DE2654716C3 - Hydrodynamische Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Gleitringdichtung der im Patentanspruch i angegebenen Gattung.

Hydrodynamische Gleitringdichtungen für z. B. Pumpen- oder Gebläsewellen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt So ist z. B. in der DE-AS 12 94122 eine Gleitringdichtung der angegebenen Gattung beschrieben, bei welcher der umlaufende Gleitring durch Pumpwirkung einen Schmiermittelumlauf erzeugt, wobei das Schmiermittel über Zulaufkanäle und durch sich nach der gleitenden Dichtungsfläche hin öffnende radiale Nuten in unmittelbare Berührung mit den Dichtungsflächen gelangt. Z»r Intensivierung der Schmiermittel-Pumpwirkung sind Zulaufkanäle im umlaufenden Gleitring vorgesehen, de^'.cn Eintritlsöffnungen auf der der gleitenden Dichtungsrläche abgekehrten Stirnseite des Gleitringes radial nach innen gegenüber den sich zur Gleitfläche öffnenden radialen Nuten versetzt angeordnet sind. Diese sich über die gesamte axiale Breite des Dichtungsringes erstreckenden Radialnuten enden im Bereich der wirksamen Gleitfläche, was tu einer relativ hohen Leckage führt. Ferner entstehen tuch Probleme bezüglich der Gleichgewichtsverhältniste und der Federwirkung in Dichtungsbereich. Durch die scharf abgesetzten Seitenkanten der Nuten ergibt lieh ein vergleichsweise hoher Verschleiß der angrenzenden Dichtflächen.

Aus der DE-OS 16 50 248 ist ferner eine Druckdichtung für schnell laufende Wellen bekannt, bei welcher der zusammen mit der Welle umlaufende Dichtungsring ki Verlängerung seiner mit dem ortsfesten Gegenring zusammenwirkenden Gleitfläche radiale Nuten aufweist, die sich jedoch nicht über seine gesamte axiale Stärke erstrecken und beidseitig schmale Flügel begrenzen, welche ein Schleuderrad bilden.

Ferner ist es bekannt, in zumindest einer der Gleitflächen eines Gleitringpaares thermische Verwer fangen zu erzeugen, wobei Ausnehmungen in einer oder beiden Gleitflächen bewirken, daß die beim Lauf tntstehende Reibungswärme örtlich ungleichmäßig abgeführt wird. Das dadurch erzeugte räumliche Temperaturprofil führt durch Wärmespannungen zu Verwerfungen, die im Betrieb hydrodynamische Druckfelder ausbilden (vgl. DE-AS 12 21 865, DD-PS 67 629). Derartige thermische Verwerfungen führten jedoch bisher zu einer ungenügenden Schmier- und Kühlwirkung, da die Schmiermittelzufuhr in die durch die Verwerfungen gebildeten engen Strömungskanäle zu gering war.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei welcher die Schmier- und Kühlwirkung durch Intensivierung der thermischen Verwerfungen der Gleitfläche sowie der Schmiermittelzufuhr in dem Gleitflächenspalt verbessert ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Es wird darauf hingewiesen, daß auf hochtourig umlaufenden Scheiben aus einem Hartsinterwerkstoff befestigte Schutzringe z. B. aus der US-PS 38 57 257 bekannt sind.

is Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung einer hydrodynamischen Gleitringdichtung,
F i g. 2 einen Querschnitt IX-IX in F i g. 1,

M F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Dichtungsausführung,

F i g. 4 einen Querschnitt Xi-Xi in F i g 3,
F i g. 5 einen Querschnitt XII-XII in F i g. 4.
Die in der Zeichnung dargestellten Gleitringdichtungen enthalten eine Welle 3, auf welcher ein umlaufender Gleitring 4 aus einer gesinterten Hartlegierung festgelegt ist An einem ortsfesten, axial f.-derbelasteten Dichtungselement 7 ist ein Dichtungsring z. B. im Preßsitz festgelegt welcher über abdichtende Gleitflächen 8 mit dem umlaufenden Gleitring 4 zusammenwirkt An der die Gleitfläche 8 enthaltenden Stirnseite des umlaufenden Gleitringes 4 sind bei der Ausführung nach F i g. 1 und 2 eine Vielzahl von kurzen Nuten 14 radial außerhalb der wirksamen Gleitfläche 8 angeord-

» net. Diese Nuten 14 gehen sich nach radial innen bogenförmig bis zur anderen Stirnseite des Gleitringes 4 vertiefende Nuten 16 über, welche eine intensive Strömung des Kühl- und Schmiermittels bewirken und eine vergrößerte Wärmeabführfläcbe darstellen. Auf-

4') grund des die Nuten 14, 16 durchstn«<renden Kühlmittels ergeben sich unterschiedliche exiale Wärmedehnungen des Gleitringes 4. welche die angestrebten thermischen Verwerfungen der wirksamen Gleitfläche 8 dieses Gleitringes hervorrufen. Auf der Außenumfangs-

« fläche des umlaufenden Gleitringes ist ein Schutzring 17 aufgezogen, welcher den spröden Gleitring zusammenhält und dabei die Nuten 14, 16 überdeckt. Dieser Schutzring 17 kann die Flächenverformungen verursachende Nuten sowie weitere Turbulenzen erzeugende

w und die Wärmeübertragungsflächen vergrößernde Nuten aufweisen.

Bei der Ausführung nach den Fig. 3 bis 5 sind die Fls'chenverformungen hervorrufenden Nuten unter regelmäßigen Zwischenabständen an der Seite der

« Gleitfläche 8 des Gleitringes 4 angeordnet. Zusätzlich sind die Nuten 16 unter ebenfalls gleichmäßigen Zwischenabständen am anderen Randbereich des Gleitringes 4 von den Nuten 14 gesondert ausgebildet und mit diesen verbunden. Auch dieser Gleitring 4 besteht aus einem einstückigen gesinterten Legierungswerkstoff von hoher Wärmeleitfähigkeit und weist an seinem Außenumfang einen Schutzring 17 auf. der das

Wegfliegen von Bruchstücken verhindert. Die dargestellten und beschriebenen Gleitringdich-

•^ tungen wirken wie folgt:

Bei hohem Druck und hohen Drehzahlen entsteht durch die Gleitwirkung der Gleitflächen 8 Wärme, welche zu einem Temperaturanstieg im Gleitring 4

sowie im ortsfesten Dichtungselement 7 führt. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Gleitringes 4 und der Kühlmittelströmung durch die Nuten 14,16 erfolgt eine intensive Wärmeabfuhr. Der die Nuten 14 aufweisende Bereich des Gleitringes 4 ist geringeren Wärmedehnungen ausgesetzt als der Flächenbereich ohne diese Nuten, weil ersterer durch Eindringen von Kühlfluid in die Nuten 14 gekühlt wird. Aus diesem Grunde treten geringfügige periodische Verwerfungen an der Gleitfläche 8 im umlaufenden Gleitnng 4 auf. Das Kühl- und Schmiermittel dringt in die durch diese Flächenverwerfungen gebildeten schmalen Spalte bzw. Kanäle ein und bildet einen Schmiermittelfilm an der Gleitfläche 8, der neben der Schmierfunktion auch eine Kühlung dieser Fläche 8 bewirkt Wem sich diese Flächenverwerfungen vergrößern und damit ausreichende Schmier- und Kühlbedingungen vorliegen, verringert sich die durch die Gleitwirkung an der Gleitfläche 8 erzeugte Wärme, was zum Absinken der Temperaturen und zu einer Verringerung der Rächenverwerfungen der Gleitfläche 8 führt, die auf diese Weise eine Selbsteinstellung erfährt

Die vorstehend beschriebenen Gleitringdichtungen können als Wellendichtung einer Wasserpumpe mit einem PV-Wert von 1000 kg/cm^J · m/s mit gutem Erfolg eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydrodynamische Gleitringdichtung zur druckdichten Abdichtung hochtourig umlaufender Wellen mit einem drehfesten, federbelasteten Dichtungsring und mit einem umlaufenden Gleitring aus einem Sinterwerkstoff, der an seinem Außenrand axial durchgehende Radialnuten von sich zur freien Stirnseite hin vertiefendem Querschnitt aufweist dadurch gekennzeichnet, daß nur radial außerhalb der Gleitfläche (8) des umlaufenden Gleitrings (4) thermische Verwerfungen der Gleitfläche erzeugende Nuten (14) vorgesehen sind, die in die Radialnuten (16) übergehen, und daß ein die Nuten (14, 16) radial abdeckender Schutzring (17) auf dem umlaufenden Gleitring befestigt ist