DE2660267C2 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches I.

Bei dieser Gleitringdichtung (DE-GmS 69 34 561) « wird das Klemmstück durch einen Federteller gebildet, der mit einem konischen Teil auf der Sekundärdichtung sitzt und diese radial verspannt. Das konische Teil des Klemmstückes geht in einen radial nach außen ragenden Bund über, an dem die Feder abgestützt ist. Die so Sekundärdichtung ist an ihrem dem Gleitring zugewandten Ende ebenfalls mit einem radial nach außen ragenden Teil versehen, an dem sich der Federteller unter der Kraft der Druckfeder abstützt. Das radial abstehende Endstück der Sekundärdichtung bildet eine Axialbegrenzung für den Federteller, durch die der Verschiebeweg des Federtellers auf der Sekundärdichtung begrenzt wird. Infolge dieser Anschlagbegrenzung kann der Federteller nicht so weit axial verschoben werden, daß die gewünschte Klemmkraft auf die Sekundärdichtung ausgeübt wird. Infolge Toleranzen der Sekundärdichtung und/oder des Federtellers wird in der Endstellung des Federtellers häufig nicht die gewünschte radiale Anpreßkraft auf die Sekundärdichtung erreicht, so daß die Dichtwirkung beeinträchtigt ist. « Aus diesem Grunde müssen auch bei der Herstellung des Federtellers und der Sekundärdichtung sehr enge Toleranzen eingehalten werden. Hierdurch wird aber die Herstellung der Gleitringdichtung erheblich erschwert und verteuert, was sich bei einem solchen Massenartikel besonders nachteilig bemerkbar macht Bei einer anderen bekannten Gleitringdichtung (FR-PS 10 43 269) ist als Klemmstück ebenfalls ein konischer Federteller vorgesehen, der mit der Sekundärdichtung zusammenwirkt Die Sekundärdichtung ist formschlüssig mit dem Gleitring verbanden. Der Gleitring ragt radial über die Sekundärdichtung und bildet eine axiale Anschlagbegrenzung für den Federteller, wodurch ebenfalls der Verschiebeweg des Federtellers auf der Sekundärdichtung begrenzt wird.

Auch die Gleitringdichtung gemäß der GB-PS 11 24 146 hat als Klemmstück einen Federteüer, dessen Verschiebeweg auf der Sekundärdichtung durch ein radial verlaufendes Teil der Sekundärdichtung begrenzt wird.

Die DE-PS 8 96 876 zeigt eine Wellendichtung, bei der der Gleitring nicht von der Sekundärdichtung umgeben ist, sondern an ihrer radialen Stirnfläche vorgesehen äst Auf diesen Gleitring wird durch die Sekundärdichtung nur eine Axialkraft ausgeübt. Eine Verpressung der Sekundärdichtung auf dem Gleitring findet nicht statt

Es ist schließlich eine Gleitringdichtung bekannt (DE-AS 10 74 931), bei der das Klemmstück an die Sekundärdichtung anvulkanisiert ist und diese radial am Gleitring verspannt Die Innenmantelfläche des Klemmstückes und die Außenmanielfläche der Sekundärdichtung sind zylindrisch ausgebildet, so daß bei dieser Gleitringdichtung auf sehr geringe Toleranzen dieser Bauteile geachtet werden muß, um die gewünschte radiale Vorspannung der Sekundärdichtung auf dem Gleitring zu erzielen. Die Herstellung der Gleitringdichtung wird dadurch erschwert und verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Gleitringdichtung so auszubilden, daß unabhängig von den in einer Großserie bei der Herstellung auftretenden MzQabwi.chung der an ihrer Verbindungsstelle zusammenwirkenden Teile, nämlich des Gleitringes der Sekundärdichtung und des Klemmstückes, eine in einfacher Weise über die gesamte Fertigung konstante Verpressung der Sekundärdichtung auf dem Gleitring gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches I gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung kann allein mit dem Klemmstück die gewünschte hohe Dichtheit zwischen dem Gleitring und der Sekundärdichtung erzielt werden. Da die konische Außenmantelfläche der Sekundärdichtung und die konische Innen manteifläche des Klemmstückes in Wirkungsrichtung der Feder bis zur Stirnseite verlaufen, ist in Axialrichtung der Gleitringdichtung keine Anschlagbegrenzung für das Klemmstück vorgesehen. Es kann darum, unabhängig von den jeweiligen Toleranzen von Gleitring, Sekundärdichtung und Klemmstück, stets so weit axial auf der Sekundärdichtung verschoben werden, bis die gewünschte Klemmkraft auf die Sekundärdichtung wirkt Insbesondere für die Serienfer tigung und Serienmontage ist dies ein großer Vorteil, denn dadurch können das Klemmstück und die Sekundärdichtung in großen Toleranzen gefertigt werden. Je nach Fertigungstoleranz wird dann das Klemmstück lediglich so weit axial verschoben, bis der für die notwendige Dichtung erforderliche Radialpreßdruck auf die Sekundärdichtung erreicht ist. Da größere Toleranzen zugelassen werden können, brauchen auch

bei der Herstellung αε. formteile für Jas Klemmstück und die Sekundärdichtung keine sehr engen Toleranzen eingehalten zu werden. Dies ist ein großer fertigungstechnischer Vorteil, denn die Klemmstücke und Sekundärdichtungen werden nicht nur in einem einzigen Formteil, sondern in einer großen Zahl von Formteilen hergestellt. Die Formteile brauchen infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Gleitringdichtung auch nicht untereinander in engen Fertigungstoleranzen hergestellt zu werden, so daß die Formenherstellung wesentlich vereinfacht und verbilligt wird

iniui'ü». der fehlenden Axialbegrenzung für das Klemmstück kann bei der Montage ausschließlich durch die vorgegebene Axialkraft festgelegt werden, wo das Klemmteil auf der Sekutidärdichtung sitzt Dadurch kann das Montagewerkzeug zu Beginn auf eine bestimmte Axialkraft eingestellt werden, so daß das Klemmstück unabhängig von Toleranzen jeweils so weit auf uie Sekundärdichtung aufgeschoben werden kann, bis die am Montagewerkzeug eingestellte Axialkraft erreicht ist Dann ist sichergestellt, daß auch der vorgegebene Radialpreßdruck am die Sekundärdichtung ausgeübt wird. Dadurch ist es mög'-sh, jede Dichtung so zu montieren, daß im Bereich des Klemmstückes und der Sekundärdichtung stets gleiche Kraftverhältnisse herrschen, so daß stets konstante Dichtverhältnisse bei allen Gleitringdichtungen gegeben sind, ohne daß hierzu eine aufwendige Montage erforderlich ist Diese Vorteile werden mit dem einzigen Klemmstück erreicht so daß auf weitere Bauteile verzichtet werden kann. Dadurch wird nicht nur die Herstellung der Gleitringdichtung vereinfacht und verbilligt sondern auch die Montage der Gleitringdichtung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben, die im Axialschnitt die eine Hälfte einer erfindungsgemäßen, in einem Pumpengehäuse angeordneten Gleitringdichtung zeigt.

Die axiale Gleitringdichtung dient zum Abdichten von um eir? Achse drehbaren Maschinenteilen, insbesondere zur Abdichtung von Pumpenwellen, und hat ein etwa rotationssymmetrisches Gehäuse 11, in dem ein Gleitring 6 und eine als Balg ausgebildete, ringförmige Sekundärdichtung 1 untergebracht sind, die sich zwischen dem Gleitring 6 und einem Gehäuseboden 22 erstreckt. ^r3ie Sekur.därdichtung 1 h. von einer Feder 17 umgeben und geht axial hinter dem Gleitring über eine radial verlaufende Schulter 2 in einen erweiterten, axial verlaufenden Abschnitt 3 über. Der erweiterte Abschnitt 3 umgibt den C leitring 6 über nahezu die gesamte radiale Breite und über mehr als seine halbe axiale Lange Der Abschnitt 3 ist in Richtung auf einen im Betriebszustand an einer Gleitfläche 27 des Gleitnnges 6 anliegenden Gegenring 7 konisch erweitert und liegt mit einer konischen Außenmantelfläche 5a an einer konischen Innenmantelfläche 5 eines als Anschlagbegrenzun^ vorgesehenen Klemmstückes 4 der Gleitringdichtung an. Das Klemmstück 4 erstreckt sich in radialer Richtung zwischen der Sekundärdich tung I und einer gegenüberliegenden, durch eine Auskleidung IO gebildeten Wand des Gehäuses 11. Das Klemmstück 4 hat eine zylindrische Außenmantelflächc 26. die die Innenmantelfläche 5 etwa um den Qucrschnittsdiirchmesser einer F-'ederwindung axial überragt. In montiertem Zustand bildet das Klemmstück 4 mit seiner im Bercicli des größeren Durchmessers des Innenkonus liegenden .Stirnseite 13 und einer zugehörigen Stirnseite 30 der Sekundärdichtung 1 eine ebene Außenfläche der Gleitringdichtung.

Die Innenmanteifläehe 5 des Klemuisiüekes 4 geht im Bereich der Schulter 2 der Sekundärdichtung 1 abgerundet in den Boden einer Ringnut 24 über, in die ein Ende 25 der Feder 17 formschlüssig eingreift Das andere Emie 29 der Feder 17 stützt sich an einer auf dem Gehäuseboden 22 vorgesehenen Abdeckung 28 ab die durch einen Teil der Auskleidung 10 des Gehäuses 11 gebildet ist Die Auskleidung 10 ist einstückig mit der aus elastischem Werkstoff hergestellten Sekundärdichtung 1 ausgebildet Der zylindrische Mantel 33 des Gehäuses 11 gehl abgerundet in den Gehäuseboden 22 über, der in Richtung auf den Gleitring 6 axial nach innen abgesetzt ist und mit axialem Abstand etwa in ΐ-löhe der Ringnut 24 des Klemmstückes 4 endet Das abgesetzte Ende 35 des Gehäusebodens 22 ist von der Auskleidung 10 umgeben, die eine ebene Unterseite 36 des Gehäuses 11 bildet

Das Gehäuse 11 weist in Höhe der der Gleitfläche 27 gegenüberliegenden Stirnseite 31 d"· Gleitringes 6 einen radial nach außen gebogenen Ra"d 32 auf. dessen radial äußeres Ende 37 ebenfalls von der Auskleidung 10 umgeben ist In montiertem Zustand stützt sich der Rand 32 mit einem im Querschnitt winklig abgebildeten Abschnit» 39 der Auskleidung 10 an einem Pumpengehäuse 21 ab und verhindert so eine Unterwanderung des Randes 32 durch das abzudichtende Medium.
Die dem Gegenring 7 zugewandte Stirnseite 13 des Klemmstückes 4 wird von Nocken K gebildet die die zylindrische Außenmantelfläche 26 des Klemmstückes 4 radial überragen und in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Nocken 14 bilden einen Ringbund, der als Anschlag für einen Haltering 16 dient.

Axial hinter den Nocken 14 ist das Klemmstück 4 mit axial verlaufenden Stegen 8 versehen, die die Außenmantelfläche 26 radial weiter überragen als die Nocken 14. Die Stege 8 liegen über ihre ganze radiale Breite in Nuten 9 der Auskleidung 10 des Gehäuses 11 und erstrecken sich in axialer Richtung über etwa die halbe Länge des Klemmstückes 4. Die Stege 8 bilden mit ihrer einer Stirnseite 40 eine ebene Außenfläche des Ringstückes im Bereich der Ringnut 24 und gehen mit ihrer anderen Stirnseite 12. im Axialschnit' gesehen.

abgeschrägt in die Außenmantelfläche 26 des Klemmstückes 4 über. Die Stirnseite 12 schließt mi: der Außenmantelfläche im Axialschnitt gesehen, einen Winkel λ von etwa 30° ein. Ein zwischen den Nocken 14 und den Stegen 8 liegender Abschnitt der Außenmantelfläche 26 bildet eine über den Umfang des Klemmstükkes4 verlaufende Ausnehmung 15 für den Haltering 16. Die Nocken 14 erstrtcken sich in Umfangsrichtung im wesentlichen über den ganzen Abstand zwischen ii. Umfangsrichtung benachbarten Stegen 8.

Das Klemmstück 4 ragt etwa mit der axialen Höhe seiner Nocken 14 und der axialen I ängc der Ausnehmung 15 über die Stirnseite 43 der Auskleidung 10 im Bereich des Gehäuserandes 32. Dadurch wird zwischen den Nocken 14 und der Auskleidung eine

^hn Einschuböffnung für den Haltering 16 gebildet. Er hat kreisförmigen Querschnitt; seine lichte Weite ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung 15 des Klemmstückes 4, so daß er mit geringer Vorspannung in der Ausnehmung liegt. Der Haltering

"' 16 kann als Runddrahtsprengring aus metallischem oder nichtmelb!ii-.-:h?m Werkstoff bestehen oder als G-K'ng aus elastischem Werkstoff ausgebildet sein. Er kann aber auch eine zu einem Kreisring geschlossene

Schraubenzugfeder sein. Auf jeden Fall muß der Haltering federelastische Eigenschaften haben, damit er, wenn er längs der auf einer Kegelmantelfläche liegenden Stirnseiten 12 der Stege 8 verschoben wird, radial aufgeweitet wird bzw. längs der Stirnseiten selbsttätig wieder in die Ausnehmung 15 zurückgehen kann.

Der Haltering 16 kann auch aus wasserlöslichem Werkstoff, wie z. B. Polyvenylalkohol, bestehen. Dadurch kann das Klemmstück 4 konstruktiv besonders einfach ausgebildet sein, da dann die Nocken 14 nicht erforderlich sind, die lediglich verhindern sollen, daß der Haltering 16 in seiner Lösesiellung vom Klemmstück 4 herunterrutscht.

Die axiale Länge der Nuten 9 der Auskleidung 10 entspricht etwa der Länge der radial äußeren Begrenzungsfläche 47 der Stege 8 zuzüglich dem Maß, um das die Druckfeder 17 gegenüber ihrer Länge, die sie in l^gerstellung der Gleitringdichtung einnimmt, maximal zusammengedrückt werden kann.

Zur Arretierung des Klemmstückes 4 mittels des Halteringes 16 weist die Auskleidung 10 des Gehäuses 11 axial vor dem Gehäuserand 32 eine Rastausnehmung 19 auf, die teilkreisförmigen Querschnitt hat und in der der Haltering in Arretierstellung formschlüssig lieg!.

Um die Sekundärdichtung 1. die in mittlerer Einbaustellung vulkanisiert ist, während der Lagerung der Gleitringdichtung in dieser Stellung möglichst spannungsfrei zu halten, wird das Klemmstück 4, das als Anschlagbegrenzung für die Sekundärdichtung dient, gegenüber dem Gehäuse 11 arretiert. Dazu wird das Klemmstück 4 zunächst gegen die Kraft der Druckfeder 17 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrichtung in Richtung auf den Gehäuseboden gedrückt, bis der Abstand zwischen der der Stirnseite 43 des den Gehäuserand 32 umgebenden Auskleidungsteiles zugewandten Begrenzungskante 18 der Rastausnehmung 19 von den gegenüberliegenden Stirnseiten 12 der Stege 8 größer ist als der Querschnittsdurchmesser des Halteringes 16. Anschließend wird mit einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Werkzeug der in der Ausnehmung 15 des Klemmstückes liegende Haltering 16 längs der Stirnseiten 12 der Stege 8 in Richtung auf den Gehäuseboden 22 so weit verschoben, bis er in die Rastausnehmung 19 eingreift. Der Haltering 16 wird dabei radial aufgeweitet. Nach Entfernen der zur Arretierung des Halteringes 16 erforderlichen Werkzeuge bzw. Vorrichtungen wird der Haltering in der Rastausnehmung unter der Kraft der Druckfeder 17 gehalten. Der Haltering wird um so fester und sicherer in die Rastausnehmung gepreßt, je höher die Kraft der Feder 17 ist. In dieser Arretierstellung des Halteringes 16 stützt sich das Klemmstück 4 mit den Stirnseiten 12 am Haltering J6 ab, so daß die wirkende Kraft über die Innenmanteifläche 5 auf die Sekundärdichtung 1 übertragen und diese dadurch in ihrer spannungsfreien Lage gehalten wird. Infolge dieser Anschlagbegrenzung kann die Sekundärdichtung 1 während des Betriebes, im Einbauzustand der axialen Gleitringdichtung, beispielsweise in einem Pumpengehäuse, und während der Lagerung der Gleitringdichtung im wesentlichen frei von mechanischen Spannungen gehalten werden, wodurch die Einsatzdauer der Gleitringdichtung wesentlich erhöht wird.

Zum Lösen wird das Klemmstück 4 durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Einpreßwerkzeug während des Einpressens der axiaien Lrieitringdichtung in eine Aufnahmebohrung 20 des in der Zeichnung strichpunktiert angedeuteten Pumpengehäuses 21 gegen die Kraft der Druckfeder 17 in Richtung auf den Gehäuscboden 22 gepreßt. Dabei bewegt sich das Klemmstück 4 mit den Stirnseiten 12 der Stege 8 längs • des Halteringes 16. Dabei wird der Abstand zwischen der Rastausnehmung 19 und den Stirnseiten 12 zunehmend größer. Entsprechend zieht sich der Hallering 16 infolge seiner elastischen Ausbildung radial zusammen. Wird der Außcndurchinesser des Halterin-

i» ges 16 kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses im Bereich der Begrenzungskante 18 der Hastausnehmung 19, dann gleitet der Haltering 16 unter weiterem Entspannen längs der Stirnseiten 12 aus der Rastausnehmung in seine durch A gekennzeichnete Lösestellung, in

ι· der er durch die Nocken 14 des Klemmstückes 4 gehalten ist.

In seiner Lösestellung A ist das Klemmstück 4 vom Gehäuse 11 gelöst. In dieser Stellung nimmt die Sekundärdichtung 1 unter der Kraft der Feder 17 eine

2" maximale Strecklage ein, in der sie und die Feder 17 im Gleichgewicht sind.

Das Klemmstück 4 kann aus metallischem oder nichtmetallischem Werkstoff bestehen.
Infolge der konischen Innenmanteifläche 5 des

-'"> Klemmstückes 4 wird die /wischen dem Gleitring 6 und dem ihn umgebenden Abschnitt 3 der Sekundärdichtung 1 notwendige dichte Anpressung erreicht und das zwischen Gleitring und Gegenring 7 während des Betriebes herrschende Reibmoment über die Stege 8

>o des Klemmstückes in das Gehäuse 11 übertragen.

Das Klemmstück 4 und die Sekundärdichtung 1 bilden über ihre konische Innenmantelfläche 5 und konische Außenmantelfläche 5a eine Konusverbindurig. Infolge des kraftbegrenzten Zusammenbaues der Konusverbin-

J5 dung wird die zur Sichcrstellung der Dichtheit zwischen Gleitring 6 und Sekundärdichtung 1 erforderliche radiale Verpressung der Se'iundärdichtung im Verbindungsbereich gewährleistet. Außerdem kann dadurch eine zu hohe Verpressung der Sekundärdichtung 1, die

■«> z. B. zur Verformung des Gleitringes 6 und damit zu einer unebenen Gleitfläche führen kann, sicher vermieden werden.

Die koaxial zur Sekundärdichtung 1 angeordnete Druckfeder 17, die im Betrieb der Gleitringdichtung den

⁴"> Gleitring 6 axial an die Gegengleitfläche 27 anpreßt, verhindert sicher ein Lösen der Konusverbindung und übt eine Nachstellwirkung auf sie aus.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Gleitringdichtung ist, daß die Sekundärdichtung 1 aufgrund ihrer

'" konischen Außenmantelfläche 5a im Verbindungsbereich lediglich eine geringfügige Hinterschneidung aufweist, die die Entformung aus dem Herstel'.Tigswerkzeug keinesfalls erschwert, während die konische Innenmanteifläche 5 am Klemmstück 4 als Aushebe-

" schräge die Entformung des Klemmstückes erleichtert Die Gleitringdichtung ermöglicht den Einsatz eines Gleitringes mit einfachstem Querschnitt vorzugsweise einem Rechteckquerschnitt. Die Ausbildung des Gleitringes 6 als Ring mit rechteckigem Querschnitt hat den

^h0 Vorteil, daß Verwerfungen bei seiner Herstellung im Betrieb, wie sie bei Ringen mit über den Umfang bzw. über die axiale Erstreckung ungleichem Querschnitt entstehen können, vermieden bzw. auf ein Minimum verringert werden können. Außerdem kann ein solcher

**· Ring konstanten Querschnittes wirtschaftlich durch Abstechen von einem rohrförmigen Rohling gewonnen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung zum Abdichten von um eine Achse drehbaren Maschinenteilen, insbesondere zur Abdichtung von Pumpenwellen, mit einem etwa rotationssymmetrischen Gehäuse, das an einer Stirnseite einen zur Dichtungsachse quer verlaufenden Boden hat, mit einer im Innenraum des Gehäuses liegenden, als Gleitring ausgebildeten und eine Gleitfläche aufweisenden Primärdichtung und einer balgartig ausgebildeten, ebenfalls ringförmigen Sekundärdichtung, die mit einem ringförmigen Klemmstück radial am Gleitring verspannt ist und eine in Richtung auf die Gleitfläche des Gleitringes und in Wirkungsrichtung einer Feder konisch erweitert ausgebildete Außenmantelfläche aufweist, an der eine entsprechend konisch erweiterte Innenmantelfläche des Klemmstückes anliegt, das unter der Kraft der Feder steht, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Außenmanteifläche (Sä/der Sckundärdichtung (!) und die konische Innenmantelfläche (5) des Klemmstückes (4) bis zur in Wirkungsrichtung der Feder (17) vorderen Stirnseite (30, 13) der Sekundärdichtung und des Klemmstückes verlaufen, und daß die Axialstellung des Klemmstückes (4) relativ zum Gleitring (6) und zur Sekundärdichtung (1) unter Vermeidung eines Axialanschlages für das Klemmstück ausschließlich durch die bei der Montage der Gleitringdichtung auf das Klemmstück aufgebrachte Axialkraft fe tgelegt ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeicnnet daß das Klemmstück (4) im Bereich seiner kleinsten lichten W^ite eine Ringnut (24) für ein Ende(25)der Feder(17)aufweist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Ende (25) der Feder (17) formschlüssig in der Ringnut (24) liegt.