DE2647016C2

DE2647016C2 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2647016C2
Application number: DE19762647016
Authority: DE
Inventors: Winfred John Whittier Calif. Wiese
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1976-10-18
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2647016A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Dabei geht die Erfindung von einer bekannten Gleitringdichtung (US-PS 34 33 489) aus, bei der die Ringnut mit einem sich in der Gleitfläche bildenden Mitteldruck über Bohrungen verbunden ist. Damit kann der axial verschiebbare Gleitring eine Verformung erleiden, die eine keilförmige Öffnung des Dichtspaltes zum abzudichtenden Medium hin bewirkt. Dadurch läßt sich bei hohen Drücken bzw. bei Drucksteigerungen eine bessere Schmierung des Dichtspaltes ermöglichen. Es ist ferner bekannt, die Anpreßkraft des mit dem Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagten Gleitrings auf die Dichtfläche im Dichtspalt dadurch zu verringern, daß die effektive Fläche verringert wird, auf weiche der abzudichtende Druck einwirkt. Dies kann dadurch geschehen, daß man eine Teilfläche, die auf der dem Dichtspalt abgekehrten Seite des mit dem abzudichtenden Druck beaufschlagten Gleitrings liegt mit einen niederen Druck beaufschlagt Hierzu bedarf es > einer Kammer, für die ein Absatz auf der Welle erforderlich ist. sei es in Form eines Wellenbundes oder eine auf die Welle aufgezogenen Hülse.

Schließlich ist es auch bekannt (US-PS 31 44 253) eine Ringnut im feststehenden Gleitring mit der Niederdruckseite zu verbinden. Bei der bekannten G'eitringdichtung sind jedoch die Abmessungen der Dichtflächen so gewählt, daß mit steigenden Drücken sich keine Druckentlastung im Dichtspalt einstellt sondern vielmehr die beiden Gleitringe noch fester aneinander ι 5 gedruckt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, die eine verbesserte Druckentlasung, insbesondere beim Abdichten sehr hoher Drücke zeigt, und die zum Einbau insbesondere in Verbindung mit einer weiteren Gleitringdichtung baulich besonders geeignet ist

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die getroffenen Maßnahmen weist die Gleitringdichtung eine Druckentlastung auf, bei der die Verformung des einen Gleitrings, die eine keilförmige Öffnung des Dichtspaltes zum abzudichtenden Medium hin bewirkt dadurch erfolgt, daß durch die unterschiedlichen Durchmesser der beiden Ringabschnitte des einen JO Gleitrings eine in axialer Richtung auf den verschiebbaren Gleitring wirkende Entlastungskraft hervorgerufen wird. Dies läßt sich in einfacher baulicher Weise erzielen, ohne daß es eines Wellenbundes bedarf. Deshalb eignet sich die erfindungsgemäße Dichtung auch insbesondere zum Einbau in Tandemdichiungen. sei es daß in axialer Richtung zwei Dichtungen hintereinander oder in radialer Richtung nebeneinander angeordnet werden. In allen Fällen ist die Ringkammer zwischen den beiden Ringabschnitten des Gleitrings mit dem Raum niederen Druckes, also in der Regel Atmosphärendruck, direkt verbunden. Damit sind die Druckverhältnisse in der Ringkammer konstant

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Gleitringdichtung bei der der abzudichtende Druck radial außerhalb des Dichtspaltes herrscht,

Fig. IA einen Längsschnitt durch eine Gleitringdichtung ähnlich F i g. 1 mit abgeänderter Ringnut.
5n F i g. 2 einen Schr.it? längs der Linie H-II in Fig. 1.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Gleitringdichtung, bei der der abzudichtende Druck radial innerhalb des Dichtspaltes herrscht,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch zwei axial hintereinanderliegende Gleitringdichtungen,

F i g. 5 einen Schnitt durch zwei radial nebeneinanderliegende Gleitringdichtungen.

F i g 6 einen schematisierten Teilschnitt durch eine bekannte, druckentlastete Gleitringdichtung,
bo F i g. 7 einen Teilschnitt durch die in F i g. 1 gezeigten Gleitringe,

Fig.8 einen Schnitt ähnlich Fig.7 jedoch unter Druckbelastung der Dichtung,

Fig.7A einen Schnitt durch die Gleitringe in einer b5 abgewandelten Ausführungsform

Fig.8A einen Schnitt durch die Gleitringe gemäß F i g. 7A im belasteten Zustand.

In den F i g. 1 und 2 ist am Gehäuse 10 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 am Gehäuse -"erteilt- Der Flansch 11 besitzt eine Öffnung 15; das Gehäuse 10 hat eine entsprechende Öffnung !6. Eine Welle 17 verläuft durch die Öffnungen 15 und 16; sie ist durch geeignete Lager (nicht gezeigt) drehbar gehaltert

Das Gehäuse 10 kann ein Pumpengehäuse sein; die Welle 17 kann an ihrem inneren, rechten Ende ein Pumpenflügelrad tragen.

Der Flansch 11 ist am Gehaus«. 20 durch ein.. O-Ringdichtung IS statisch abgedichtet.

Der Flansch 11 trägt eine stationäre GL:« .,iganordnung, die durch die Gesamtbe/upszar· 19 =-.kennzeichnet ist. Diese stationäre G!e''^:ringan_.u.!ung enthält einen Stützring 20. der sich ί«"--.. π eine ringförmige Schulter 21 am Flansch 51 '^vjt0tzt und gegen den Flansch durch einen O · nf 22 abgedichtet ist. Ein feststehender Gieitring 23 Uo₆I gegen den Stützring 20 an. Der Stützring besitzt eine geläppte Fläche 24. die einer geläppten Fläche 25 am Gleitring gegenüberliegt. Dies ergibt eine fiüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Stützring und dem Gleitring. Am Flansch 11 ist ein Keil 26 befestigt der in eine Keilnut im Gleitring 23 eingreift Dadurch w ird die Drehung des Gleitrings 23 verhindert

Das Gehäuse 10 bildet eine Stopfbuchse 27. in der eine umlaufende Gleitringanordnung untergebracht ist. Diese ist durch die Gesamtbezugszahl 28 gekennzeichnet. Die umlaufende Gleitringanordnung wird von ό",τ Weüe 17 getragen und weist einen hülsenförmigen Federhalter 29 auf. Eine Einstellschraube 30, die in eine Bo !γϊπρ 1' im Federhalter 29 eingeschraubt ist, besitzt einen Anschiagpunkt 32, der in ein entsprechendes Loch 33 in der Welle hineinragt und den Federhalter 29 an der Weile befestigt, so daß er sich mit dieser dreht.

Ein umlaufender Gleitring 34 umfaßt zwei Ringabschnitte 34/1 und 345 mit verschiedenem Außendurchmesser. Diese Teile werden teilweise durch eine Ringnut 34c" getrennt. Der umlaufende Gleitring 34 ist auf die Welle 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 Gleitring beherbergen. Der O-Ring 38 dichtet den umiaufenaen Gleitring in der Gegenbohrung 37 ab; ein weiterer O-Ring 39 dichtet den umlaufenden Gleitring in der Bohrung 36 ab.

Der umlaufende Gleitring 34 wird durch einen Anmebsstift 40 zusammen mit der Welle und dem Federhalter in Drehung versetzt. Der Antriebsstift 40 wird von der Hülse getragen und erstreckt sich in ein Loch 41, welches im umlaufenden Gieitring vorgesehen ist. Der umlaufende Gieitring wird durch eine Druckfeder 42 gegen den feststehenden Gleitring 23 gedruckt. Die Druckfeder 42 sitzt in einer Federtasche 43 im Federhalter und liegt gegen die rückwärtige Fläche 44 des umlaufenden G'eitrings 34 an.

Zwischen dem hülsenförmigen Federhalter 29. dem umlaufenden Gleitring 34 und der Welle 17 ist eine ringförmige Strömungsmitteldruckkammer 45 vorgesehen. Diese ringförmige Kammer 45 steht über einen Kanal 46 in Verbindung mit der Stopfbuchse 27 (der Hochdruckseite der Einrichtung). Es können auch mehrere dieser Kanäle über den Umfang verteilt sein. Eine weitere Ringkammer 47 wird durch die Nut 34C und die Bohrung 36 gebildet und liegt zwischen dem umlaufenden Gleitring 34 und dem Federhalter 29. Sie steht mit der Atmosphäre oder der Niederdruckseite durch einen oder mehrere radiale Kanäle 48 in Verbindung.

-, Die Gleitringe 23, 34 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Beispielsweise kann der stationäre Gleitring 23 aus Kohlenstoff und der umlaufende Gieitring aus Edelstahl mit hart- Oberfläche, durch den gepunkteten Abschnitt 49 a eJeutet.

ίο sein. Die Oberfläche des harten Abschnitts 49 bildet eine Dichtfläche 50. Die Fläche des Dichtrings 23 bildet eine Dicntfläcne 51, we'che die Fläche 50 berührt. Eine weitere Fläche 50ä die sich in axialem Abstand von der Fläche 50 befindet, ist Atmosphärendruck ausgesetzt

ι j Es ist zu bemerken, daß der Stopfbüchsendruck höher ist als Atmosphärendruck und daß an dem Dichtspalt, der von den Dichtflächen 50, 51 gebildet ν ird. vom Außenumfang zum Innenumfang hin ein Druckabfall vorliegt

Ein vergrößerter Teil von F i g. 1 ist in den F i g. 7 und 8 gezeigt Hier sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszahlen versehen. Außerder wird auf F i g. 6 bezug genommen, welche eine drurkkompensi?rte Gleitringdichtung bekannter Bauweise darstellt.

2Ϊ Die Wirkungsweise und die Prinzipien der Erfindung weHen im folgenden anhand der F i g. 7 und 8 mit bezug iri:f di in Fig. 6 dargestellte bekannte Bauweise erlä-Jtert

Fig. 6 zeigt eine bekannte Gleitringdichtung. Der

3<i umlaufende Gleitteil ist mit 60 bezeichnet, während der feststehende Gleitteil mit 61 bezeichnet ist. Die Dichtflächen sind mit 62, bzw.63 bezeichnet

Der Hohlraum 64 steht unter Hochdruck und der Hohlraum 65 befindet sich auf niedrigerem Druck. Um die gewünschte Üichtwirkung zu erzielen, ist die Flächenbelastung an den Dichtflächen geringer als die Flächenbelastung in der Stopfbuchse. Die Verringerung der Flächenbelastung an den Dichtflächen wird durch das Verhältnis zweier Flächen erzielt d. h„ dem Verhältnis aus der Berührungsfläche (derjenige bereich der Fläche 62, die durch die Differenz von R 1 und R 2 gebildet wird) zu der effektiven Fläche. Letztere ist der Bereich auf der Rückseite des Gleitrings 60. welcher durch die Differenz von R 2 und R 3 gebi'det wird. Die Berührungsfläche kann außerdem als die Kontaktzone zwischen den Dichtflächen 62 bzw. 63 definier; werden. Die effektive Fläche ist die Zone, auf welchen der Stopfbüchsendruck wirkt, und so die beiden Dichtflä chen in Berührung miteinander hält. Bei einer kompensierten Dichtung ist die effektive Fläche immer kleiner als die Berührungfläche, was zu einer verringerten Flächenbelastung der Dichtflächen führt.

Die F i g. 7 und 8 unterscheiden sich nur darin, daß Flg.8 die übertrieben dargestellte Verformung der Dichiuiig während des Betriebs zeigt. Entsprechende Bezugszahlen bezeichnen entsprechende Teile. Es gibt sieben Flächen, dit mit A. A 1. B. B 1, B 2. C und Cl bezeichnet sind. Die Flächen A und A1 (auf gegenüberliegenden Seiten von 34/4) sind die Flächen

wi zwischen den Kadien /74 und R 5 und sind gleich. Dit Flächen B, Bi und B2 sind ebenfalls gleich; sie sind die Flächen zwischen den Radien R 5 und R 6. Die Flächen Cund CX sind die Flächen zwischen den Radien/? 6 und RT.

Der Stopfbüchsendruck in der Kammer 45 wirkt auf die Flächen Bi und Cl an der rückwärtigen Fläche 44 des umlaufenden Gleitrings 34, Am anderen Ende des umlaufenden Gleitrings 34 wirkt der Stopfbüchsendruck

auf die Flächen A und B radial außerhalb der Berührungsflächen 50 und 51. Da die Flächen B und B1 gleich sind und gleiche Drucke in entgegengesetzter Richtung wirken, heben sich diese Kräfte auf, was die Axialbewegung des umlaufenden Dichtrings 34 angeht. Der StopfbOchsendruck, der auf die Fläche A wirkt, während Atmosphärendruck (oder ein Druck, der niedriger als der Stopfbüchsendruck ist und hier nur zu Beschreibiirigszweckcn als Atmosphärendruck angesprochen wird) auf die Fläche A 1 wirkt, führt zu einer positiven Kraft, die (in der Zeichnung) nach rechts auf am umlaufenden Gleitring 34 einwirkt Der Atmosphärendruck, der auf die Fläche A 1 in der Kammer 47 wirkt, wird durch die radialen Kanäle 48 aufrechterhalten, welche mit der Niedrigdruckseitc der Gleitringdichtung kommunizieren.

Bei der Dichtung gemäß der Erfindung, wie sie in den F ι g. 7 A und 8A dargestellt ist. ist die effektive Fläche gleich der Differenz zwischen den Flächen Cl und A. Die Berührungsfläche ist gleich der Fläche C. Der Stopfbüchsendruck wirkt auf die Flächen A und C1. Die Flächenbelastung ist gleich dem Verhältnis der Flächen Ci-A

Wenn z. B. ein Balanceverhältnis von 0.75 in der Dichtung gewünscht wird, muß A gleich 025 sein, wenn Cgieich 1 ist Bei dieser Flächenkombination beträgt die Flächenbelastung an den Berührungsflächen 50 und 51 nur 0,75 des Stopfbüchsendrucks.

In Fig.8 ist der linke Ringabschnitt 34/4 des umlaufenden Gleitrings 34 verformt gezeigt Er weist eine konvexe Konfiguration an der Dichtfläche 50 auf. Das Ausmaß der Konvexität kann durch die Flächen A und B und die Tiefe der Nut 34Coder den Radius R% für die Nuttiefe eingestellt werden.

Das Ausmaß der Konvexität der Dichtfläche 50 bestimmt den Leckfli'ß durch die Dichtung. Ein Lecken von Strömungsmittel über die Dichtflächen ist zur Schmierung der relativ zueinander umlaufenden Gleitringe und zar Kühlung der Dichtflächen erwünscht Wenn die Konvexität der Dichtfläche 50 groß ist ist auch der Leckfluß groß, da der Siopfbüchsendruck tiefer zwischen die Dichtflächen 50 und 51 eindringen kann. Wenn umgekehrt die Konvexität gering ist ist die Leckrate klein. Im tatsächlichen Gebrauch ist die Konvexität der Dichtfläche 50 sehr gering, größenordnungsgemäß einige Millionstel cm.

Aufgrund* dieser Merkmale kann eine Dichtung mit einem bestimmten Leckfluß gebaut werden, z. B. indem die Tiefe der Nut 34Cund die Flächen A, B. Cund Ci entsprechend gewählt werden.

Die F · g. 7A und 8A entsprechen im wesentlichen den F i g. 7 und 8. woLei jedoch eine abgestufte Welle 17 verwendet wird. Die Flächen C und Cl sind gleich. F i g. 1A ist eine geringfügig abgewandelte Ausführuagsfonn von Fig. 1, bei der dieselben Bezugszeichen verwendet werden; sie unterscheidet sich von Fig. 1 durch die Abwesenheit der Nut 47. Der Gleitring 34 besitzt jedoch Teile mit verschiedenen Durchmessern.

F i g. 3 stellt eine abgewandelte Gleitringdichtung dar, bei welcher der höhere Strömungsmitteldruck radial innerhalb der Gleitringe ansteht. Es ist ein zylindrisches Gehäuse 80 gezeigt welches eine Welle 81 umgibt und zusammen mit einem ringförmigen Federhalter 82 der stationären Gleitringanordnung 83 eine Stopfbüchse 84 bildet.

Der Federhalter 82 ist mit dem Gehäuse 80 über Bolzen 85 verbunden, welche in Gewindebohrungen 86 in einem Flansch 87 des Gehäuses 80 eingeschraubt sind und durch Bohrungen 88 in einem Klemmring 89 verlaufen. Geeignete O-Ringdichtungen sind vorgesehen, welche die Teile 80, 82, 89 gegeneinander abdichten. Der Federhalter 82 ist mit einem ersten Abschnitt 90 mit verringertem Durchmesser und einem zweiten Abschnitt 91 mit verringertem Durchmesser ausgebildet Der Abschnitt 90 und der Klemmring 89 bilden einen Hohlraum 92, det 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.

Die Gleitringanordnung 83 umfaßt außerdem einen Gleitring 94 mit einem Rtngabschnilt 94/4. der im Hohlraum 92 aufgenommen wird, und einem größeren Ringabschnitt 94B. dessen Inneres den Abschnitt 91 mit verringertem Durchmesser des Federhalters berührt. Der Gleitring 94 ist mit einer Ringnut 94C versehen, wodurch ein Hohlraum 95 gebildet wird. Der Holraum

2» 95 kommuniziert mit der Niederdruckseite der Dichtung (die sich auf Atmosphärendruck befinden kann) über einen oder mehrere radiale Kanäle 96. O-Ringdichtungen 97,98 und 99 dichten diesen Gleitring 94 gegen den Federhalter 82 und den Klemmring 89 ab. Spiralfedern 100 befinden sich in Taschen 101 am Federhalter 82 und drücken den Gleitring 94 in der Zeichnung nach links. Geeignete Antriebsstifte 102 koppeln den Gleitring an den Federhalter 82 und damit ans Gehäuse 80. Dadurch wird sichergestellt daS sich der Gleitring nicht dreht.

so Äußerem ist eine umlaufende Gleitringanordnung 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 einem Anschlagpunkt 107.

i> der in einem Loch 108 in der Welle 8i aufgenommen wird. Ein Sprengring 109 paßt in eine Nut 110 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 Gleitring 113 aufnimmt O-Ringdichtungen 114,115 dichten den Ring 104 gegen die Welle 81 und den Gleitring 113 im Hohlraum 112 ab. Der Gleitring 113 besitzt eine Dichtfläche 116. welche die Dichtfläche 117 des Gleitrings 94 berührt Die Dichtfläche 117 kann aus demselben Material sein wie die Fläche 50 in der Äusführungstorm nach F i g. 1.

Die Äusführungsfornj nach F i g. 3 'funktioniert' ebenso wie die Äusführungsform nach F i g. 1 mit der

so Ausnahme, daß der Fluß des Hochdruck- oder Stopfbüchsenströmungsmittels zur Niedrigdruckseite radial nach außen über die Dichtflächen anstat* radial nach innen über diese hinweg stattfindet.

Die Dichtung findet insbesondere dort Verwendung, wo sehr hohe Drucke abgedichtet werden und ist insbesondere als Tandem-Dichtungsanordnung geeignet Solche Tandemanordnungen sind in den F i g. 4 und 5 dargestellt Hier ist eine Dichtung mit Glettringdichtungen herkömmlicherer Bauweise kombiniert Fig.4 zeigt eine axiale Tandemanordnung, wogegen Fig.5 eine radiale Tandemanordnung darstellt

In F i g. 4 ist ein mehrteiliges Gehäuse 130 gezeigt- Es umfaßt geeignet miteinander verbundene Gehäuseteile, die durch einen Bolzen zusammengehalten werden. Das Gehäuse umgibt eine Welle 132. Das Gehäuse ist so gebaut daß in Abstand befindliche Hohlräume 133,134 gebildet werden. Der Hohlraum 133 ist dem Stopfbuchsendruck ausgesetzi; der Hohlraum 134 ist einem

Strömungsmitteldruck ausgesetzt, der zwischen Atmosphärendruck und dem Stopfbuchsendruck liegt. Ein Ende des Gehäuses (in der Zeichnung links) ist dem niedrigsten Strömungsmitteldruck, d. h. beispielsweise Atmosphärendruck ausgesetzt. Die Gehäuseteile sind gegeneinander durch geeignete Q-Riiigdichtungen abgedichtet.

Eine druckentlastete Gleitringdichtung 135 befindet sich im Hohlraum 133, Eine Gleitringdichtung 136 herkömmlicher Bauweise ist stromab (d. h., vom höherer. Druck in Richtung auf den niedrigeren Druck) im Hohlraum 134 angeordnet.

Die Gleitringdichtung 135 umfaßt einer feststehenden Gleitring 137, welcher durch einen O-Ring 138 an seinem Umfang gegenüber dem Gehäus·.¹ abgedichtet ist. und eine umlaufende Gleitringanordnung 139. Die umlaufende Gleitringanordnung umfaßt einen hülsenförmigen Federhalter 140, der ebenso wie der Federhalter 29 in der Ausführungsform nach Fig.) gebaut ist. Der Federhalter ist durch eine Einstellschraube 141 mit der Welle 132 verbunden und nimmt den umlaufenden Gleitring 142 auf. Der Gleitring 142 wird auf den feststehenden Gleitring 137 durch mehrere über den Umfang verteilte Druckfedern 143 gedrückt. Diese liegen gegen die Rückseite des Gleitrings 142 an und werden jeweils in Bohrungen oder Federtaschen 144 im Federhalter 140 aufgenommen. Antriebsstifte 145 bewirken die Drehung des Gleitrings 142 zusammen mit dem Federhalter 140 und der Welle 132. Geeignete O-Ringe dichten den Gleitring 142 gegenüber dem Federhalter 140 bzw. der Welle 132 ab. Die Gleitringe 137 und 142 können aus jedem geeigneten Material hei gestellt werden. Beispielsweise kann der feststehende Gleitring 137 aus Kohlenstoff und der umlaufende Dichtring kann aus Edelstahl mit einer gehärteten Verkleidung, die durch den gepunkteten Abschnitt angedeutet ist, sein. Die Gleitringe besitzen die einander berührenden Dichtflächen 146 bzw. 147.

Zwischen dem Federhalter 140 und dem umlaufenden Gleitring 142 ist eine ringförmige Druckammer 148 vorgesehen, welche mit dem Stopfbüchsenhohlraum 133 über einen oder mehrere radiale Kanäle 149 kommuniziert

Der umlaufende Gleitring ist so gebaut, daß er Ringabschnitte 142A und 142B mit verschiedenen Durchmessern besitzt die teilweise durch eine radiale Nut 142C getrennt sind. Diese bildet eine ringförmige Druckkammer 150, weiche über einen oder mehrere radiale Kanäle 151 und axiale Kanäle 152 und 153, die den Gleitringen 142 bzw. 137 zugeordnet sind, mit dem Hohlraum 134 auf niedrigerem Druck kommuniziert

Die Dichtung 136 umfaßt eine druckentlastete Gleitringdichtung mit einem feststehenden Gleitring 160, der durch einen G-Ring 16i gegenüber dem Gehäuse 130 abgedichtet ist, und eine umlaufende Gleitringanordnung 162. Die Anordnung 162 umfaßt einen Gleitring 163, der in geeigneter Weise an der Welle 132 befestigt ist so daß er sich mit dieser dreht Die Befestigungseinrichtung für den Gleitring 163 umfaßt eine Hülse i64, weiche 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 Antriebssöfte erstrecken sich in axiale Schlitze 172 im Halter 169.

Eine tassenförmige U-Dichtung 172 ist in einem Sitz 173 im Gleitring 163 angeordnet und berührt die Hülse 164; die Dichtung wird in den Sitz 173 und an die Hülse 164 durch einen keilartigen Ring 174 gedrückt. Eine Druckfeder 175 umgibt die Hülse 164 und befindet sich zwischen dem Ring 174 und dem Kragen 170. Sie drückt den Ring 174 auf die Dichtung 172. Vorsprünge 175/4 am Gleitring 163 greifen in Schlitze 172 ein und bewirken

κι eine Antriebsverbindung zwischen Gleitring 163 und der Hülse 164.

Die Gleitringe 160 und 163 besitzen einander berührende Dichtflächen 176 bzw. 177; sie können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein. Beispielsweise kann der feststehende G'eitring 160 aus Kohlenstoff und der umlaufende Gleitring 163 aus Edelstahl mit einem gehärteten Überzug hergestellt sein. Die Rückseite des Gleitrings 160 ist dem niedrigsten S'römungsmitteldruck ausgesetzt, der z. B.

.20 Atmosphärendruck sein kann. Ein Hohlraum 178 ist hinter dem Gleitring 160 vorgesehen; ein Hohlraum 179 befindet sich zwischen dem Ende der Hülse 164 und einem Teil der Rückseite des Gleitrings 163. Die Hohlräume kommunizieren durch axiale Kanäle 180 und 181 in den Ringen 160 bzw. 163.

Die Dichtung 135 arbeitet ebenso, wie dies anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben wurde. Der Strömungsmitteldruck im Hohlraun 134 liegt dabei zwischen demjenigen in der Stopfbüchse 133 und demjenigen im

i(i Hohlraum 178.

Bei der 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 Stopfbuchse 133 bleibt dabei im wesentlichen konstant Die Druckdifferenz zwischen der Kammer 150 und der Stopfbüchse erhöht sich. Dies vergrößert die Konvexität der Fläche 147 am Ringabschnitt 142A des umlaufenden Gleitring·; 142, was wiederum den Leckfluß durch 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. Die Konvexität der Fläche 147 des umlaufenden Gleitringabschnitts 142/4

so wird kleiner, wodurch das Lecken durch die Dichtung 135 verringert wird.

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

l· i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Anordnung aus radial zueinander liegenden Tandemgleitringdichtungen 200 und 201. Die Dichtung 201 ist ähnlich der Dichtung gebaut die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist Die Anordnung umfaßt ein mehrteiliges Gehäuse 202, dessen Teile durch Bolzen 203 verbunden sind. Das Gehäuse besitzt eine Öffnung, weiche 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. Den Dichtungen 200 und 201 ist eine feststehende Gleitringanordnung gemeinsam, die einen Stützring 206 und einen Gleitring

230 217/334

207 aufweist, der über einen oder mehrere Antriebsstiflc

208 am Gehäuse befestigt ist. Die Aniriebsstifte 208 sind in den Ring 207 eingepaßt und erstrecken sich jeweils in einen Schlitz 209 im Gehäuseteil 202. Der Gleitring 207 ist mit zwei ringförmigen Dichtflächen 210 und 211 "> versehen, die durch eine Ringnut 212 voneinander getrennt sind. Der Stützring 206 ist gegenüber dem Gehäuse durch einen O-Ring 213 abgedichtet.

Die radial inncnliegende Dichtungsanordnung 200 umfaßt einen umlaufenden Gleitring 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 π

219 aufnimmt. Diese wird durch einen keilförmigen Ring

220 in Dichtberührung gegen den Sitz 218 und die Welle 205 gedrückt. Der Ring 220 ist Teil eines rohrförmigen Federhalters 220/4, der mehrere Schütze besitzt, in welche Vorsprünge 221 des rohrförmigen Teils 216 >o hineinragen. Der Ring 220 wird durch eine Druckfeder 222 gegen die Dichtung 219 gedrückt, welche die Welle 205 zwischen dem Ring und einem Kragen 223 umgibt.

Antriebsstifte 224 koppeln den Kragen mit dem rohrförmigen Teil 221 und koppeln damit den Gleitring mit der Welle, so daß sie gemeinsam umlaufen.

Die radial außerhalb angeordnete Dichtungsanordnurg 201 umfaßt einen umlaufenden Gleitring 230, welcher den Gleitring 214 umgibt. Er besitzt zwei Ringabschnitte 230/4 und 230S, die teilweise durch einen Hohl- jo raum 230C getrennt sind. Der Gleitring 230 ist durch O-Ringe gegenüber dem zylindrischen Gehäuse 231 abgedichtet, das seinerseits durch eine oder mehrere Einstellschrauben 232 am Abschnitt 216 des Gleitrings 214 befestigt ist.

Der Ringabschnitl 230ßist gegenüber dem Gleitring 214 durch eine O-Ringdichtung abgedichtet. Ein Hohlraum 233 hinter dem Ringabschnitt 2305 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 Gleitring 230 auf den Gleitring 207 zu. Geeignete Antriebsstifte 237 koppeln den Gleitring 230 mit dem Gleitring 214, so daß sie alle zusammen mit der Welle umlaufen.

Der Hohlraum 230C, der zum Teil die Ringabschnitte 230/4 und 2305 trennt, ist einem mittleren Druck übdr einen Kanal 238 ausgesetzt, der mit der Ringnut 2)2 kommuniziert. Auch in dieser Hegt der mittlere Druck vor. Der Ringabschnitt 230A des Gleitrings 230 besitzt eine Dichtfläche 240, welche die Fläche 211 am Gleitring 207 berührt.

Die Wirkungsweise der radialen Tandem-Dichtungsanordnung, die in Fig.5 gezeigt ist, entspricht im wesentlichen derjenigen der axialen Tandem-Dichtungsanordnung, die in F i g. 4 dargestellt ist. 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.

Hicr/it 7 Blatt Zeichnungen

Claims

26 Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung mit einem feststehenden und einem umlaufenden Gleitring, von denen der Gleitring, der gegenüber dem anderen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, aus einem die Dichtfläche aufweisenden ersten Ringabschnitt und einem zweiten Ringabschnitt besteht und zwischen den Ringabschnitten eine gegenüber dem Raum höheren Druckes abgedichtete und mit einem Raum niederen Druckes verbundene Ringkammer vorgesehen ist, wobei der abzudichtende Druck auf die Rückseite des 2. Ringabschnitts und zusätzlich im Gegensinn auf eine außerhalb der Dichtfläche Hegende Ringfläche des Ringabschnittes wirkt, wodurch der Ringabschnitt des Gleitrings unter dem Druck des abzudichtenden Mediums eine Verformung erleidet, die eine keilförmige Öffnung des Dichtspaltes zum abzudichtenden Medium hin bewirkt wobei die vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagte, dem Dichtspah abgekehrte Stirnfläche des zweiten Ringabschnitts-kleiner als die dem Dichtspalt zugekehrte Stirnfläche des ersten Ringabschnitts (34A) ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines radial außerhalb des Dichtspaltes (50, 51; 146, 107; 210, 211) wirkenden abzudichtenden Druckes der Außendurchmesser (R 4) des ersten Ringabschnittes (34A; 142A; 230AJ größer ist als der Außendurchmesser (R 5) des zweiten Ringabschnitts (345; 1425; 230SJ und daß im Falle enies radial innerhalb des Dichtspaltes (116, 117) wirkenden abzudichtenden Druckes der Innendurchmesser des eisten F.lngabschnittes (94ßJ kleiner als der innendurchmesser des zweiten Ringabschnittes (94,4J ist

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagte Stirnfläche des umlaufenden Gleitrings (34) etwa 75% der Dichtfläche beträgt.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Ringabschnitten (230A. 230B) bestehende umlaufende Gleitring (230) in einer Aussparung einer weiteren nachgeschalteten Gleitringdichtung (200) angeordnet ist.