt gezeichnet ändert. Da der Druck p. als konstant angenommen werden kann, stellt sich eine stabile Gleichgewichtslage des Dichtkörpers 53 mit einer bestimmten Spaltweite ein. Durch entsprechendes Dimensionieren der radialen Breite der Dichtflächen 44 und 45, der in Umfangsrichtung gemessenen Länge

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Λ'

der einzelnen Kammern 52 und der Drosselkanäle 61, 61' kann die der stabilen Gleichgewichtslage zugehörende Spaltweite auf ein gewünschtes Mass gebracht werden.

Die axial auf den Dichtkörper 53 in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Kräfte P. bilden ein Kräftepaar mit dem Abstand a, Dieses Kräftepaar übt auf den Dichtkröper 53 ein Kippmoment im Uhrzeigersinn aus. Ausserdem wirkt das Druckmedium mit dem Druck P₁ in radialer Richtung von aussen auf den Dichtkörper 53. Die daraus resultierende Kraft ist mit P_n bezeichnet. Dieser Kraft entgegen wirkt eine Zugkraft P_n, die vom Ring 73 über

die radialen Stege 72 auf den Dichtkörper 53 ausgeübt wird. Das aus diesen beiden Kräften P mit dem Abstand b gebildete

Kräftepaar übt ebenfalls ein Moment auf den Dichtkörper 53 aus, das dem aus dem Kräftepaar P resultierenden Kippmoment entgegenwirkt und dieses ausgleicht.

Zum Andrücken und Dichten des Dichtkörpers 53 während der Zeit, in der das Druckmittel noch nicht den Druck p, aufweist, ist eine ringförmige Scheibe 70 vorgesehen, die von mehreren über den Umfang verteilten Federn 71, von denen nur eine gezeigt ist, gegen den Dichtungskörper 53 gedrückt wird und diesen damit zum Anliegen an der Dichtfläche 55 des rotierenden Teils 51 bringt. Die Andrückkraft ist mit P_p bezeichnet.

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Abweichend von dem beschriebenen Beispiel mit spiralförmigen Drosselkanälen 61· können diese Kanäle auch eine andere Form aufweisen, z.B. Mäanderform.

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Claims (4)

1. .iBerührungslose Dichtung zwischen einen in einem abzudichtenden Raun rotierenden Teil und einen feststehenden Teil, an den ein die Rotationsachse unschliessender, zwei zu dieser Achse konzentrische Dichtflächen aufweisender Dichtkörper über eine wellrohrartige Dichtung axial beweglich angeschlossen 1st, wobei in den Dichtkörper zwischen den beiden Dichtflächen mehrere, un die Rotationsachse herum verteilte, gegen den rotierenden Teil offene Druckkammern gebildet sind, die je über mindestens eine Drosselstelle mit den in abzudichtenden Raun enthaltenen Druckmedium in Verbindung stehen, und wobei der Dichtkörper auf einer seinen beiden Dichtflächen abgewendeten Fläche von diesen Druckmedium beaufschlagt ist und die so gebildete Druckkraft den Dichtkörper gegen eine an rotierenden Teil befindliche Dichtfläche so andrückt, dass zwischen der Dichtfläche des rotierenden Teils und den Dichtflächen des Dichtkörpers Spalte freibleiben, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper als Ganzes einen flanschartigen Körper bildet und derart zum rotierenden Teil und zun feststehenden Teil angeordnet ist, dass ausser der seinen beiden Dichtflächen abgewendeten Fläche auch seine äussere Unfangsflache von Druckmedium beaufschlagt ist, und dass nit den feststehenden Teil verbundene, «4a·-radial nach aussen gerichtete Kräfte auf den flanschartigen Dichtkörper ausübend· Mittel vorgesehen sind.

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2. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass di· Mittel aus eine» über radiale Arne Bit dem flanschartigen Dichtkörper verbundenen Ring bestehen.
3. 3. Dichtung nach einen der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass derflanschartige Dichtkörper sich aus mindestens zwei ringförmigen Teilen zusammensetzt und die Drosselstellen als spiral- oder mäanderförmige Kanäle zwischen den zwei ringförmigen Teilen des flanschartigen Dichtkörpers ausgebildet sind.
4. 4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dichtkörper und dem feststehenden Teil federnde Elemente vorgesehen sind, die den Dichtkörper zur dichtenden Berührung an die Dichtfläche des rotierenden Teils andrücken, wenn noch kein ausreichender Druck des Druckmittels vorhanden ist.

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