DE2615606A1

DE2615606A1 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2615606A1
Application number: DE19762615606
Authority: DE
Inventors: Winfred John Wiese
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-04-09
Publication date: 1976-10-21
Also published as: US3957276A; FR2307199B1; FR2307199A1; AU1203676A; JPS51121649A; DE2615606C2; NL7602767A; SE7604165L; JPS5854309B2; GB1494595A; NL177708C; SE423568B; CA1057326A; NL177708B

Description

Gleitringdichtung

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung zur Dichtung zwischen einem Gehäuse, beispielsweise einem Pumpengehäuse, und einer umlaufenden Welle, beispielsweise einer Pumpenradwelle. ^Solche Dichtungen verwenden relativ zueinander umlaufende Dichtelemente oder Dichtringe, welche einander berührende, radiale

Ringflächen besitzen, die auf äußerst ebene Oberflächengüte ge- :läppt sind, um so eine Strömungsmitteldichtung an der Berührungsifläche der Dichtflächen zu ergeben. Ein Dichtelement oder Dichtiring läuft "nicht um und ist im Gehäuse angeordnet; der komplemen-

!täre Ring ist auf der Welle angeordnet oder auf einer Wellenhülse

[und dreht sich dieser mit. Ein Ring ist mittels einer Feder oder mehrerer Federn axial auf den anderen Dichtring hin unter Spannung !so daß sich die komplementären Flächen unter Ausbildung der ring-[förmigen Dichtberührungsfläche berühren. Eine Peripherie der Beirührungsfläche befindet sich in Kontakt mit unter Druck stehendem Strömungsmittel im Pumpengehäuse; die andere Peripherie befindet sich auf niedrigerem oder Atmosphärendruck. Auf diese Weise befin-

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>det sich dazwischen ein Druckgradient, so daß eine kleine Menge i s f

j Strömungsmittel in Form eines sehr dünnen Films über die Berührungsfläche fließen kann. Dies trägt zu einer Kühlung und Schmierung der Flächen bei, was zu einer Verringerung der Erwärmung und Abnutzung der Dichtflächen führt. Der dünne Filmfluß über die Berührungsfläche kann jedoch zur Kühlung und Schmierung der Flächen unzureichend sein, wenn Hochtemperatur-Strömungsmittel, insbesondere bei sehr hohen Geschwindigkeiten gepumpt werden. Dieses Problem wurde in der Vergangenheit etwas dadurch gemildert, daß eine Kühlflüssigkeit aus einer Hilfsquelle durch eine Leitung zu einer oder mehreren Nuten, die sich in den stationären Dichtring öffneten, gepumpt wurde.

Die vorliegende Erfindung besteht in einer Gleitringdichtungsanordnung zur Abdichtung einer umlaufenden Welle von einer Wand, welche Strömungsmittel unter verschiedenen Drücken trennt. Die Wand besitzt eine Öffnung, durch welche sich die Welle erstreckt. Die Dichtungsanordnung umfaßt einen stationären Dichtring, der dichtend an der Wand, welche die Welle umgibt, angebracht ist, und einen umlaufenden Dichtring, welcher dichtend auf der Welle und diese umgebend angebracht ist. Beide Ringe besitzen im wesentlichen radiale ringförmige Dichtflächen, welche durch die Anordnung der Ringe so ausgebildet sind, daß sich eine ringförmige, dichtende Berührungsfläche bildet und daß sie sich relativ zueinander ; verdrehen können. Die Berührungsfläche besitzt eine radiale äuße- ; re und eine radiale innere Peripherie, die Strömungsmitteln auf j gegenüberliegenden Seiten der Wand ausgesetzt sind. Ein Ring ist bezüglich des anderen axial beweglich. Eine Federvorrichtung hemmtl

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seine axiale Bewegung. Die Ringe besitzen eine Vielzahl über den Umfang verteilter Taschen, welche so ausgebildet sind, daß sie siclji !in die dichtende Berührungsfläche hinein öffnen. Jeder Ring beisitzt eine innere und eine äußere Taschenreihe, welche auf in Ab- j

i I

!stand befindliche Schraubenlochkreisen ausgebildet sind. Die Schräg

benlochkreise von jedem Ring sind verschieden, so daß sich erge- ;

i i

jben (1) eine Überlappung der äußeren Taschen in den Flächen und I !(2) eine Überlappung der inneren und äußeren Taschen in den Flä- ; chen und (3) eine Überlappung der inneren Taschen in den Flächen, j _twobei die Überlappungen auftreten, wenn der umlaufende Dichtungsring umläuft. Auf diese Weise wird Strömungsmittel von äußeren auf jinnere Taschen übertragen oder umgekehrt, je nachdem, wo sich die

!Zone mit dem Strömungsmittel unter dem höheren Druck befindet, und

!zu der Berührungsfläche zur positiven Schmierung der Dichtflächen.

jWenn der umlaufende Dichtring nicht umläuft, gibt es keinen Weg

izur Strömungsmittel-Übertragung über die Taschen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläujtert. Es zeigen:

JFig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Pumpenge-

hauses, der die Gleitringdichtungsanordnung und den Dichtring gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des umlaufenden Dichtrings gemäß der Erfindung gemäß Linie 2-2 von Fig. 2;

Fig. 3 eine Draufsicht gemäß Linie 3-3 von Fig. 1, in Rich-

j tung der Pfeile gesehen;

;Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt, welcher die Tasche des Dichtrings im Detail zeigt;

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jFig. 5 eine Ansicht gemäß Linie 5-5 von Fig. 4;

'Fig. 6 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 5, welche die Überlap-

', pung der Taschen in den Dichtflächen darstellt.

In der Zeichnung und hier insbesondere in Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Gehäuse 10 besitzt die Gehäuseteile 12 und 14₇ die beispielsweise durch Bolzen oder ähnliches (nicht gezeigt) in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 10 besitzt einen Hohlraum 16, durch welchen sich eine Welle 18 erstreckt. Ein Ende der Welle 18 kann mit einer Pumpe oder etwas Ähnlichem (nicht gezeigt) verbunden sein; das andef re Ende der Welle kann mit einem Motor (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden sein. Der Hohlraum 16 enthält üblicherweise ein Strömungsmittel, beispielsweise Wasser oder Öl. Um den Durchgang des Strömungsmittels aus dem Hohlraum 16, in dem sich das Strömungsmittel bei relativ hohem Druck befindet, entlang der Welle dorthin zu verhindert, wo der Druck atmosphärisch und geringer als derjenige in dem Hohlraum 16 ist, ist eine Gleitringdichtungsanordnung vorgesehen, die allgemein mit 20 bezeichnet ist. Um die beiden Geihäuseteile wirksam zusammenzudichten und einen Strömungsmittelfluß idurch deren Verbindungsstelle zu verhindern, befindet sich ein O-Dichtring 22 in einer ringförmigen Nut 24 im Gehäuseteil 14; die (Nut 24 könnte, falls gewünscht, auch im Gehäuseteil 12 sein.

;Die Welle 18 besitzt, wie dargestellt, einen ersten Abschnitt 26

imit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 28 von

geringerem Durchmesser, wodurch sich zwischen diesen eine ringförimige Schulter 30 ergibt.

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Die Gleitringdichtungsanordnung 20 umfaßt eine umlaufende Dichtungsunteranordnung 32 und eine stationäre oder nicht-umlaufende Dichtungsunteranordnung 34.

Die umlaufende Dichtungsunteranordnung 32 umfaßt einen Federhalter I36, eine Vielzahl von Spiralfedern 38, eine U-tassenförmige Manjschette 40, einen umlaufenden Dichtring 42 mit einer Anfasung 44 jund einen elastischen Ring 46 zwischen der U-tassenförmigen Manschette 40 und dem Dichtring 42.

Der Federhalter 36 ist ein ringförmiges Teil, welches den Wellen-Abschnitt 26 umgibt. Er besitzt eine Vielzahl von über den Umfang j verteilten Federhohlräumen 48, welche zusammen mit einer ringförmigen Schürze 50 der U-tassenförmigen Manschette 40 eine Vielzahl von Federtaschen 52 bilden, von denen jede eine Feder 38 aufnimmt. Der Federhalter ist mittels eines Keils 54 so befestigt, daß er isich zusammen mit der Welle 18 dreht. Der Keil 54 wird von Keilnuten 56 und 58 aufgenommen, welche in die Welle 18 bzw. den Federf halter 36 eingearbeitet sind. Zur Begrenzung der Axialbewegung des .Federhalters in einer Richtung befindet sich ein geschlitzter Haltering 60 in einer Nut 62 in der Welle 18 und in einer Nut 64 im Federhalter. Die U-tassenförmige Manschette 40 ist mit einer axia-

Ilen Nut 66 versehen, welche einen mit Kopf versehenen Antriebsstif·^

68 aufnimmt. Dieser befindet sich in einer geeigneten Öffnung 70 lim Federhalter. Auf diese Weise werden der Halter und die Manschet-■

jte so zusammengekoppelt, daß sie sich mit der Welle 18 drehen.

Die U-tassenförmige Manschette 40 besitzt eine ringförmige Nase

■welche von einer ringförmigen Nut 74 in der Rückseite des umlaufen- ■

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den Dichtrings 42 aufgenommen wird. Der Ring 46 ist zwischen der Nase und der Rückseite des Dichtrings 42 angeordnet. Ein Mitnehmer 76, der im Dichtring 42 ausgebildet ist, erstreckt sich bis in die Nut 66 in der ü-tassenförmigen Manschette 40 und wird von dieser aufgenommen. Auf diese Weise wird der umlaufende Dichtring 42 an die Welle 18 angekoppelt, so daß er sich mit dieser dreht. Die Verkleidung 44 auf der Vorderseite des umlaufenden Dichtrings ist eine harte, verschleißfeste Oberfläche und wird später beschrieben.

Die stationäre Dichtungsunteranordnung 34 ist ein ringförmiges Teil, welches den Wellenabschnitt 28 umgibt. Sie umfaßt einen Dicht ring 78, der von einem ringförmigen Rücksprung 8O im Gehäuseteil 14 aufgenommen wird. Ein Antriebsstift 82 ragt aus dem Ring 78 und wird von einer Nut 84 mit offenem Ende im Gehäuseteil 14 aufgenommen. Dadurch wird der Ring 78 gegen eine Drehung mit dem Schaft blockiert. Gleichzeitig ist jedoch ein leichtes Auseinanderbauen der Unteranordnung zur Reparatur oder Reinigung, je nach Bedarf, möglich. Ein O-Ring 86 ist in einem ringförmigen Hohlraum an der Rückseite im Ring 78 angeordnet, um im wesentlichen die Leckage von Strömungsmittel aus dem Hohlraum 16 an einen Ort hinter dem ;Ring 7 8 zu verhindern.

Die Dichtringe 42 und 78 haben einander berührende Dichtflächen

j bzw. 90, welche relativ zueinander verdrehbar sind. Die Fläche befindet sich auf der Verkleidung 44 des Rings 42.

Die Dichtfläche 88 (siehe insbesondere die Fig.4,5,6) auf der Ver-.kleidung 44 ist mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig !auf dem Umfang verteilten äußeren Taschen 92 versehen. Diese be-

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finden sich auf einem äußeren ringförmigen Lochkreisgebiet 94. Die j

ι Dichtfläche 88 ist außerdem mit einer Vielzahl von im wesentlichen I

gleichförmig auf dem Umfang verteilten inneren Taschen 96 auf einem

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inneren ringförmigen Lochkreisgebiet 98 versehen. Die Taschen 92 und |96 sind relativ zueinander versetzt.

j ^:

|Die Dichtfläche 90 ist mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleiohjförmig auf dem Umfang verteilten äußeren Taschen 100 auf einem äuß^-

ί ;

i I

iren ringförmigen Lochkreisgebiet 102 und einer Vielzahl von im |

[wesentlichen gleichförmig auf dem Umfang verteilten inneren Tascheik

J1O4 auf einem inneren Lochkreisgebiet 106 versehen. Die Taschen

100 und 104 sind relativ zueinander versetzt.

Bie äußeren Lochkreisgebiete 94 und 102 überlappen einander. Das äußere Lochkreisgebiet 102 überlappt mit dem inneren Lochkreisgeibiet 98 und die inneren Lochkreisgebiete 98 und 106 überlappen mit·-

einander. Auf diese Weise steht in einigen Stellungen der Flächen

j88 und 90 eine Tasche 92 mit einer Tasche 100 in Verbindung. In einer anderen Stellung steht eine Tasche 100 mit einer Tasche 96 in Verbindung und in wieder einer anderen Stellung steht eine Tasche 96 mit einer Tasche 104 in Verbindung. Auf diese Weise wird in einigen Zeitintervallen während der Relativdrehung der Ringe 42 und 78 Strömungsmittel, welches in den Taschen 92 eingeschlossen ist, zu den Taschen 100 übertragen, von dort wiederum auf die Taschen 96 übertragen, von dort weiter auf die Taschen 104 übertragen und findet dann seinen Weg durch die Dichtflächen in eine Zone

'mit geringerem Druck im Gehäuse 14. Die Flächen des Dichtrings jwerden dem Strömungsmittel, welches in den Taschen eingeschlossen ist, ausgesetzt, wodurch sich eine positive Schmierung der Dicht-

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■ flächen ergibt. Wegen des Strömungsmittelflusses über die Flächen werden die Flächen auch gekühlt.

Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform befand sich die Zone mit niedrigerem Durck im Gehäuse 14. Die Erfindung jedoch ' in gleicher Weise bei einer Dichtungsanordnung anwendbar, bei welcher der höhere Druck radial innerhalb der Dichtringe oder im : Gehäuse 14 sich befindet, so daß der Strömungsmittelfluß über die Dichtflächen auf den Hohlraum 16 zu gerichtet ist. Die Anordnung der Taschen in einer solchen Vorrichtung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, würde dann vertauscht.

Die Dichtringe 42 und 78 können aus herkömmlichen Materialien, beispielsweise aus Edelstahl bzw. Graphit,hergestellt sein. Die { Verkleidung 44 besteht aus verschleißfestem Material, beispiels- ■ weise aus Stellit oder ähnlichem, welches ersetzt werden kann, wenn es abgenutzt oder beschädigt ist. Auf diese Weise ist es auch möglich, weniger teures Material für den Dichtring 42 zu verwenden.

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Claims

P atentansprüche

.j Gleitringdichtungsanordnung zur Abdichtung einer umlaufenden Welle von einem Gehäuse mit einer umlaufenden Dicht-ungsunteranordnung und einer stationären Dichtungsunteranordnung, die jeweils einen Dichtring besitzen, wobei die dichtenden Flächen in Berührung miteinander sind und einem Strömungsmittel ausgesetzt sind, welches über die Dichtflächen aus einer Zone mit höherem Druck zu einer Zone mit niedrigerem Druck hinüberleckt und eine begrenzte Schmierung und Kühlung der Dichtflächen besorgt, gekennzeichnet durch mindestens eine Tasche (92,96; 100,104) in jeder Dichtfläche (88,90), wobei die Tasche in der einen Dichtfläche radial außerhalb der Tasche in der anderen Dichtfläche angeordnet ist und dem Strömungsmittel im Gehäuse (12) ausgesetzt ist, wobei eine Tasche (beispielsweise Tasche 92) in vorübergehender Verbindung mit der Tasche (100) in der anderen Dichtfläche während der Drehung der Dichtringe (42,44j 78) ist, wobei Strömungsmittel in der Tasche in der einen Dichtfläche auf die Tasche in der anderen Dichtfläche übertragen wird, wenn die Taschen miteinander in Verbindung stehen,

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wobei die Taschen den gegenüberstehenden Dichtflächen zu anderen Zeiten ausgesetzt sind und einen radialen Weg für Strömungs+- mittel über die Dichtflächen hinweg ergeben, wodurch die Schmie~ : rung und die Kühlung der Dichtflächen während deren Relativbewegung verbessert wird.
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Weg für das Strömungsmittel entweder nach innen auf die Welle (18) zu oder von der Welle (18) weg verläuft.
3. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Reihen von Taschen (92,96;100,104) in jeder Dichtfläche in radialem Abstand voneinander umfaßt, wobei die Taschen einen solchen Abstand besitzen, daß sich bei Relativdrehung der Flächen (44,78) ein Weg zur Strömungsmittelübertragung radial über die Dichtflächen ergibt.

i4. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (92,96;1OO,1O4) einen solchen Relativjabstand voneinander besitzen, daß sich ein Weg zur Strömungsmitjtelübertragung über die Dichtflächen nur während deren Drehung relativ zueinander ergibt. '■

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