DE2654088C3 - Gleitringdichtung für axialen Wärmedehnungen unterliegende Wellen - Google Patents

Description

(a) die dem Ringansatz (13) gegenüberliegende andere Stirnseite (13') des Hülsenansatzes (15) trägt außerhalb des Gehäuses (1) einerseits Zähne (45), die in mit dem Gehäuse (1) verbundene Keilnuten (44) eingreifen, um eine axial bewegliche, aber drehfeste Verbindung herzustellen, und andererseits ein Axialdrucklager (42,43) zur axialen Festlegung des Hülsenansatzes (15) gegenüber der Welle (2);

(b) der Tragring (12) weist zwischen dem Ringansatz (13) und dem Hülsenansatz (15) ein Zwischenstück (14) auf, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses (1) ist;

(c) das Zwischenstück (14) bildet eine Trennwand zwischen zwei Kammern und zwar einer wellenseitigen, von einem Kühlfluid durchströmten Kühlkammer (10) und einer mit einem einstellbaren Druckfluid beaufschlagbaren Kammer (46);

(d) der Druck in der vom Druckfluid beaufschlagten Kammer (46) ist im Betrieb geringfügig größer als der in der Kühlkammer (10) und diesem Druck entgegengesetzt.

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung für axialen Wärmedehnungen unterliegende Wellen der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 29 84 507 ist bereits eine Gleitringdichtung für die Wellen vcn Kompressoren, Pumpen u. dgl. bekannt, durch welche eine Leckage aus den mit Fluid gefüllten Kammern in dieser Arbeitsmaschine verhindert werden soll. Zwischen dem Dichtungsgehäuse und der Welle ist ein Tragring drehfest gegenüber dem Gehäuse angeordnet, der an seiner einen Stirnseite einen Ringansatz aufweist, an dessen radialer Innenfläche ein Ringansatz eines Aufnahmeringes über eine O-Ringdichtung abgedichtet anliegt. An der anderen Stirnseite ist an diesem Tragring eine Hülse mittels eines Flansches befestigt, die in einen Ringspalt zwischen dem Aufnahmering und der Welle hineinragt Zur drehfesten und axial verschiebbaren Verbindung zwischen dem Tragring und dem Aufnahmering sind Stifte vorgesehen, welche in entsprechende Axialbohrungen beider Bauteile eingreifen. Ferner erzeugen Schraubenfedern zwischen dem Tragring und dem stirnseitig einen an einem Wellenflansch gleitenden Dichtungsansatz tragenden Aufnahmering die zur Abdichtung notwendige Andruckkraft Da der Tragring jedoch gegenüber der Welle axial verschiebbar angeordnet und ausgebildet ist kann diese bekannte Gleitringdichtung bei Großmaschinen, z. B. Wechselstromgeneratoren großer Leistung, nicht ohne weiteres eingesetzt werden, da die Wärmedehnungen der Wellen derartig großer Maschinen bis mehr als 30 mm betragen können. Ein durch die Schraubenfedern hervorgerufener gleichmäßiger Andruck des Dichtungselements an dem Wellenflansch wäre damit nicht mehr gewährleistet

Bei einem anderen bekannten Gleitlager für Wellen (DE-GM 73 00 357) ist die Welle in einem Innenring drehbar gelagert welcher durch eine Art Keilnutverbindung gegenüber einem Außenring drehfest gehalten wird. Diese Keilnutverbindung besteht aus zwei äußeren Ableitungen des Innenrings und zwei entsprechend ausgebildeten radialen Ansätzen am Außenring. Eine Kompensation von größeren, durch thermische Dehnungen hervorgerufenen Axialbewegungen der Welle ist auch bei dieser Dichtungseinrichtung nicht vorgesehen.

Ferner ist es bei einer hydrodynamischen Gleitringdichtung gemäß DE-AS 22 48 572 bekannt, einen mit der Welle rotierenden Gleitring vorzusehen, welchem ein drehfest und über Gleitstifte axial verschiebbar im Gehäuse angeordneter Gegenring zugeordnet ist. Dieser axial verschiebbare Gegenring weist in seinem Bereich der im übrigen planen Gleitfläche eine geringfügig rückversetzte, zum Raum höheren Drucks sich öffnende Vorsteuerfläche auf. Zur Verhinderung von stärkeren Schwankungen der Druckmengenkennlinie sind in der Gleitfläche des axial verschiebbaren Gegenringes sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten angeordnet, die über Zuleitungen mit Zuflußöffnungen in der rückversetzten Eintrittsfläche in Verbindung stehen.

Schließlich ist eine Gleitringdichtung für axialen Wärmedehnungen unterliegende, mit geringen Drehzahlen umlaufende Wellen der Fa. Feodor Burgmann jr. bekannt, bei welcher ein aus mehreren Bauteilen zusammengesetzter hülsenförmiger Tragring über einen Metallbalg drehhfest am Gehäuse befestigt ist. Zwischen diesem Tragring und der umlaufenden Welle sind Rillen-Kugellager vorgesehen, die eine Mitnahme des Tragrings bei axialen Wärmedehnungen der Welle bewirken. Die Abdichtung der behandelten Strömungsmedien erfolgt bei dieser Ausführung durch einen in einem Gehäusering befestigten Mitnehmerring, der an beiden axialen Seiten je einen Gleitring trägt. Die Stirnfläche jedes Gleitrings liegt abdichtend an der entsprechenden Stirnfläche je eines im Tragring aufgenommenen Gegenringes an. Diese bekannte Konstruktion ist aufgrund der Verwendung von Metallbälgen als Dichtungsmittel des Gehäuses sowie auch der frei vorkragenden endseitig nicht an der Welle gelagerten Ausbildung des Tragrings nicht ohne weiteres geeignet und weist aufgrund des mehrteiligen Tragrings eine relativ aufwendige Konstruktion auf. Darüber hinaus besteht keine Möglichkeit, die durch Kühlmittel möglicherweise erzeugten hydraulischen Druckkräfte zu kompensieren oder für

einen verbesserten Andruck der Gleitringe auszunutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitringdichtung der eingangs angegebenen Gattung in der Weise weiterzubilden, daß eine zusätzliche Anpreßkraft auf den Gleitring ausgeübt werden kann, daß eine verbesserte Kontrollmöglichkeit der Bewegung des Tragrings und der Keilnutenverbindung zwischen Tragring und Gehäuse sowie eine thermische Entlastung des Axialdrucklagers erzielt wird. ι ο

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Anordnung des Aufnahmerings auf dem Ringansatz des Tragrings ergibt eine sichere und gegen Leckage abgedichtete axiale Ausrichtung und Führung des Aufnahmerings mit dem Gleitring, so daß eine gleichmäßige Anlage seiner Gleitfläche an dem auf der Welle ausgebildeten Gegenlaufring sichergestellt ist Die Abdichtung zwischen dem Hülsenansatz des Trfjrings und dem Gehäuse ist besonders wirksam, weil zwischen beiden Teilen lediglich axiale, auf Längenänderungen der Welle zurückzuführende Relativbewegungen auftreten. Das bis unmittelbar an die Gehäuseinnenwand heranreichende Zwischenstück ermöglicht durch den engen Spalt eine wirksame Trennung des eine einstellbare hydraulische Andruckkraft erzeugenden Druckfluids gegenüber dem die Gleitfläche des Gleitrings umströmenden Kühlmedium, wodurch das Spiel im Axialdrucklager verringert wird und eine gesteuerte Axialbewegung des Tragrings ermöglicht wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der einen vertikalen Teilschnitt durch eine Hälfte einer Gleitringdichtung darstellenden Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Bei der dargestellten Gleitringdichtung ist auf einer von einem Gehäuse 1 umgebenden Welle ein mitlaufender Gegenlaufring 3 drehfest montiert, der gegen eine an der Welle 2 ausgebildete Schulter 6 durch einen Abstandshalter 4 und eine auf einen Wellenteil aufgeschraubte Mutter 5 angedrückt wird. Ein Gleitring 8 eines Aufnahmerings 7 stützt sich am mitlaufenden Gegenlaufring 3 mittels Federn 9 an Gleitflächen 11 ab und hält eine Flüssigkeit in einer Kühlkammer 10 zwischen dem Gehäuse 1 und der Welle 2 zurück.

Wie im folgenden ausführlich beschrieben, wird der ortsfeste Aufnahmering 7 von einem Tragring 12 gehalten, der zusammen mit der Welle 2 axial beweglich montiert und am Gehäuse 1 gegenüber der Welle 2 drehfest gehalten ist. Der Tragring 12 erstreckt sich als buchsenförmiger Bauteil um und über die Welle 2 und weist einen sich nach einwärts erstreckenden Ringansatz 13 von geringem Durchmesser, ein Zwischenstück 14 von großem Durchmesser und einen sich nach auswärts erstreckenden Hülsenansatz 15 von wiederum geringem Durchmesser auf. Auf dem einwärts gerichteten Ringansatz 13 sitzt der Aufnahmering 7 in axialer Richtung gleitend auf. Mehrerte drehfest;; Haltestifte 17 sind in dem der Gleitfläche entgegengesetzten Ende des Aufnahmeringes winkelversetzt um die Drehachse der Welle 2 angeordnet Die freien Enden der Haltestifte 17 greifen in entsprechende Blindbohrungen 19 an dem zum Ende 16 des Aufnahmeringes 7 weisenden Ende 18 des Zwischenstücks 14 ein. Die Federn 9 sind unter gleichen Abständen in einem Kreis zwischen den beiden Endflächen 16 und 18 eingespannt In einer Ringnut 20 an der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeringes 7 ist eine Dichtung, z. B. ein O-Ring 21, angeordnet, der eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen dieser inneren Umfangsf/äche und der äußeren Umfangsfläche des nach einwärts gerichteten Ringansatzes 13 des Tragrings 12 darstellt

In der inneren Umfangsfläche der radialen Gehäuseendwand ist eine Ringnut 27 eingearbeitet, die eine Dichtung in Form z. B. eines O-Rings 28 aufnimmt der eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen dieser inneren Umfangsfläche und der äußeren Umfangsfläche des sich nach auswärts erstreckenden Hülsenansatzes 15 darstellt Durch einen Einlaßkanal 38 wird ein Kühlfluid zum Kühlen der Gleitflächen 11 in die Kammer 10 zugeführt und durch einen Auslaß 39 abgeleitet

Der den Aufnahmering 7 haltende Tragring 12 ist auf der Welle 2 mittels Gleitlagern 40, 41 gelagert, die an seiner inneren Umfangsfläche vorgesehen sind. Ein Axialdrucklager 43 ist an der Welle festgelegt und in einer Ringnut 42 an der inneren Umfangsfläche des Tragrings befestigt Der Tragring 12 wird gegenüber Verdrehungen gegen die Welle durch z. B. mehrere Keilnutteile 44 gehalten, die in beliebigen Winkelabständen kreisförmig am Gehäuse 1 befestigt sind und mit einer entsprechenden Anzahl von Zähnen 45 in Eingriff stehen, welche an der äußeren Umfangsfläche des nach auswärts weisenden Hülsenansatzes 15 des Tragrings 12 sitzen.

Eine Druckkammer 46, die unter einem geringfügig höheren Druck als die Dichtungs- und Kühlkammer 10 steht, erzeugt eine zusätzliche Andruckkraft auf den Gleitring 8 des Aufnahmerings 7 gegen den Gegenlaufring 3 und verringert gleichzeitig das unerwünschte Spiel zwischen der Ringnut 42 und dem Axialdrucklager 43. Der Druck in dieser Kammer 46 kann durch eine äußere Druckmittelquelle eingestellt werden, um auf den Tragring 12 eine Axialkraft auszuüben, wenn der Ring zufällig festsitzt und an seiner Axialbewegung gehindert wird. Im Tragring 12 ist ein Entlüftungskanal 47 vorgesehen. Bei dieser Ausführung kann der Tragring auch durch die Innenwand des Gehäuses 1 geführt und die Gleitlager können weggelassen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Gleitringdichtung für axialen Wärmedehnungen unterliegende Wellen mit einem an der umlaufenden Welle drehfest angeordneten Gegenlaufring, einem drehfest im Gehäuse angeordneten Aufnahmering für einen am Gegenlaufring abdichtend anliegenden Gleitring, einem den Aufnahmering halternden Tragring, Axialdruckfedern zwischen dem Auf nahmering und dem Tragring zur Steigerung des Andrucks der Dichtungsfläche zwischen dem Gleitring und dem Gegenlaufring, Haltestiften zur drehfesten Halterung des Aufnahmerings, die mit einem Ende am Trag- oder am Aufnahmering befestigt sind und mit ihrem anderen Ende in entsprechende Axialbohrungen im anderen Trag- oder Aufnahmering im Gleitsitz eingreifen, wobei der zwischen dem Gehäuse und der Welle angeordnete drehfeste Tragring im Gehäuse axial verschiebbar ist und an seiner einen Stirnseite einen Ringansatz, auf dem der Aufnahmering abgedichtet verschiebbar ist, sowie an der anderen Stirnseite einen gegenüber dem Gehäuse abgedichteten Hülsenansatz aufweist, g e k e η η zeichnetdurch folgende Merkmale