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GleitringdicItung
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Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit einem Gehäuse, das
an einer Stelle einem relativ niedrigen Strf3rflungs.nitteldruck und an einer anderen
Stelle einem relativ hohen Strömungsmitteldruck ausgesetzt ist, und mit einer Welle,
die in einer Nellenöffnung im Gehäuse drehbar angebracht ist.
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Gleitringdichtungen, welche ein urnlaufendes Dichtteil und ein nicht
urnlaufendes Dichtteil mit sich berührenden Dichtflächen und fassen, sind wohl bekannt.
tiblicherweise befindet sich eine der Dichtflächen am nicht umlaufenden Dichtteil,
welches keine oder nur wenig Axialbewegung ausführen kann. Das andere Dichtteil
ist drehbar und bezüglich des nicht umlaufenden Teils axial beweglich.
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Das umlaufende Dichtteil wird durch eine Federeinrichtung und durch
den Strömungsmitteldruck, üblicherweise den Druck des abgedichteten Strömungsmittels,
auf das nicht umlaufende Dichtteil zu gedrückt, wodurch die Dichtflächen der beiden
Teile in gleitender, dichtender
Berührung bleiben.
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In bestimmten Fällen wird dem Strömungsmitteldruck, der auf die Rückseite
des umlaufenden Dichtteils ausgeübt wird und dieses auf das nicht umlaufende Dichtteil
zu drückt, zumindest teilweise durch Anliegen dieses Druckes am vorderen Ende des
umlaufenden Dichtteils entgegengewirkt, was das umlaufende Dichtteil vom nicht umlaufenden
Dichtteil wegzubewegen sucht. Solche Dichtungen sind unter der Bezeichnung "balanced
seal" (ausbalancierte Dichtung) bekannt geworden. Bei einer solchen ausbalancierten
Dichtung ist die wirksame Fläche, d.h. die Fläche, über welche das abgedichtete
Strömungsmittel (hiernach als Stopfbüchsenströmungsmittel bezeichnet) auf die beiden
Dichtflächen wirkt und diese zusammendrückt, immer kleiner als die Anliegefläche,
d.h. die Kontaktzone zwischen der umlaufenden und der nicht umlaufenden oder stationären
Dichtfläche. Eine ausbalancierte Dichtung besitzt daher eine reduzierte Einheitsbelastung
an den Dichtflächen.
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Die vorliegende Erdindung befaßt sich mit einer verbesserten ausbalancierten
Gleitringdichtung, die allein oder zusammen mit einer oder mehreren zusätzlichen
Gleitringdichtungen in einer Tandemcder Doppeldichtanordnung verwendet werden kann.
Bei der Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das umlaufende Dichtteil mit
Abschnitten verschiedenen Durchmessers ausgebildet. Diese können teilweise durch
eine Ringnut voneinander getrennt sein. Innerhalb des Gehäuses ist eine Kammer ausgebildet,
welche über eine radiale Öffnung im Dichtteil mit der Niedrigdruckseite der Dichtung
kommt
niziert. Der Abschnitt des Dichtteils mit größerem Durchmesser
trägt die Dichtfläche. Jede Fläche außerhalb der Abmessungen der Dichtfläche ist
dabei der hohen Druckdifferenz ausgesetzt, welche auf den Dichtteilabschnitt wirkt,
der die Dichtfläche trägt. Dieser Abschnitt verformt sich und wird konvex. Das Ausmaß
der Konvexität der Dichtfläche bestimmt die Leckrate durch die Dichtung (zwischen
den Dichtflächen in Lecken durch die Dichtung ist wohl bekannt und erwünscht; es
sorgt für die Schmierung der relativ zueinander sich drehenden Dichtflächen und
steht außerdem ein Verfahren zur Kühlung der Dicht flächen dar.
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Eine solche Dichtung kann als Regeleinrichtung verwendet werden, welche
den Druck in einer stromab gelegenen (tiedrigdruck)-Dichtkammer steuert. Dabei wird
die Dichtung in einer axialen oder radialen Tandemanordnung mit einer oder mehreren
zusätzlichen Gleitringdichtungen verwendet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch
eine einstufige Gleitringdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; die Hochdruckseite
befindet sich am radial äußeren Umfang der Dichtringe; Fig. lA eine Ansicht ähnlich
der Fig. 1, welche eine geringfügige Abwandlung der Gleitringdichtung zeigt;
Fig.
2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von Fig. 1; Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine
weitere Ausführungsform eher einstufigen Gleitringdichtung, wobei der höhere Strömunasmitteldruck
radial innerhalb der Dichtringe vorliegt; Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch eine
axiale Tandem-Gleitringdichtungsanordnung, bei der die Hochdruckdichtung eine umlaufende
Dichtringanordnung ähnlich der in Fig.
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1 und 2 gezeigten enthält; Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine
radial angeordnete Tandem-Gleitringdichtung, bei der der äußere, umlaufende Hochdruckdichtring
die Erfindung verkörpert; Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine bekannte
Gleitringdichtung; Fig. 7 eine noch stärker vergrößerte und schematische Ansicht
eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Gleitringdichtung; Fig. 8 eine Ansicht ähnlich
der Fig. 7, die jedoch die Gleitringdichtung während des Betriebs zeigt, wo durch
den Strömungsmitteldruck eines der Dichtteile verformt ist (in der Zeichnung übertrieben);
Fig. 7A,8A Ansichten ähnlich den Fig. 7 und 8, die jedoch eine Dichtung zeigen,
bei der die Flächen C und Cl gleich sind und die Welle abgestuft ist.
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Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 bezug genommen. Am Gehäuse lo
ist
ein Flansch 11 durch einen Bolzen 12 befestigt, auf den eine Unterlagsscheibe 13
und eine Mutter 14 aufgeschraubt sind. Verschiedene solche Befestigungsvorrichtungen
sind über den Umfang des Flansches zur Befestigung arm Gehäuse verteilt. Der Flansch
11 besitzt eine Öffnung 15; das Gehäuse lo hat eine entsprechende Öffnung 16. Eine
Welle 17 verläuft durch die öffnungen 15 und 16; sie ist durch geeignete Lager (nicht
gezeigt) drehbar gehaltert.
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Das Gehäuse lo kann ein Pumpengehäuse sein; die Welle 17 kann an ihrem
inneren, rechten Ende ein Pumpenflügelrad tragen.
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Der Flansch 11 ist am Gehäuse lo durch eine O-Ringdichtung 18 statisch
abgedichtet.
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Der Flansch 11 trägt eine stationäre Dichtringanordnung, die durch
die Gesamtbezugszahl 19 gekennzeichnet ist. Diese stationäre Dichtringanordnung
enthält einen Rückring 2O, der sich gegen eine ringförmige Schulter 21 am Flansch
11 abstützt und gegen den Flansch durch einen O-Ring 22 abgedichtet ist. Ein stationärer
Dichtung 23 liegt gegen den Rückring 2O an. Der Rückring besitzt eine geläppte Fläche
24, die einer'geläppten Fläche 25 am stationären Dichtring gegenüberliegt. Dies
ergibt eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Rückring und dem Dichtring.
Am Flansch 11 ist ein Keil 26 befestigt, der in eine Keilnutim Dichtring 23 eingreift.
Dadurch wird die Drehung des Dichtrings 23 verhindert.
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Das Gehäuse lo bildet eine Stopfbüchse 27, in der eine umlaufende
Dichtringanordnung
untergebracht ist. Diese ist durch die Gesamtbezugszahl 28 gekennzeichnet. Die umlaufende
Dichtringanordnung wird von der Welle 17 getragen. Die umlaufende Dichtringanordnung
weist einen hülsenförmigen Federhalter 29 auf. Eine Einstellschraube 3O, die in
eine Bohrung 31 im Federhalter 29 eingeschraubt ist, besitzt einen Anschlagpunkt
32, der in ein entsprechendes Loch 33 in der Welle nineinragt und den Federhalter
29 an der Welle befestigt, so daß er sich mit dieser dreht.
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Ein umlaufender Dichtring 34 umfaßt zwei ringförmige Teile 34A und
34B mit verschiedenem Außendurchmesser. Diese Teile werden teilweise durch eine
Ringnut 34C getrennt. Der umlaufende Dichtring 34 ist auf die .zelle 17 aufgepaßt
und gegen die Welle durch einen O-Ring 35 abgedichtet. Der hülsenförmige Federhalter
besitzt eine Bohrung 36 und eine Gegenbohrung 37, welche den umlaufenden Dichtring
beherbergen. Der O-Ring 38 dichtet den umlaufenden Dichtring in der Gegenbohrung
37 ab;ein weiterer O-Ring 39 dichtet den umlaufenden Dichtring in der Bohrung 36
ab.
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Der umlaufende Dichtring 34 wird durch einen Antriebsstift 4O zusamnien
mit der Welle und dem Hülsen-förmigen Federhalter in Drehung gebracht. Der Antriebsstift
4O wird von der Hülse getragen und erstreckt sich in ein Loch 41, welches im umlaufenden
Dichtring vorgesehen ist. Der umlaufende Dichtring wird durch eine Kompressionsfeder
42 gegen den stationären Dichtring 23 gedrückt.
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Die Kompressionsfeder 42 sitzt in einer Federtasche 43 im Federhalter
und liegt gegen die rückwärtige Fläche 44 des umlaufenden
Dichtrings
34 an.
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Zwischen dem hülsenförmigen Federhalter 29, dem umlaufenden Dichtring
34 und der Welle 17 ist eine ringförmige Stroraungsmitteldruckkammer 45 vorgesehen.
Diese ringförraige Kammer 45 steht in Verbindung mit der Stopfbüchse 27 (der IIochdruckseite
der Einrichtung) und zwar über einen Kanal 46. Es können auch mehrere dieser Kanäle
über den Umfang der Struktur verteilt sein. Eine weitere Ringkammer 47 wird durch
die iQut 34C und die Bohrung 36 gebildet und liegt zwischen dem umlaufenden Dichtring
34 und dem Federhalter 29. Sie steht mit der Atmosphäre oder der Niedrigdruckseite
der Struktur durch einen oder mehrere radiale Kanäle 48 in Verbindung.
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Die Dichtringe 23,34 können aus jedem geeigneten Material hergestift
werden. Beispielsweise kann der stationäre Dichtring 23 aus Kohlenstoff und der
umlaufende Dichtring kann aus Edelstahl mit harter Oberfläche, durch den gepunkteten
Abschnitt 49 angedeutet, sein. Die Oberfläche des harten Abschnitts 49 bildet eine
Dichtfläche So. Die Fläche des Dichtrings 23 bildet eine Dichtfläche 51, welche
die Fläche So berührt. Eine weitere Fläche soja, die sich in axialem Abstand von
der Fläche So befindet, ist Atmosphärendruck ausgesetzt.
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Es ist zu bemerken, daß der Stopfbüchsendruck höher ist als Atmosphärendruck
und daß an der Dichtzwischenfläche, die von den Dichtflächen 5o,51 gebildet wird,
vom Außenumfang zum Innenumfang hin ein Druckabfall vorliegt.
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Ein vergrößerter Teil von Fig. 1 ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt.
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111er sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszahlen versehen.
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Außerdem wird auf Fig. 6 bezug genonunen, welche eine typische ausbalancierte
Gleitringdichtung bekannter Bauweise darstellt.
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Die Wirkungsweise und die Prinzipien der Erfindung werden im folgenden
anhand der Fig. 7 und 8 mit bezug auf die in Fig. 6 dargestellte bekannte Bauweise
erläutert.
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Fig. 6 zeigt eine bekannte Gleitringdichtung. Das umlaufende Dichtteil
ist mit 6O bezeichnet, während das stationäre oder nicht umlaufende Dichtteil mit
61 bezeichnet ist. Das Teil 6O besitzt eine Dichtfläche 62, während das Teil 61
eine die Dichtfläche 62 berührende Dichtfläche 63 besitzt.
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Der Hohlraum, der mit 64 bezeichnet ist, ist dem Stopfbüchsen-oder
EIochdruckströmungsmittel ausgesetzt; der Hohlraum 65 befindet sich auf niedrigerem
Druck. Um die gewünschte Dichtwirkung zu erzielen, ist die Flächenbelastung an den
Dichtflächen geringer als die Flächenbelastung in der Stopfbüchse. Die Verringerung
der Flächenbelastung an den Dichtflächen wird durch das Verhältnis zweier Flächen
erzielt, d.h., dem Verhältnis aus der Anliegefläche (derjenigen Zone der Fläche
62, die durch die Differenz von Rl und R2 gebildet wird) zu der effektiven Fläche.
Letzteres ist die Zone an der Rückseite des Teils 6O, welche durch die Differenz
von R2 und R3 gebildet wird. Die Anliegefläche kann außerdem
als
die Kontaktzone zwischen der umlaufenden und der stationären Fläche 62 bzw. 63 definiert
werden. Die effektive Fläche ist die Zone, auf welchen der Stopfbüchsendruck wirkt,
und so die beiden Dichtflächen in Berührung miteinander hält. Bei einer aushalancierten
Dichtung ist die effektive Fläche immer klciner als die Anliegefläche, was zu einer
reduzierten Flächenbelastung der Dichtflächen führt.
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Die Fig. 7 und 8 unterscheiden sich nur darin, daß Fig. 8 die Dichtung
während des Betriebs (übertrieben) zeigt. Entsprechende Bezugszahlen bezeichnen
entsprechende Teile. Es gibt sieben Flächen, die mit A, Al, 13, Dl, B2, C und Cl
bezeichnet sind. Die Flachen A und Al (auf gegenüberliegenden Seiten von 34A) sind
die Flächen zwischen den Radien 24 und R5 und sind gleich. Die Flächen B, Dl und
B2 sind ehenfalls gleich; sie sind die Flächen zwischen den Radien R5 und R6. Die
Flächen C und Cl sind die Flächen zwischen den Radien R6 und R7.
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Der Stopfbüchsendruck in der Kammer 45 wirkt auf die Flächen Bl und
Cl an der rückwärtigen Fläche 44 des umlaufenden Dichtrings 34. Am anderen Ende
des umlaufenden Dichtrings 34 wirkt der Stopfbüchsendruck auf die Flächen A und
B radial außerhal') der Berührungsflächen So und 51. Da die Flächen 13 und 131 gleich
sind und gleiche Drucke in entgegengesetzter Richtung wirken, heben sich diese Kräfte
auf, was die Axialbewegung des umlaufenden Dichtrings 34 angeht.
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Der Stopfbüchsen-druck, der auf die Fläche A wirkt, während Atmosphärendruck
(oder ein Druck, der niedriger als der Stopfbüchsendruck
ist und
hier nur zu Beschreibungszwecken als Atmosphärendruck angesprochen wird) auf die
Fläche Al wirkt, führt zu einer positiven Kraft, die (in der Zeichnung) nach rechts
auf den umlaufenden Dichtring 34 einwirkt. Der Atmosphärendruck, der auf die Fläche
Al in der Kammer 47 wirkt, wird durch die radialen Kanäle 48 aufrechterhalten, welche
mit der Niedrigdruckseite der Gleitringdichtung kommunizieren.
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Bei der Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den
Fig. 7A und 8A dargestellt ist, ist die effektive Fläche gleich der Differenz zwischen
den Flächen Cl und A. Die Anliegefläche ist gleich der Fläche C. Der Stopfbüchsendruck
wirkt auf die Flächen A und Cl. Die ausbalancierte oder Flächenbelastung ist gleich
dem Verhältnis der Flächen (Cl - A).
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C Wenn z.B. ein Balanceverhältnis von o,75 in der Dichtung gewünscht
wird, muß A gleich o,25 sein, wenn C gleich 1 ist. Bei dieser Flächenkombination
beträgt die Flächenbelastung an den Berührungsflächen So und 51 o,75 des Stopfbüchsendrucks.
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In Fig. 8 ist der linke Teil 34A der umlaufenden Ringdichtung 34 gekippt
oder verformt gezeigt. Er weist eine konvexe Konfiguratiofl an der Dichtfläche So
auf. Das Ausmaß der Konvexität kann durch die Flächen A und B und die Tiefe der
Nut 34C oder den Radius 8, welcher die Nut definiert, geregelt werden.
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Das Ausmaß der Konvexität der Dichtfläche So bestimmt die Leckrate
durch
die Dichtung. Ein Lecken von Strömungsmittel über die Dichtflächen wird zur Schmierung
der relativ zueinander ululaufenden Teile und zur Kühlung der Dichtflächen erwünscht.
Wenn die Konvexität der Dichtfläche So groß ist, ist auch die Leckrate groß, da
der Stopfbüchsendruck tiefer zwischen die Dichtflächen So und 51 eindringen kann.
Wenn umgekehrt die Konvexität gering ist, ist die Leckrate klein. Im tatsächlichen
Gebrauch ist die Konvexität der Dichtfläche So sehr gering, größenordnungsgemäß
einige Millionstel cm.
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Aufgrund dieser ;4merkmale kann eine Dichtung mit einer bestimmten
erwünschten Leckrate gebaut werden, z.ß. indem die Tiefe der Nut 34C und die Flächen
A, ß, C und Cl entsprecnend gewählt werden.
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Die Fig. 7A und 8A entsprecilen im wesentlichen den Fig. 7 und 8,
wobei jedoch eine abgestufte Welle 17 verwendet wird. Die Machen C und Cl sind gleich.
Fig. lA ist eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform von Fig. 1, bei der dieselben
Bezugszeichen verwendet werden, sie unterscheidet sich von Fig. 1 durch die Ahwesenheit
der Nut 47. Der Dichtring 34 besitzt jedoch Teile mit verschiedenen Durchmessern.
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Fig. 3 stellt eine abgewandelte Gleitringdichtung dar, bei welcher
der höhere Strömungsmitteldruck radial innerhalb der Dichtringe vorliegt. Es ist
ein zylindrisches Gehäuse 8O gezeigt, welches eine Welle 81 umgibt und zusammen
mit einem ringf;irmigen Federhalter 82 der stationären Dichtringanordnung 83 eine
Stopfbüchse
84 bildet.
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Der Federhalter 82 ist mit de Gehäuse 3O über Bolzen 85 verbunden,
welche in Gewindebohrungen 86 in einem Flansch 87 des Ge-.läuse 8O eingeschraubt
sind und durch Bohrungen 88 in einem Klemmring 89 verlaufen. Geeignete O-Ringdichtungen
sind vorgesehen, welche die Teile 8O, 32 89 gegeneinander abdichten.
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Der Federhalter 82 ist mit einem ersten Abschnitt 9o mit verringertem
Durchmesser und einem zweiten Abschnitt 91 mit verringertem Durchmesser ausgebildet.
Der Abschnitt 9o und der Klemmring 89 bilden einen Hohlraum 92, der über einen oder
mehrere radiale Kanäle 93, die in den Halter 82 und durch diesen bis zu dessen innerem
Teil gebohrt sind, mit der Stopfbüchse 84 kommuniziert.
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Die Dichtanordnung 83 umfaßt außerdem einen Dichtring 94 mit einem
ringfönnigen Abschnitt 94A, der im Hohlraum 92 aufgenommen wird, und einem größeren
ringfönnigen Abschnitt 94B, dessen Inneres den Abschnitt 91 mit verringertem Durchmesser
des Federhalters berührt. Der Dichtring 94 ist mit einer Ringnut 94C versehen, wodurch
ein Hohlraum 95 gebildet wird. Der Hohlraum 95 kommuniziert mit der Niedrigdruckseite
der Dichtung (die sich auf Atmosphärendruck befinden kann) über einen oder mehrere
radiale Kanäle 96. O-Ringdichtungen 97, 98 und 99 dichten diesen Dichtring 94 gegen
den Federhalter 82 und den Klemmring 89 ab. Spiralfedern loo befinden sich in Taschen
lol am Federhalter 82 und drücken den Dichtring 94 in der Zeichnung nach links.
Geeignete
Antriebsstifte 102 koppeln den Dichtring an den Federhalter
82 und damit ans Gehäuse 80. Dadurch wird sichergestellt, daß sich der Dichtring
nicht dreht.
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Außerdem ist eine umlaufende Dichtringanordnung vorgesehen, die insgesamt
mit 103 gekennzeichnet ist. Die Anordnung 103 umfaßt zwei Ringe 104 und 105, die
mit der Welle 81 durch eine Einstellschraube 106 verbunden sind. Diese besitzt einen
Anscalagpunkt 107, der in einem Loch 1o8 in der Welle 81 aufgenommen wird.
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in Sprengring 1o9 paßt in eine Nut llo in der Welle 81 und in einen
Rücksprung 111 im Ring 104. Er verhindert eine Axialbewegung der Anordnung. Die
Ringe 104 und 105 bilden einen axial offen endenden Hohlraum 112, welcher den umlaufenden
wic.ltring 113 aufnimmt. O-Ringdichtungen 114,115 dichten den Ring 104 gegen die
Welle 81 und den Dichtring 113 im Hohlraum 112 ab. Der Dichtring 113 besitzt eine
Dichtfläche 116, welche die Dichtfläche 117 des Dichtrings 94 berührt. Die Dichtfläche
117 kann aus demselben Material sein wie die Fläche 50 in der Ausführungsform nach
Fig. 1.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 funktioniert ebenso wie die Ausführungsform
nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß der Fluß des Hochdruck- oder Stopfbüchsenströmungsmittels
zur Niedrigdruckseite radial nach außen über die Dichtflächen anstatt radial nach
innen über diese hinweg stattfindet.
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Die Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung findet insbesondere
als
Regeleinrichtung Verwendung, welche den Druck in einer Dichtkammer bei sehr viel
geringerem Druck als dem Stopfbuchsendruck regelt. Als solche ist sie insbesondere
bei Verwendung in einer Tandem-Dichtungsanordnung geeignet. Solche Tandemanordnungen
sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. hier ist eine Dichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Gleitringdichtungen herkömmlicherer Bauweise kombiniert. Fig. 4 zeigt
eine axiale Tandemanordnung, wogegen Fig. 5 eine radiale Tandemanordnung darstellt.
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In Fig. 4 ist ein mehrteiliges Gehäuse 130 gezeigt. Es umfaßt geeignet
miteinander verbundene Gehäuseteile, die durch einen Bolzen zusam,lengehalten werden.
Das Gehäuse umgibt eine Welle 132.
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Das Gehäuse ist so gebaut, daß in Abstand befindliche Hohlräume 133,134
gebildet werden. Der hohlraum 133 ist dem Stopfbuchsendruck ausgesetzt; der Hohlraum
134 ist einem Strömungsmitteldruck ausgesetzt, der zwischen Atmosphärendruck und
dem StopEnuchsendruck liegt. Ein Ende des Gehäuses (in der Zeichnung links) ist
dem niedrigsten Strömungsmitteldruck, d.h. beispielsweise Atmosphärendruck ausgesetzt.
Die Gehäuseteile sind gegeneinander durch geeignete O-Ringdichtungen abgedichtet.
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Eine Gleitringdichtung 135, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut
ist, befindet sich im Hohlraum 133. Eine Gleitringdichtung 136 herkömmlicherer Bauweise
ist stromab (d.h., vom höheren Druck in Richtung auf den niedrigeren Druck) im Hohlraum
134 angeordnet.
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Die Gleitringdichtung 135 umfaßt ein nicht umlaufendes oder stationäres
Dichtteil 137, welches durch einen O-Ring 138 an seinem Umfang gegenüber dem Gehäuse
abgedichtet ist, und eine umlaufende Dichtringanordnung 139 . Die umlaufende Dichtringanordnung
umfaßt einen hülsenförmigen Federhalter 140, der ebenso wie der Federhalter 29 in
der Ausführungsform nach Fig. 1 gebaut ist. Der Federhalter ist durch eine Einstellschraube
141 mit der Welle 132 verbunden und nimmt den umlaufenden Dichtring 142 auf. Der
Dichtring 142 wird auf den stationären Dichtring 137 durch mehrere über den Umfang
verteilte Spiralfedern 143 gedrückt. Diese liegen gegen die Rückseite des Rings
142 an und werden jeweils in Bohrungen oder Federtaschen 144 im Federhalter 140
aufgenommen. Antriebsstifte 145 bewirken die Drehung des Dichtrings 142 zusammen
mit dem Federhalter 140 und der Welle 132. Geeignete O-Ringe dichten den Dichtring
142 gegenüber dem Federhalter 140 bzw. der Welle 132 ab. Die Dichtringe 137 und
142 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Beispielsweise kann
der stationäre Dichtring 137 aus Kohlenstoff und der umlaufende Dichtring kann aus
Edelstahl mit einer gehärteten Verkleidung, die durch den gepunkteten Abschnitt
angedeutet ist, sein. Die Dichtringe besitzen die einander berührenden Dichtflächen
146 bzw. 147.
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Zwischen dem Federhalter 140 und dem umlaufenden Dichtring 142 ist
eine ringförmige Druckkammer 148 vorgesehen, welche mit dem Stopfbüchsenhohlraum
133 über einen oder mehrere radiale Kanäle
149 kommuniziert.
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Der umlaufende Dichtring ist so gebaut, daß er Abschnitte 142A und
142B mit verschiedenen Durchmessern besitzt, die teilweise durch eine radiale Nut
142C getrennt sind. Diese bildet eine ringförmige Druckkammer 150, welche über einen
oder mehrere radiale Kanäle 151 und axiale Kanäle 152 und 153, die den Dichtringen
142 bzw. 137 zugeordnet sind. mit dem Hohlraum 134 auf niedrigerem Druck kommuniziert.
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Die Dichtung 136 umfaßt eine ausbalancierte Gleitringdichtung mit
einem stationären Dichtring 160, der durch einen O-Ring 161 gegenüber dem Gehäuse
130 abgedichtet ist, und eine umlaufende Dichtringanordnung 162. Die Anordnung 162
umfaßt einen Dichtring 163, der in geeigneter Weise an der Welle 132 befestigt ist
, so daß er sich mit dieser dreht. Die Befestigungseinrichtung für den Dichtring
163 umfaßt eine Hülse 164, welche die Welle 132 umgibt. Sie ist durch eine Einstellschraube
165, welche einen Anschlagpunkt 166 besitzt, der in eine Öffnung 167 in der Welle
132 paßt, mit der letzteren drehverbunden. Ein O-Ring 168 dichtet die Hülse 164
gegenüber der Welle 132 ab. Ein tassenförmiger Federhalter 169 ist mit der Hülse
164 und der Welle 132 durch einen Kragen 170 und die Antriebsstifte 171 drehverbunden.
Die Antriebsstifte erstrecken sich in axiale Schlitze 172 im Halter 169.
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Eine tassenförmige Dichtung 172 ist in einem Sitz 173 im Dichtring
163
angeordnet und berührt die Hülse 164; die Dichtung wird in den Sitz 173 und die
Ilülse 164 durch einen keilartigen Aufweiter 174 gedrückt. Eine Spiralfeder 175
umgibt die Hülse 164 und befindet sich zwischen dem Aufweiter 174 und dem Kragen
170. Sie drückt den Aufweiter 174 auf die Dichtung 172 zu. Vorsprünge 175A am Dichtring
163 greifen in Schlitze 172 ein und bewirken eine Antriebsverbindung zwischen Dichtring
163 und der pulse 164.
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Die Dichtringe 160 und 163 besitzen einander berührende Dichtflächen
176 bzw. 177; sie können aus jedem geeigneten .laterial hergestellt sein. Beispielsweise
kann der stationräe Dichtring 160 aus Kohlenstoff und der umlaufende Dichtring 163
aus Edelstahl mit einem gehärteten Üterzug hergestellt sein. Die Rückseite des Dichtrings
160 ist dem niedrigsten Strömungsmitteldruck im System ausgesetzt, der z.B. Atmosphärendruck
sein kann. Ein Hohlraum 178 ist hinter den' Dichtring 160 vorgesehen; ein Hohlraum
179 befindet sich zwischen dem Ende der Hülse 164 und einem Teil der Rückseite des
Dichtrings 163. Die Hohlräume kommunizieren durch axiale Kanäle 180 und 181 in den
Ringen 160 bzw. 163.
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Die Dichtung 135 arbeitet ebenso, wie dies anhand der Fig. 1 und 2
beschrieben wurde. Der Strömungsmitteldruck im Hohlraum 134 liegt dabei zwischen
demjenigen in der Stopfbüchse 133 und den jenigen im Hohlraum 178.
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der Bei/Ausführungsform der Fig. 4 ist eine axiale Tandem-Dichtung
dargestellt.
Wenn die Dichtungsanordnung 186 stärker leckt als die Dichtungsanordnung 135, sinkt
der Strömungsmitteldruck, welcher die Dichtung 136 in der Kammer 134 umgibt, ab.
Dadurch sinkt auch der Strömungsmitteldruck in der Kammer 150 (welcher mit demjenigen
in der Kammer 134 übereinstimmt). Der Druck in der Stopfbüchse 133 bleibt dabei
im wesentlichen konstant. Die Druckdifferenz zwischen der Kammer 150 und der Stopfbuchse
erhöht sich.
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Dies vergrößert die Konvexität der Fläche 147 am Abschnitt 142A des
umlaufenden Dichtrings 142, was wiederum die Leckrate über die Dichtung 135 erhöht.
Wenn umgekehrt die Dichtung 135 stärker leckt als die Dichtung 136, erhöht sich
der Druck, der die Dichtung 136 im Hohlraum 150 umgibt. Dies verringert die Druckdifferenz
zwischen dem Hohlraum 150 und der Stopfbüchse im Hohlraum 133.
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Die Konvexität der Fläche 147 des umlaufenden Dichtringabschnitts
142A wird kleiner,wodurch das Lecken durch die Dichtung 135 verringert wird.
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Diese Dichtung kann eine gleichmäßige Aufteilung des Hauptdrucks auf
die beiden Dichtungen 135,136 aufrecht erhalten, so daß jede bei ca. der Hälfte
des Haupt- oder Stopfbüchsendrucks arbeitet.
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Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Anordnung aus
radial zueinander liegenden Tandemgleitringdichtungen 200 und 201.
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Die Dichtung 201 ist ähnlich der Dichtung gebaut, die in den Fig.
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1 1 und 2 gezeigt ist. Die Anordnung umfaßt ein mehrteiliges Gehäuse
202, dessen Teile durch Bolzen 203 verbunden sind. Das Gehäuse
besitzt
eine Öffnung, welche eine Kammer 204 bildet. Diese kommuniziert mit der Stopfbüchse
und ist dem Stopfbüchsendruck ausgesetzt. Eine abgestufte Welle 205 verläuft durch
das Gehäuse 202 und durch die Kammer 204. Die Dichtungen 200 und 201 teilen eine
stationäre Dichtringanordnung. Diese umfaßt einen Rückring 206 und einen Dichtring
207, der über einen oder mehrere Antriebsstifte 208 am Gehäuse befestigt ist. Die
Antriebsstifte 208 sind in den Ring 207 eingepaßt und erstrecken sich jeweils in
einen Schlitz 209 im Gehäuseteil 202. Der Dichtring 207 ist mit zwei ringförmigen
Dichtflächen 210 und 211 versehen die durch eine Ringnut 212 voneinander getrennt
sind. Der Rückring 206 ist gegenüber dem Gehäuse durch einen O-Ring 213 abgedichtet.
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Die Dichtungsanordnung 200 (welche die radial innenliegende Dichtungsanordnung
ist) umfaßt zusätzlich zu einem Teil der stationären Dichtungsanordnung und der
Dichtfläche 210 einen umlaufenden Dichtring 214. Dieser besitzt eine Dichtfläche
215, welche die Dichtfläche 210 berührt, und einen nach hinten verlaufenden rohrförmigen
Abschnitt 216, der zusammen mit der Welle 205 einen Hohlraum 217 bildet. Der Abschnitt
216 besitzt einen Ringsitz 218, der eine tassenförmige U-Dichtung 219 aufnimmt.
Diese wird durch einen keilförmigen Aufweiter 220 in Dichtberührung gegen den Sitz
218 und die Welle 205 gedrückt. Der Aufweiter 220 ist Teil eines rohrförmigen Federhalters
220A, der mehrere Schlitze besitzt, in woche Vorsprünge 221 des rohrförmigen Teils
216 hineinragen. Der Aufweiter 220 wird durch eine Spiralfeder 222 gegen die Dichtung
219 gedrückt, welche die Welle 205 zwischen dem Aufweiter und einem Kragen 223 umgibt.
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Antriebsstifte 224 koppeln den Kragen mit dem rohrförmigen Teil 221
und koppeln damit den Dichtring mit der Welle, so daß sie gemeinsam umlaufen.
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Die radial außerhalb angeordnete Dichtungsanordnung 201 umfaßt einen
umlaufenden Dichtring 230, welcher den Dichtring 214 umgibt. Er besitzt zwei Abschnitte
230A und 230B, die teilweise durch einen Hohlraum 230C getrennt sind. Der Dichtring
230 ist durch O-Ringe gegenüber dem zylindrischen Gehäuse 231 abgedichtet, das seinerseits
durch eine oder mehrere Einstellschrauben 232 am Abschnitt 216 des Dichtrings 214
befestigt ist.
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Der Dichtringabschnitt 230B ist gegenüber dem Dichtring 214 durch
eine O-Ringdichtung abgedichtet. Ein Hohlraum 233 hinter dem Abschnitt 230B ist
über einen oder mehrere radiale Kanäle 234 dem Stopfbüchsendruck ausgesetzt. Eine
Mehrzahl von Spiralfedern 235 ist in Federtaschen 236 im Teil 214 eingepaßt und
drückt den Dichtring 230 auf den Dichtring 207 zu. Geeignete Antriebsstifte 237
koppeln den Dichtring 230 mit dem Dichtring 214, so daß sie alle zusammen mit der
Welle umlaufen.
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Der Hohlraum 230C, der zum Teil die Dichtringabschnitte 230A und 230B
trennt, ist einem mittleren Druck über einen Kanal 238 ausgesetzt, der mit der Ringnut
212 kommuniziert. Auch in dieser liegt der mittlere Druck vor. Der Abschnitt 230A
des Dichtrings 230 besitzt eine Dichtfläche 240, welche die Fläche 211 am Dichtring
207 berührt. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen können die Dichtringe
aus jedem geeigneten Material, beispielsweise
der eine aus Kohlenstoff
und der andere aus Edelstahl.
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und einem gehärteten Oberzug, hergestellt sein.
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Die Wirkungsweise der radialen Tandem-Dichtungsanordnung, die in Figur
5 gezeigt ist, entspricht im wesentlichen derjenigen der axialen Tandem-Dichtungsanordnung,
die in Figur 4 dargestellt ist.
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Sie braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Es genügt anzumerken,
daß der niedrigste Druck im Hohlraum 217 und in dem Ringraum zwischen der Welle
und den Bauteilen 206,207 und 214 vorliegt.
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L e e r s e i t e