DE2703104A1

DE2703104A1 - Axial-wellendichteinheit

Info

Publication number: DE2703104A1
Application number: DE19772703104
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Ing Grad Uhrner
Original assignee: Kupfer Asbest Co
Current assignee: Kupfer Asbest Co
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1977-01-26
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2703104C2; GB1561873A; US4136885A; FR2378997A1; FR2378997B1

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. Walter Jackisch

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40 , 2703104

Kupfer-Asbest-Co. A 35 56O - scho

'«ustav Bach
Rosenbergstraße 22

7100 Heilbronn

Axial-Wellendichteinheit

Die Erfindung betrifft eine Axial-Wellendichteinheit zur Abdichtung eines ruhenden Maschinenteiles gegenüber einem drehbaren Maschinenteil, insbesondere einer Welle einer Pumpe, mit einer dichtend am ruhenden Maschinenteil gehalterten Gleitringdichtung, die aus einem Gehäuse mit einem quer zur Achse der Gleitringdichtung liegenden Boden, aus einer als Gleitring ausgebildeten Primärdichtung und einer balgartigen Sekundärdichtung sowie aus einer zwischen der Primärdichtung und dem Gehäuseboden angeordneten Druckfeder besteht, mit einem drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil verbindbaren Gegenring, der mit einer Gegendichtflache an einer Dichtfläche der Primärdichtung anliegt, und mit einer Halterung, mit der der Gegenring und die Gleitringdichtung koaxial zueinander liegend miteinander verbunden sind.

Bei einer bekannten Axial-Wellendichteinheit dieser Art (DT-OS 2 531 7^9) ist die Halterung durch eine Hülse gebildet, die mit Preßsitz auf dem drehbaren Maschinenteil sitzt. Auf der Halterung ist das Gehäuse der Gleitringdichtung angeordnet. Der Gegenring umgibt die Halterung und ist mit einem im Querschnitt L-förmigen Gummiring in der Halterung befestigt.

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Der den Gegenring umgebende Gummiring hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, so daß die am Gleitring und am Gegenring im Betrieb entstehende Reibungswärme nur ungenügend abgeführt werden kann. Dadurch entsteht an den Dichtflächen eine hohe Wärmekonzentration, die zu einem frühzeitigen Verschleiß des Gleitringes bzw. des Gegenringes führen kann.

Bei Zutritt des abzudichtenden Mediums in den Bereich zwischen dem drehbaren Maschinenteil und der Halterung kann eine elektrochemische Reaktion zwischen diesen beiden Bauteilen eintreten, insbesondere dann, wenn die Werkstoffe der Halterung und des drehbaren Maschinenteiles in der elektrochemischen Spannungsreihe weit auseinander-liegen. Die elektrochemische Reaktion führt ebenfalls zu einem frühzeitigen Verschleiß der Wellendichteinheit.

Beim Einbau der Wellendichteinheit werden der Gegenring zusammen mit der Primärdichtung gegenüber der balgartigen Sekundärdichtung axial verschoben, wobei die balgartige Sekundärdich-

so wird sie während der Lagerzeit der Wellendichteinheit durch die Kraft der Druckfeder verformt und damit mit mechanischen Spannungen beaufschlagt. Ist die Sekundärdichtung aber so vulkanisiert, daß sie in nicht eingebautem Zustand der Wellendichteinheit weitgehend spannungsfrei ist, dann ist sie infolge der Axialverschiebung beim Einbau in der Betriebsstellung mit zusätzlichen mechanischen Spannungen behaftet .f In beiden Fällen wird die Gebrauchsdauer der balgartigen Sekundärdichtung verringert, weil an den Stellen mit inneren mechanischen Spannungen

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in der aus elastomerem Material bestehenden Sekundärdichtung bevorzugt Risse entstehen, die durch Ozoneinwirkung bzw. durch Alterung während der Lagerzeit bzw. während des Betriebes hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial-Wellendichteinheit der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß

Gebrauchsdauer der
diej einem Verschleiß ausgesetzten Bauteile der Wellendichteinheit wesentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die balgartige Sekundärdichtung in einer im wesentlichen ihrer Einbaulage entsprechenden Lage vulkanisiert und in Außerbetriebsstellung durch die Halterung in dieser Lage gehalten ist, daß die Halterung lösbar ist und daß der Gegenring unmittelbar an einem drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil verbundenen Maschinenbauteil anliegt.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung kann die balgartige Sekundärdichtung während ihrer Lagerzeit, die u.U. sehr lang sein kann, nahezu spannungsfrei gehalten werden, wodurch sie nur einer minimalen Vorschädigung ausgesetzt ist. Da. der Qe-

Qage gebracht wird,! genring durch das Maschinenbauteil in seine Betriebs- \ muß bei der Festlegung der Wegbegrenzung durch die Halterung die Toleranz der niaschinen-bedingten Einbaulänge der Wellendichteinheit nicht berücksichtigt werden. Daher kann die balgartige Sekundärdichtung während der Lagerzeit nur um den geringen Weg aus ihrer spannungsfreien Lage gebracht werden, der sich aus den entsprechenden Toleranzen ergibt, mit denen die WeI-lendichteinheit selbst behaftet ist. Dieser Weg ist jedoch so

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gering, daß in der Sekundärdichtung praktisch keine Verformungaspannungen auftreten. Da die Halterung lösbar ist, hat das abzudichtende Medium vom ersten Moment der In—betriebnahme der WeI-lendichteinheit ungehinderten Zutritt zum Gleitring und zum Gegenring, so daß die an diesen Bauteilen entstehende Reibungswärme einwandfrei abgeführt werden kann. Die Abfuhr der entstehenden Reibungswärme wird noch dadurch erhöht, daß der Gegenring unmittelbar, also ohne wärmeisolierende Zwischenschicht, an dem Maschinenbauteil, beispielsweise an einem Pumpenlaufrad, anliegt. Dadurch tritt ein hoher Wärmeübergang vom Gegenring zu dem Maschinenbauteil auf, so daß die Reibungswärme schnell'abgeführt wird. Die Gegendichtflache des Gegenringes, an der die Reibungswärme erzeugt wird, und die gegenüberliegende, am Maschinenbauteil anliegende Anlagefläche des Gegenringes haben praktisch gleiche Größe, so daß der Wärmetransport innerhalb des Gegenringes in Axialrichtung durch den praktisch konstanten Querschnitt und der Wärmeübergang vom Gegenring zum Maschinenbauteil wegen der zur Verfügung stehenden großen Berührungsfläche erheblich erhöht werden. Der Gegenring und der Gleitring sind daher nur einem minimalen Verschleiß ausgesetzt, so daß die Lebensdauer dieser Bauteile wesentlich erhöht wird.

Die Halterung, mit der der Gegenring in Axialrichtung an die Gleitringdichtung festgelegt wird, kann nach dem Abnehmen von der Axial-Wellendichteinheit wieder verwendet werden, was wirtschaftlich von Vorteil ist. Außerdem können bereits vorhandene Gleitringdichtungen infolge der lösbaren Anordnung der Halterung nachträglich auf einfache Weise zu einer Axial-Wellendicht—

Ausammeneinheit /gebaut werden.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt eine Axial-Wellendichteinheit nach der Erfindung in ihrer Außerbetriebsstellung,

Fig. 2 im Axialschnitt die Axial-Wellendichteinheit gemäß Fig. 1, die in ein Einpreßwerkzeug eingesetzt ist,

Fig. 3 im Axialschnitt die Axial-Wellendichteinheit gemäß den Fig. 1 und 2, die mit dem Einpreßwekzeug in ein Pumpengehäuse eingepreßt ist und deren Halterung sich in Lösestellung befindet,

Fig. 4 im Axialschnitt die Axial-Wellendichteinheit gemäß den Fig. 1 bis 3 in ihrer Betriebsstellung,

Fig. 5 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axial-Wellendichteinheit,

Fig. 6 im Axialschnitt die Axial-Wellendichteinheit gemäß Fig. 5, die mit einem Einpreßwerkzeug in ein Pumpengehäuse eingepreßt ist und deren Halterung sich in Lösestellung befindet,

Fig. 7 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axial-Wellendichteinheit,

Fig. 8 im Axialschnitt die Axial-Wellendichteinheit gemäß Fig. 7, die mit einem Einpreßwerkzeug in ein Pumpengehäuse eingesetzt ist und deren Halterung sich in Lösestellung befindet.

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-Je-

Bei den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsformen übergreifen die Halterungen 1, la, Ib die Axial-Wellendichteinheit ausschließlich von außen. Dabei ist die Halterung über eine Schnappverbindung 2, 2a, 2b mit einem Gehäuse 3» 3a, 3b der Gleitringdichtung k, ¹Ia, kb lösbar verbunden. Außerdem dient die Halterung als Axialbegrenzung für einen Gegenring 5, 5a, 5b, der unter der Kraft einer Druckfeder 6, 6a, 6b axial gegen die Halterung gedrückt wird.

Bei der in den Fig. 1 bis ¹J dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 3 der Gleitringdichtung 4 ringförmig und'im Querschnitt napfförmig ausgebildet. Die Außenmantelfläche 7 des Gehäuses 3 bildet eine Sitzfläche, mit der die Gleitringdichtung ¹J mit Preßsitz dichtend in eine Ausnehmung 8 im ruhenden Maschinenteil 9, der im Ausführungsbeispiel ein Pumpengehäuse ist, eingesetzt werden kann (Fig. 3)· Im Gehäuse 3 ist ein Teil der Primärdichtung 10 untergebracht, die als Gleitring ausgebildet ist. An der Primärdichtung 10 stützt sich eine balgförmige Sekundärdichtung 11 mit einem Ende ab, deren anderes Ende am Boden 12 des Gehäuses 3 abgestützt ist. Die Primärdichtung 10, die Sekundärdichtung 11 und das Gehäuse 3 bilden die Gleitringdichtung ¹J, die über die Halterung 1 mit dem Gegenring 5 verbunden ist. Der Gegenring 5 wird mit einer aus elastomerem Material bestehenden Haltemanschette 13 drehfest und dichtend auf dem drehenden Maschinenteil Ii befestigt (Fig. 3), der im Ausführungsbeispiel eine Pumpenwelle ist.

Die balgförmige Sekundärdichtung 11, die in -Betriebsstellung vulkanisiert ist, wird durch einen Federteller 15 radial dichtend an den Gleitring 10 angepreßt. Die Sekundärdichtung 11 besteht ebenfalls aus einem elastomerem Werkstoff. Die Druckfeder

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die koaxial zum Gehäuse 3, zur Sekundärdichtung 11, zur Primärdichtung 10 und zum Gegenring 5 liegt, drückt den Gleitring 10 axial gegen den Gegenring 5. Die Druckfeder 6 ist im wesentlichen innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet. Durch die Kraft der Druckfeder liegen der Gleitring 10 und der Gegenring 5 mit ihrer Gleitfläche 16 und ihrer Gegendichtflache 17 flächig aneinander. Die Gleitfläche l6 und die Gegendichtflache 17 liegen jeweils in einer Ebene.

Um eine einfache Halterung des Gegenringes 5 auf der Pumpenwelle I¹I zu erreichen, sind die Haltemanschette 13 und der Gegenring 5 kraftschlüssig miteinander verbunden, vorzugsweise nach Art einer Keilverbindung 18, die eine besonders einfache Zentrierung des Gegenringes 5 erlaubt.

Wie Fig. 1 zeigt, liegt die Halterung 1 koaxial zu den einzelnen Dichtteilen und ist kappenförmig ausgebildet. Die Halterung 1 bildet zusammen mit dem Gehäuse 3 eine Art Ummantelung der Dichtteile 5, 10, 11, so daß diese während ihrer Lagerung in hohem Maße geschützt sind. Die Halterung 1 ist über die Schnappverbindung 2 mit dem Gehäuse 3 lösbar verbunden. Zu diesem Zweck weist der Außenmantel 19 des Gehäuses 3 einen etwa rechtwinklig nach außen abgebogenen Plansch 20 auf, mit dem das Gehäuse formschlüssig mit der Halterung 1 verbunden ist. Der Flansch 20 liegt etwa über seine ganze Länge an einer Schulter 21 der Halterung 1 an. Die Schulter 21 liegt quer, im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Achse A der Wellendichteinheit und schließt in Richtung auf das Gehäuse 3 an einen radial sbhräg nach außen gerichteten Rand 22 der Halterung an. Der umlaufende Rand 22 schließt vorzugsweise einen Winkel von Ί5° mit der Achse der

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Halterung 1 ein. Am übergang vom Rand 22 zur Schulter 21 ist an der Innenseite eine Ringnut 23 vorgesehen, in die der Plansch 20 des Gehäuses 3 eingreift. Die Ringnut 23 wird in Axialrichtung von der Innenfläche 24 der Schulter 21 und von einem als Raste dienenden Vorsprung 25 begrenzt, der einen Teil des abgewinkelten Randes 22 der Halterung 1 bildet. Der Plansch 20 des Gehäuses 3 ist in der Ringnut 23 sicher gehaltert. Infolge der konischen Ausbildung des Randes 22 wird das Aufsetzen der kappenförmigen Halterung 1 auf das Gehäuse 3 wesentlich erleichtert.

Die Schulter 21 schließt an einen Zylinderabschnitt 26 der Halterung an, der an seinem von der Schulter 21 abgewandten Ende einen radial nach außen gerichteten umlaufenden Pormschlußteil 27 aufweist. Der Formschlußteil ist im Querschnitt kreissegmentförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Zylinderabschnitt 26 geht an dem den Pormschlußteil 27 aufweisenden Ende in einen konisch ausgebildeten Zwischenabschnitt 28 über, der sich in Richtung auf eine Einführöffnung 29 der Halterung 1 verjüngt und einen Winkel von etwa 135° mit dem Zylinderabschnitt 26 einschließt. Beim Aufsetzen der Halterung 1 erleichtert dieser kegelstumpfförmige Zwischenabschnitt 28 das Einbringen des Gegenringes 5 in seine in Fig, I dargestellte Lage.

Der Zwischenabschnitt 28 schließt an einen zylinderförmigen Endabschnitt 30 der Halterung 1 an, der die Einführöffnung 29 aufweist. Die Innenfläche 31 dieses Zylinderabschnittes 30 ist mit

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einem Absatz 32 versehen, an dessen radial liegender Stirnfläche 33 der Gegenring 5 mit dem Rand seiner Anlagefläche 34 anliegt. Der Absatz 32 dient somit als Axialbegrenzung für den Gegenring 5, so daß dieser bei Außerbetriebsstellung der Wellendichteinheit einwandfrei gesichert ist. Der Durchmesser des Absatzes 32 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Gegenringes 5, so daß der Mantel 35 des Absatzes 32 unter Spannung an der Mantelfläche 36 des Gegenringes 5 anliegt. Dadurch ist der Gegenring 5 auch in Radialrichtung lagegesichert. Wie Pig. I zeigt, ist die axiale Länge des Mantels 35 des Absatzes 32 kleiner als die entsprechende Länge der Mantelfläche 36 des Gegenringes 5.

Der in Achsrichtung A gemessene Abstand der Stirnfläche 33 vom Vorsprung 25 der Schnappverbindung 2 ist so bemessen, daß die Sekundärdichtung 11 in ihrer in Betriebslage vulkanisierten Lage gehalten ist, so daß die Sekundärdichtung praktisch frei von Spannungen ist. Der axiale Abstand zwischen der Anlagefläche 3¹* des Gegenringes 5 und der Bodenfläche 37 des Gehäusebodens 12 ist in Fig. 1 mit Ll bezeichnet.

Die Einführöffnung 29 der Halterung 1 wird durch einen radial liegenden, umlaufenden Bund 38 begrenzt, dessen innere Stirnfläche 39 etwa rechtwinklig an die Innenfläche 31 des Zylinderabschnittes 30 anschließt. Diese Stirnfläche 39 bildet einen Sicherungsanschlag für den Gegenring 5 für den Fall, daß die Stirnfläche 33 des Absatzes 32 unbeabsichtigt vor dem Einsetzen der Axial-Wellendichteinheit in die in Fig. .,2 teilweise dargestellte Montagevorrichtung 40 gelöst wird. Bei einem solchen unbeabsichtigten Lösen des durch den Absatz 32 gebildeten Anschlages schlägt der Gegenring 5 unter der Kraft der Druckfeder

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-Vb-

6 mit seiner Anlagefläche 3^ an die innere Stirnfläche 39 des Bundes 38 an, so daß eine unbeabsichtigte Trennung von Gleitringdichtung 4 und Gegenring 5 mit Sicherheit verhindert wird.

Der in axialer Richtung gemessene Abstand der inneren Stirnfläche 39 des Bundes 38 vom Vorsprung 25 der Schnappverbindung 2 ist so bemessen, daß sich bei Anlage des Gegenringes 5 an der inneren Stirnfläche 39 für die Axial-Wellendichteinheit, gemessen von der Anlagefläche 3¹J des Gegenringes 5 bis zur Bodenfläche 37 des Gehäuses 3.eine Länge ergibt, die kleiner ist als die entsprechende, bei ungespannter Lage auftretende Länge von Gleitringdichtung 4 und Gegenring 5» die aber größer ist als die größtmögliche, von der Pumpe abhängige entsprechende Länge und die außerdem größer ist als die Länge L2 (Fig. 2), die dem Axialabstand zwischen der Anlagefläche 3¹I des Gegenringes 5 und der Bodenfläche 37 des Gehäusebodens 12 entspricht. Der lichte Durchmesser des Bundes 38 ist wesentlich kleiner als der Außendurchmesser des Gegenringes 5» so daß ein unbeabsichtigtes Herausrutschen des Gegenringes 5 aus der Halterung 1 sicher vermieden ist. Die vordere Stirnfläche Hl des Bundes 38, die parallel zur inneren Stirnfläche 39 liegt, geht in eine gekrümmte Pührungsflache k2 über, die an eine Innenmantelfläche 43 anschließt, die parallel zur Außenmantelfläche M des Zylinderabschnittes 30 verläuft und rechtwinklig an die innere Stirnfläche 39 des Bundes 38 anschließt.

Zur Vergrößerung der radialen Beweglichkeit des Zylinderabschnittes 30 ist dieser sowie der kegelstumpfförmige Zwischenabschnitt 28 der Halterung 1 durch axial verlaufende Schlitze 45 im Ausführungsbeispiel in vier federnde Zungen unterteilt.

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In Fig. 2 ist dargestellt, wie die Axial-Wellendichteinheit gemäß Fig. 1 in die Montagevorrichtung 40 eingesetzt ist. Diese besteht aus einer hülsenförmigen Führung 46 und einem in dieser axial beweglich gelagerten Ausstoßer 47. Der Ausstoßer trägt an seiner Stirnseite 48 einen im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildeten, ringförmigen Ansatz 49, der sich in Ausstoßrichtung 50 verjüngt. Der kleinste Außendurchmesser dieses Ansatzes 49 ist kleiner als der lichte Durchmesser des Bundes 38 der Halterung 1.

Beim Einsetzen der Axial-Wellendichteinheit in die Führung 46 läuft die im Querschnitt abgerundete Führungsfläche 42 des Bundes 38 auf die Kegelmantelfläche 51 des Ansatzes 49 auf. Infolge der gekrümmten Ausbildung der Führungsfläche 42 wird ein Verkanten der Halterung 1 beim Einschieben in die Montagevorrichtung 40 sicher verhindert. Beim weiteren Einschieben der Wellendichteinheit wird die Halterung im Bereich ihres Bundes 33 und des kegelstumpfförmigen Zwischenabschnittes 28 infolge des kegelstumpfförmigen Ansatzes 49 zwangsläufig aufgeweitet. Der Ansatz 49 dient somit als Spreizglied, mit dem die Einführöffnung 29 der Halterung 1 radial aufgeweitet wird. Der Ansatz 49 ist so ausgebildet, daß beim Aufweiten der Halterung 1 der Gegenring 5 von der Stirnfläche 33 des Absatzes 32 der Halterung freikommt und unter der Kraft der Feder 6 in Axialrichtung gegen den Ausstoßer 47 verschoben wird, bis er mit seiner Anlagefläche 34 an der Stirnfläche 52 des Ansatzes 49 anliegt. Der axiale Abstand L2 zwischen der Anlagefläche 34 des Gegenringes 5 und der Bodenfläche 37 des Gehäusebodens 12 ist größer als die größtmögliche ent?>rechende pumpenbedingte Länge.

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In der in Pig. 2 dargestellten Lage hat die balgförmige Sekundärdichtung 11 ihre vulkanisierte Form (Pig. 1) geändert, so daß in der Sekundärdichtung 11 bis zum Einpressen der Axial-Wellendichteinheit in das Pumpengehäuse 9 (Pig. 3) und bis zum Aufpressen eines Flügelrades 53 auf die Pumpenwelle 14 (Pig- 4) Spannungen auftreten. Jedoch ist diese Zeit vernachlässigbar klein, so daß die auftretenden Verformungsspannungen zu keiner Schädigung der Sekundärdichtung 11 führen können.

An der Innenmantelfläche 54 der Führung 46 der Montagevorrichtung 40 ist als Gegenformschlußteil für den Formschlüßteil 27 der Halterung 1 ein Absatz 55 vorgesehen. Beim Einschieben der Wellendicht einheit in die Führung 46 gelangt der Formschlußteil 27 selbsttätig in den Gegenformschlußteil 55· Wie Fig. 2 zeigt, hintergreift die Halterung 1 mit ihrer den Formschlußteil bildenden Raste 27 den Absatz 55, dessen einen stumpfen Winkel mit der Innenmantelfläche 54 einschließende Stirnfläche 56 an der Raste 27 anliegt. Infolge dieser Rastverbindung zwischen der Führung 46 und der Halterung 1 kann die Montagevorrichtung 40 die Wellendihteinheit selbsttätig beispielsweise von einer automatischen Zuführeinrichtung aufnehmen. Die Wellendichteinheit wird dabei lediglich sojweit in die Führung 46 eingeschoben, bis die Stirnfläche 57 der Führung 46 an der Schulter 21 der Halterung 1 anliegt.

Beim Einschieben der Wellendichteinheit in die Führung 46 braucht die Wellendichteinheit nur ungefähr ihre Einschublage einnehmen, weil infolge des konischen Zwischenabschnittes 28 der Halterung die Wellendichteinheit selbsttätig in ihre genaue Einschublage beim Ansetzen an die Montagevorrichtung 40 geführt wird. Der Formschlußteil 27 der Halterung 1 hat eine auf einem Kegelmantel

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-Inliegende Auflauffläche 58, die zusammen mit der Außenmantelfläche 59 des Zwischenabschnittes 28 auf einem gemeinsamen Kegelmantel liegt. Die Auflauffläche 58 bildet also eine stetige Portsetzung der Außenmantelfläche 59, wodurch das Einschiben in die Führung 46 wesentlich erleichtert wird. Infolge der kreissegmentförmigen Ausbildung der Raste 27 kann die Führung 46 ohne Schwierigkeiten über die Raste 27 hinweg in ihre Sperrstellung (Fig. 2) verschoben werden, in der die Stirnfläche 56 des Absatzes 55 an der Raste 27 anliegt. Dadurch ist die Halterung 1 in Axialrichtung gegen Herausfallen aus der Montagevorrichtung 40 gesichert. Um eine Radialzentrierung der Wellendichteinheit zur Montage-vorrichtung 40 zu erreichen, ist der größte Außendurchmesser der umlaufenden Raste 27 der Halterung 1 größer als der Innendurchmesser der Führung 46, so daß die Halterung 1 in der in Fig. 2 dargestellten Lage unter elastischer Verspannung an der Führung 46 anliegt.

Mit der Montagevorrichtung 40 wird die in die Führung 46 eingesetzte Axial-Wellendichteinheit in die Ausnehmung 8 des Pumpengehäuses 9 eingesetzt (Fig. 3)· In der Einbaulage sitzt das Gehäuse 3 der Gleitringdichtung 4 mit Preßsitz in der Ausnehmung 8 und liegt mit seinem Flansch 20 an der Stirnseite 60 des Pumpengehäuses 9 an. Beim Einsehiäien der Axial-Wellendichteinheit in die Ausnehmung 8 wird der Rand 22 der Halterung 1 entgegen Einschubrichtung zurückgebogen, weil er während des Einschiebens an der Stirnfläche 60 des Pumpengehäuses 9 anliegt. In der Einbaulage gemäß Fig. 3 liegt der Rand 22 über seine ganze Breite an der Stirnfläche 60 an. '·

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Während des Umbiegens des Randes 22 wird der die Ringnut 23 begrenzende Vorsprung 25 aus der Lage gemäß den Pig. 1 und 2 in die in Fig. 3 dargestellte Lage geführt, in der er radial äußerhalb des Flansches 20 des Gehäuses 3 liegt. Dadurch kann der Vorsprung 25 beim Zurückziehen der Montagevorrichtung 40 entgegen Einschubrichtung 50 nicht mehr als Axialsicherung für das Gehäuse 3 dienen.

Während des Einpressens der Gleitringdichtung 4 in die Ausnehmung 8 des Pumpengehäuses 9 wird gleichzeitig der Gegenring 5 durch den Ausstoßer 47 bzw. den Ansatz 49 der Montagevorrichtung 40 auf die Pumpenwelle 14 aufgeschoben. Dabei bewegt sich der Ausstoßer 47 nicht relativ zur Führung 46. Beim Aufschieben auf die Pumpenwelle 14 wird die Haltemanschette 13, die in Axialrichtung geringfügig kürzer ist als der Gegenring 5> radial verspannt, so daß die Haltemanschette 13 nach dem Zurückziehen der Montagevorrichtung 40 infolge des Reibschlusses ihre Lage auf der Pumpenwelle 14 beibehält. Die Kraft der Druckfeder 6 reicht nicht aus, um die Haltemanschette auf der Pumpenwelle zu verschieben. Der Gegenring 5 wird durch die Kraft der Feder 6 entgegen Einschubrichtung 50 gedrückt, wobei die Keilverbindung 18 zwischen dem Gegenring und der Haltemanschette 13 die Lagesicherung des Gegenringes auf der Haltemanschette unterstützt.

Wird die Montagevorrichtung 40 aus der in Fig. 3 dargestellten Lage zurückgezogen, so bleibt die Halterung l· infolge der Rastverbindung 27, 55 mit der Führung 46 in der Montagevorrichtung und wird somit von der Axial-Wellendichteinheit abgenommen. Das Abnehmen der Halterung 1 wird dadurch erleichtert, daß der Zylinderabschnitt 30 sowie die Innenfläche 31 Abstand vom Gegenring 5 haben, wodurch beim Zurückziehen keine

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Reibung zwischen Halterung und Gegenring auftritt. Die Halterung 1 kann nach dem Abnehmen mit dem Ausstoßer 47 aus der Führung H6 ausgestoßen werden.

Betriebsstellung

Die endgültige / des Gegenringes 5 wird durch das auf die Pumpenwelle I¹J aufzupressende Flügelrad 53 bestimmt (Fig.lJ). Dadurch wird der Gegenring 5 in jedem Fall rechtwinklig und mit geringstem Taumelschlag zur Pumpenwelle lh ausgerichtet. Die Anlagefläche 3¹J des Gegenringes 5 liegt ganzflächig an der Kontaktfläche 61 des Flügelrades 53 an. Infolge der innigen Berührung dieser beiden Flächen 3^ und 6l wird ein optimaler Wärmeübergang vom Gegenring 5 zum Flügelrad 53 gewährleistet. Der Abstand L3 zwischen der Anlagefläche 3¹* des Gegenringes 5 und der Bodenfläche 37 des Gehäusebodens 12 entspricht dem Abstand Ll in Fig. 1. Diese beiden Längen Ll und L3 können im ungünstigsten Fall um den Betrag differieren, der sich aus der pumpenbedingten Toleranz der Länge L3 ergibt. Im allgemeinen ergibt sich jedoch infolge der für die Herstellverfahren der entsprechenden Dichtungsteile üblichen Präzision lediglich eine Abweichung dieser

ceringfügig über
Längen Ll und L3, die nur 7 der halben Toleranzbreite der pumpenbedingten Länge L3 liegt, so daß die balgförmige Sekundärdichtung 11 sowohl während der Außerbetriebsstellung als auch im Betrieb der Axial-Wellendichteinheit weitgehend frei von Verformungsspannungen ist.

Der Gegenring 5 und die Haltemanschette 13 haben einfache Querschnitte, die leicht und einfach kostengünstig herzustellen sind

■t. und die sich auf einfache Weise montieren lassen. Infolge der Raste 27 ist die Axial-Wellendichteinheit insbesondere für eine vollautomatisierte Montage geeignet, weil sie beim Einsetzen in

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die Montagevorrichtung selbsttätig in dieser einrastet und sich dabei selbsttätig koaxial zur Montagevorrichtung ausrichtet. Außerdem wird beim Einsetzen in die Montagevorrichtung die An-Schlagbegrenzung für den Gegenring 5 und die Schnappverbindung 2 zwischen der Halterung 1 und der Gleitringdichtung 4 zwangsläufig und selbsttätig gelöst, so daß der Einbau der Axial-Wellendicht einheit in das jeweilige Aggregat auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Beim Zurückziehen der Montagevorrichtung wird dann die Halterung 1 infolge der Rastverbindung mitgenommen und kann dann mit dem Ausstoßer beispielsweise in einen Sammelbehälter ausgestoßen werden.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführuniform ist die Halterung la ebenfalls über eine Schnappverbindung 2a mit dem Gehäuse 3a der Gleitringdichtung 4a lösbar verbunden. Diese Schnappverbindung ist gleich ausgebildet wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Ebenso sind die Gleitringdichtung 4a und der Gegenring 5a gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform gemäß den Pig. 1 bis 4.

Die Halterung la weist einen an die Schulter 21a etwa rechtauf winklig anschließenden Zylinderabschnitt S2f, der etwa in halber Länge an seiner Mantelfläche 63 mit dem radial nach außen ragenden, umlaufenden Formschlußteil 27a versehen ist. Der Formschlußteil 27a ist im Querschnitt kreissegmentförmig ausgebildet. An seinem von der Schulter 21a abgewandten Ende geht der Zylinderabschnitt 62 in einen radial in Richtung auf die Achse A der

Halterung la gerichteten Rand 64 über, an den mehrere, im Aussecns jeweils

führungsbeispiel | schräg gegen die Achse A und in Richtung auf * beim Einpressen der Gleitringdichtung in das Pumpenge-

-17-häuse 9

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-Vf-

die Gleitringdichtung 4a gerichtete Zungen 66 und sechs jeweils etwa parallel zum Mantel des Zylinderabschnittes 62 liegende und gegen die Gleitringdichtung 4a gerichtete Zungen 65 anschließen. Sowohl die Zungen 65 als auch die Zungen 66 sind durch Schlitze voneinander getrennt.

Die Stirnfläche 68 der schräg nach innen gerichteten Zungen 66 ist im Querschnitt gekrümmt ausgebildet (Fig. 5) und bildet eine Wegbegrenzung in Axialrichtung für den Gegenring 5a, der unter der Kraft der Feder 6a mit seiner Anlagefläche 34a an den Stirnflächen 68 der Zungen 66 anliegt. Die Zungen 66 sind'sojweit schräg nach innen in die Halterung la gerichtet, daß der in Achsrichtung gemessene Abstand Ll zwischen der Anlagefläche 3^a des Gegenringes 5a und der Bodenfläche 37a des Gehäusebodens 12a gleich groß ist wieder entsprechende axiale Abstand Ll bei der vorigen Ausführungsform.

Die Steifigkeit der schräg nach innen gerichteten Zungen 66 ist so bemessen, daß sie ohne wesentliche Verformung einer in Axialrichtung wirkenden Kraft widerstehen können, die geringfügig größer ist als die größte auftretende Kraft der Druckfeder 6a. Dadurch ist sichergestellt, daß die balgförmige Sekundärdichtung 11a in Außerbetriebsstellung der Wellendichteinheit vernachlässigbar gering verformt wird.

Die etwa rechtwinklig vom Rand 64 in Richtung auf das Gehäuse 3a abstehenden, durch die Axialschlitze 67 voneinander getrennten

•i

Zungen 65 dienen als Zentrierzungen für den Gegenring 5a, an dessen Außenmantelfläche 36a die Zungen 65 über einen Teil ihrer Länge anliegen. Vorteilhaft liegen diese Zungen 65 unter elastischer Spannung am Gegenring 5a an, so daß dieser auch bei größerer

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Toleranz seines Außendurchmessers sicher in Radialrichtung zur Halterung la und damit zur Gleitringdichtung ¹Ia zentriert wird. Außerdem erleichtert die federnde Ausbildung der Zungen 65 das Einschieben des Gegenringes 5a in die in Fig. 5 dargestellte Lage.

Beim Einsetzen der Wellendichteinheit in die Montagevorrichtung 40a (Fig. 6) rastet die Halterung la mit ihrem Formschlußteil 27a in den Gegenformschlußteil 55a der hülsenförmigen Führung 46a der Montagevorrichtung ein. Die Montagevorrichtung ist bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen gleich ausgebildet wie die Montagevorrichtung ^40 gemäß der vorigen Ausführungsform. Der Ausstoßer 47a weist jedoch keinen Ansatz auf. Beim Einsetzen der Wellendichteinheit in die Ausnehmung 8a des Pumpengehäuses 9a wird der dem Gehäuse 3a zugewandte, schräg radial nach außen gerichtete Rand 22a der Halterung la infolge seines Auftreffens auf die Stirnfläche 60a des Pumpengehäuses 9^^o weif umgebogen, bis er über etwa seine ganze radiale Breite an ^der Stirnfläche des Pumpengehäuses anliegt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. In dieser Lage befindet sich der Vorsprung 25a radial neben dem Flansch 20a des Gehäuses 3a, so daß die Schnappverbindung 2a zwischen der Halterung und dem Gehäuse gelöst ist.

Das Gehäuse 3a ist mit Preßsitz in die Ausnehmung 8a des Pumpengehäuses 9a eingesetzt und stützt sich mit seinem Flansch 20a an der Stirnfläche 60a des Pumpengehäuses ab. In der in Fig. 6 dargestellten Lage nimmt der Gegenring 5a seine Einbaulage ein, in der seine Anlagefläche 34a den axialen Abstand L2 von der Bodenfläche 37a des Gehäusebodens 12alhat. Die axiale

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Verschiebbarkeit des Gegenringes 5a durch die Pumpenwelle wird durch die Verformbarkeit der schräg nach innen gerichteten Zungen 66 gewährleistet. Bei der Montage der Axial-Wellendichteinheit wird der Gegenring 5a mit seiner Haltemanschette 13a auf die Pumpenwelle I⁴Ia aufgepreßt. Dabei entsteht durch die Radialpressung der Haltemanschette auf der Pumpenwelle eine zur Kraft der Druckfeder 6a gleichgerichtete Reibungskraft, deren Größe mindestens der Kraft der Druckfeder entspricht, Dadurch muß beim Aufpressen des Gegenringes 5a auf die Pumpenwelle I¹Ia die zur axialen Abstützung des Gegenringes erforderliche Kraft mindestens doppelt so groß sein wie die Kraft der Druckfeder. Da die Steifigkeit der den Gegenring 5a abstützenden Zungen 66 jedoch so bemessen ist, daß sie lediglich der Kraft der Druckfeder 6a ohne wesentliche Verformung widerstehen können, werden die Zungen 66 in Richtung der Kraft der Druckfeder und der Reibungskraft soweit umgebogen, bis sie plan zwischen der Stirnfläche 69 des Ausstoßers 47a und der Anlagefläche 3^a des Gegenringes 5a liegen (Fig. 6).

Wird die Montagevorrichtung ¹IOa zurückgezogen, so bleibt die Halterung la aufgrund der formschlüssigen Verbindung 27a, 55a mit der Führung 46a in der Montagevorrichtung. Die Halterung kann dann mit dem Ausstoßer 47a beispielsweise in einen Sammelbehälter ausgestoßen werden. Seine endgültige Betriebslage erhält der Gegenring 5a durch das auf der Welle l4a zu befestigende Pumpenrad, an dem der Gegenring in der Betriebslage anliegt.

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Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis k. Der

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Bund 38b der Halterung Ib verläuft jedoch in radialer Richtung so weit nach innen, daß die lichte Weite der vom Rand 38b begrenzten Einführöffnung 29b um mindestens die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Mantels 35b des Absatzes 32b und dem Durchmesser der Innenfläche 31b des Zylinderabschnittes 3Ob|der Halterung Ib kleiner ist als der Durchmesser der Pumpenwelle I¹Ib.

Der Gegenring 5b liegt mit dem radial äußeren Rand seiner Anlagefläche 3¹Jb an der Stirnfläche 33b des Absatzes 32b unter der Kraft der Feder 6b an. Wird die in die Montagevorrichtung ¹IOb eingesetzte Axial-Wellendichteinheit auf die Pumpenwelle I¹Ib aufgeschoben, dann wird der Bund 38b von der Pumpenwelle I¹Ib radial aufgeweitet, weil die lichte Weite der Einführöffnung 29b der Halterung Ib kleiner als der Durchmesser der Pumpenwelle I¹Ib ist. Die Pumpenwelle I¹Ib ist mit einem konischen Ende 70 ausgebildet, auf das der Bund 38b beim Aufschieben auf die Pumpenwelle auftrifft. Entsprechend der schräg verlaufenden Kegelmantelfläche wird dann der Bund 38b beim weiteren Einschieben der Wellendichteinheit stetig so weit aufgeweitet, bis die lichte Weite der Einführöffnung dem Pumpenwellendurchmesser entspricht. Da der Bund 38b mit seiner äußeren Stirnfläche ¹Ub an der Stirnfläche 48b des Ausstoßers i»7b anliegt, gleiten die durch die Schlitze 67b gebildeten Segmente des Bundes 38b längs der Stirnfläche ¹ISb des Ausstoßers 47b radial nach außen und vergrößern dabei zwangsläufig den Innendurchmesser des Absatzes 32b. Ist der Innendurchmesser des Absatzes 32b mindestens gleich dem Außendurchmesser des Gegenringes 5b, dann ist die axiale Wegbegrenzung für den Gegenring gelöst. Der Gegenring bleibt aufgrund des Reibschlusses zwischen der Haltemanschette 13b und der Pumpenwelle I¹Ib relativ zur Pumpenwelle so lange stehen, bis der Gegenring 5b beim Einpreßvorgang der Axial-Wellendichteinheit mit seiner Anlagefläche 3¹Ib

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an der inneren Stirnfläche 39b des Bundes 38b anliegt. Beim weiteren Einpressen der Axial-Wellendichteinheit wird dann der Gegenring 5b vom Bund 38b, der sich axial an der Stirnfläche 48b des Ausstoßers 47b abstützt, axial mitgenommen, bis die Wellendichteinheit ihre in Fig. 8 dargestellte Lage erreicht hat, die der Lage der Axial-Wellendichteinheit in Fig. 3 entspricht. Die endgültige / erhalt die Axial-Wellendichteinheit durch das auf die Pumpenwelle l4b aufzuschiebende Pumpenrad, an dem der Gegenring 5b anliegt.

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L e e

r s e i t e

Claims

Patentanwalt O '7 Π Ο 1 Π / Dipl.-Ing. Walter Jaekfech I I U J I U 4 Stuttgart N. Menzelstraß« A^ Kupfer-Asbest-Co. A 35 560 - scho Gustav Bach Rosenbergstraße 22 ' ■ Heilbronn Ansprüche

1. .. Axial-Wellendichteinheit zur Abdichtung eines ruhenden Maschinenteiles gegenüber einem drehbaren Maschinenteil, insbesondere einer Welle einer Pumpe, mit einer dichtend am ruhenden Maschinenteil gehalterten Gleitringdichtung, die aus einem Gehäuse mit einem quer zur Achse der Gleitringdichtung liegenden Boden, aus einer als Gleitring ausgebildeten Primärdichtung und einer balgartigen Sekundärdichtung sowie aus einer zwischen der Primärdichtung und dem Gehäuseboden angeordneten Druckfeder besteht, mit einem drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil verbindbaren Gegenring, der mit einer Gegendichtfläche an einer Dichtfläche der Primärdichtung anliegt, und mit einer Halterung, mit der der Gegenring und die Gleitringdichtung koaxial zueinander liegend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die balgartige Sekundärdichtung (11) in einer im wesentlichen ihrer Einbaulage entsprechenden Lage vulkanisiert und in Außerbetriebsstellung durch die Halterung (1) in dieser Lage gehalten ist, daß die Halterung lösbar ist und daß der Gegenring (5) unmittelbar an einem drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil (I¹I) verbundenen Maschinenbauteil (53) anliegt.

2. Wellendichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) für den Gegenring (5) und die Gleitringdichtung (Ί) kappenförmig ausgebildet ist und über mindestens eine Schnappverbindung (2) mit dem Gehäuse (3) der Gleitringdichtung lösbar verbunden ist.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Wellendichteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) einen Axialanschlag (33) für den Gegenring (5) aufweist, an dem der Gegenring unter der Kraft der Druckfeder (6) anliegt.

Ί. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (5) in axialer und radialer Richtung durch die Halterung (1) festgelegt ist.

5. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (5) unter· Kraftschluß, vorzugsweise nach Art einer Keilverbindung, auf einer drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil. (Ik) zu verbindenden Haltemanschette (13) sitzt.

6. Wellendichteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemanschette (13) etwa gleiche axiale Länge wie der Gegenring (5) hat.

7. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) auf ihrer Außenseite mit mindestens einem Formschlußteil (27) für einen entsprechenden Gegenformschlußteil (55) eines Einpreßwerkzeuges (¹JO) versehen ist, mit dem die Wellendichteinheit in den ruhenden Maschinenteil (9) einzusetzen ist.

8. Wellendichteinheit nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußteil (27) der Halterung (1) als Raste ausgebildet ist, die in den Gegenformschlußteil (55) des Einpreßwerkzeuges (ΊΟ) beim Einsetzen in das Einpreßwerkzeug selbsttätig einrastet.

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9· Wellendichteinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußteil (27) eine in Aufschieberichtung (50) des Einpreßwerkzeuges (¹IO) nach Vorn und oben verlaufende Auflauffläche (58) aufweist.

10. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) mit einem Plansch (20) in eine umlaufende Nut (23) der Halterung (1) eingreift.

11. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseflansch (20) annähernd über seine ganze radiale Breite an einer etwa rechtwinklig zur Achse (A) der Gleitringdichtung (¹J) liegenden Schulter (21) der Halterung (1) anliegt.

12. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gehäuse (3) zugewandte Rand (22) der Halterung (1) in bezug auf die Achse (A) der Halterung schräg nach außen gerichtet ist und an die Schulter (21) anschließt.

13. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußteil (27) in einem Zylinderabschnitt (26) der Halterung (1) vorgesehen ist.

I¹I. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) an ihrem im Bereich des Gegenringes (5) liegenden Ende eine Einführöffnung (29) für das Einpreßwerkzeug (¹IO) aufweist.

15. Wellendichteinheit nach Anspruch I¹I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnung (29) zum Lösen des Axialanschlages (33) elastisch aufweitbar ist.

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16. Wellendichteinheit nach Anspruch l4 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnung (29) durch wenigstens einen etwa radial zur Achse (A) der Halterung (1) liegenden Bund (38) begrenzt ist.

17· Wellendichteinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (38) eine schräg zur Achse (A) der Halterung (1) liegende Außenfläche (42) aufweist, die eine Führungsfläche für einen Ausstoßer (47, 49) des Einpreßwerkzeuges (40) bildet.

18. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßer (17, 49) in einer hülsenförmigen Führung (46) für die Halterung (1) angeordnet ist.

19. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (21) der Halterung (1) einen Anschlag für die hülsenförmige Führung (46) bildet.

20. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (46) den Gegenformschlußteil (55) für den Formschlußteil (27) der Halterung (1) aufweist.

21. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßer (4*7) wenigstens ein Spreizglied (49) aufweist, mit dem die Einführöffnung (29) der Halterung (1) aufweitbar ist.

22. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizglied (49) in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist, der sich in Aufschieberichtung (50) des Einpreßwerkzeuges (40) nach vorn verjüngt.

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23. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gehäuse (3) der Gleitringdichtung (Ί) zugewandte Rand (22) der Halterung (1) beim Einpressen der Wellendichteinheit in die Ausnehmung

_/o. Pumpe n£-ehäus es (9), ., . .. ' ,__N .. . (8) ae§ /zur Losung der schnappverbindung (2) mit dem Gehäuse elastisch verformbar ist.

24. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialanschlag (66) für den Gegenring (5a) durch schräg zur Achse (A) der Halterung (la) liegende, elastisch verformbare Zungen gebildet ist, deren Formsteifigkeit größer ist als die auf den Gegenring wirkende Kraft der Druckfeder (6a).

25. Wellendichteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Spreizglied zur radialen Aufweitung der Einführöffnung (29b) der Halterung (Ib) ein kegelstumpfförmig ausgebildeter Teil (70) des drehbaren Maschinenteiles (14b) vorgesehen ist.

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