DE2720135A1

DE2720135A1 - Einbaufertige spalt- bzw. labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE2720135A1
Application number: DE19772720135
Authority: DE
Inventors: Peter Buzek; Helmut Skirlo
Original assignee: GEORG MUELLER KUGELLAGERFABRIK KG; Georg Mueller Kugellagerfabrik KG
Current assignee: Skirlo Helmut 8500 Nuernberg De
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2720135B2; IT7822815A0; ES469449A1; JPS53140449A; JPS55137758U; DE2720135C3; IT7821668V0; GB1589804A; IT1095340B; FR2389814A1; BR7802804A

Description

Georg Müller Kugellagerfabrik KG Äußere Bayreuther Str. 230 8500 Nürnberg

Einbaufertige Spalt- bzw. Labyrinthdichtung

Es sind bereits einbaufertige Spalt- bzw. Labyrinthdichtungen, bestehend aus einem Außen- und einem rotierenden Innenring, bekannt, die an ihren einander zugekehrten, gleichförmig ausgebildeten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspaltes formschlüssig ineinandergreifend profiliert sind. Derartige Dichtungen besitzen die Vorteile, daß sie zur Abdichtung praktisch beliebig schnellaufender Wellen herangezogen werden können, weil weder Erwärmung noch Verschleiß auftreten, da zwischen den beiden Ringen keine Berührung stattfindet. Es sind auch bereits derartige einbaufertige Dichtungen bekannt, bei denen der Außenring im mittleren Bereich seiner Mantelfläche mit mindestens einer radialen Durchbrechung versehen ist. Derartige Dichtungen haben den zusätzlichen Vorteil, auch dann noch wirksam zu sein, wenn sie von einem unter hohen Druck stehenden Flüssigkeitsstrahl getroffen werden, wobei es vorkommt, daß Flüssigkeitsstrahlen in den Dichtungsspalt eindringen. Durch die Anordnung der Durchbrechung im Außenring wird bei diesen_Dichtungen erreicht, daß in den Spalt eingedrungene Flüssigkeit durch diese radialen Durchbrechungen abgestreift und wieder ausgeschleudert wird, so daß insgesamt ein Eindringen von Flüssigkeit in den abgedichteten Bereich vermieden ist.

Alle bisher bekanntgewordenen Labyrinthdichtungen der vorstehend geschilderten Arten haben jedoch den Nachteil, bei sehr starker Flüssigkeitsbeaufschlagung keine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten und das Durchwandern von Flüssigkeit durch den Dichtungsspalt nicht zuverlässig zu verhindern.

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Georg Müller Xugellagarfabrik KG Äußere Bayreuther Str. 230 8500 Nürnberg

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einbaufertige Spalt- bzw. Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihrem einander zugekehrten, gleichförmig ausgebildeten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspalts formschlüssig ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei gegebenenfalls im nichtrotierenden Ring eine Abflußmöglichkei vorgesehen ist, zu schaffen, die weniger aufwendig ist als bisher bekanntgewordene Dichtungen dieser Art und dabei eine bessere Abdichtungswirkung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Dichtung der vorstehend beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der annähernd zickzackförmige Dichtspalt in axialer Richtung der Ringe derart verläuft, daß der Beginn des Dichtspalts auf der einen Bordseite der Ringe einen geringeren radialen Abstand vom Ringmittelpunkt hat als das Ende des Dichtspalts auf der anderen Bordseite der Ringe.

Die erfindungsgemäße Dichtung, die an der Abdichtstelle so eingebaut werden muß, daß die Bordseite der Ringe mit dem größeren radialen Abstand des Dichtspalts zur Ringmitte dem Medium zugewandt ist, gegen das jeweils abgedichtet werden soll, hat den Vorteil, auch bei sehr starker Flüssigkeitsbeaufschlagung eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, da einerseits durch spanabhebende oder spanlose Herstellung des Innen- und Außenringes eine exakte Einstellung des jeweils erforderlichen engen Dichtspalts möglich ist und andererseits durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung des Dichtspalts eine besonders wirksame Abdichtung gegen aufprallende Flüssigkeiten insofern gewährleistet ist als diese Flüssigkeit bei der in Betrieb befindlichen, das heißt rotierenden erfindungsgemäßen Dichtung als Abdichtmedium wirksam wird. Diese überraschende Tatsache erklärt sich folgendermaßen:

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Während des Betriebes der erf indungcgeir.äßen Dichtung drinc Flüssigkeit in einem Ausmaß, das von der Enge des Dichtspaltes, der Anzahl und Form der zickzackförmigen Stufen und von dem Druck der aufprallenden Flüssigkeit abhängt und entsprechend diesen Faktoren regulierbar ist, in den Dichtspalt ein. Hierbei stellt sich hinsichtlich des Ausmaßes des Eindringens der Flüssigkeit ein Gleichgewicht ein, da dem Eindringen der Flüssigkeit die Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die in den einzelnen Zickzack- förmigen Stufen jeweils einen geschlossenen Flüssigkeitsring bildet und sich infolge der unterschiedlichen radialen Flankenlängen der Dichtspaltstufen sich addierende Druckkomponenten entgegen dem weiteren Eindringen von Flüssigkeit aufbauen. Die Flüssigkeit fließt somit in den Dichtraum zurück und weiterhin steht den die Dichtstelle durchströmenden Gasen und Dämpfen eine vorteilhaft wirksame, mehrstufig gasdichte Sperre gegenüber. Die Enge und der Verlauf des Dichtspaltes wird, wie bereits erwähnt,in Abhängigkeit von der Viskosität und dem Druck der Flüssigkeit gewählt, gegen die die Dichtung jeweils wirksam werden muß. Wie der Fachmann weiß, wird dabei der Dichtspalt um so enger gewählt, je größer der Druck der aufprallenden Flüssigkeit ist und je langsamer die Dichtung im Betrieb rotiert. Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wird somit entgegen der sich aufdrängenden Annahme, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung des Dichtspalts mit teilweisem Gefälle von außen zum abzudichtenden Raum hin das Eindringen von Flüssigkeit in den abzudichtenden Raum unter der Wirkung der Schwerkraft erleichtert wird, tatsächlich die Dichtwirkung durch diese erfindungsgemäße Anordnung des Dichtspalts gegenüber der herkömmlichen Labyrinthdichtung mit horizontalem zickzackförmigem Verlauf des Dichtspaltes wesentlich verbessert. Wobei sich als weiter vorteilhaft ergibt, daß im Stillstand die in die Dichtung eingedrungene Flüssigkeit nahezu vollständig ausschließlich in den Dichtraum zurückläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verläuft der annähernd zickzackförmige Dichtspalt in einer Folge jeweils gleichmäßiger ansteigender Profilabschnitte und jeweils gleichmäßiger absteigender Profilabschnitte von der einen Bordseite, zur anderen Bordseite der Ringe. In Richtung des Verlaufes des Dichtspaltes von der Bordseite mit geringerem radialen Abstand vom Ringmittelpunkt zu der Bordseite mit größerem radialen Abstand vom Ringmittelpunkt gesehen sind die gleichmäßigen ansteigenden Profil-

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Georg Müller Kugeilagerfasrik KG

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abschnitte jeweils länger als die sich daran anschließenden, ebenfalls jeweils gleichmäßigen absteigenden Profilabschnitte. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellen somit die axialen Projektionen der ansteigenden Profilabschnitte eine breitere Ringfläche dar als die axialen Projektionen der jeweils sich anschließenden absteigenden Profilabschnitte, gesehen in Richtung des aufsteigenden Verlaufes des Dichtungsspalts insgesamt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der nicht rotierende Ring eine axiale zum Dichtraum hin offene Abflußnut auf. Mit Dichtraum wird dabei der Raum an der Seite der Dichtung bezeichnet, die das Medium enthält, gegenüber dem abgedichtet werden soll.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung können Innenring und Außenring aus Metall oder Kunststoff bestehen, wobei Außenring und Innenring spanlos, beispielsweise durch Spritzguß, oder spanabhebend, beispielsweise durch Drehen, hergestellt werden können. Die Vereinigung von Innenring und Außenring kann im Falle der Verwendung von Metallringen derart erfolgen, daß der Außenring durch Erwärmung derart vergrößert wird, daß der Innenring eingelegt werden kann. Nach erfolgter Abkühlung sind beide Ringe dann formschlüssig miteinander verbunden. Im Falle der Verwendung von Kunststoffringen werden Kunststoffe verwendet, die durch elastische Verformung eine Vereinigung von Innenring und Außenring erlauben. Besonders bewährt hat sich eine Kombination aus Metallinnenring und elastisch ver-, formbarem Kunststof faußenring. Jeder Fachmann ist in der Lage, auf-^ grund der Medien, gegenüber denen jeweils abgedichtet werden soll, geeignete Materialien anzuwenden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch ohne weiteres möglich, den Außenring aus zwei halbkreisförmigen Teilen herzustellen, die durch geeignete Steckverbindungen oder durch einen umschließenden Befestigungsring zu einem geschlossenen Ring vereinigt werden können. Auf diese Weise ist die Vereinigung von Innenring mit Außenring problemlos möglich.

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Äußere Bayreuther Str. 230 27201

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Nachfolgend werden anhand der Zeichnung beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben:

Dabei zeigen die Figuren 1 bis 3 beispielhafte Ausführungsfor- * men von erfindungsgemäßen Dichtungen im Schnitt.

Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung besteht aus einem Innenring 1 und einem Außenring 2, die durch einen im wesentlichen zickzackförmigen Dichtspalt 3 voneinander getrennt sind. Der im wesentlichen zickzackförmig verlaufende Dichtspalt hat dabei bei seiner Öffnung 4 auf der einen Bordseite einen geringeren radialen Abstand r 4 von der Ringmitte als bei seiner Öffnung 5 auf der anderen Bordseite der Ringe r 5. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform verläuft der zickzackförmige Dichtspalt in einer Folge jeweils gleichmäßiger aufsteigender Profilabschnitte 6 und jeweils gleichmäßiger absteigender Profilabschnitte 7 von der einen Bordseite zur anderen Bordseite der Ringe. Dabei stellen die axialen Projektionen der ansteigenden Profilabschnitte 6 eine breitere Ringfläche a 6 dar als die axialen Projektionen a 7 der jeweils sich anschließenden absteigenden Profilabschnitte 7, gesehen in Richtung des Verlaufes des Dichtspaltes von der Bordseite mit geringerem Abstand des Dichtspalts zur Ringmitte r 4 zur anderen Bordseite mit größerem Abstand des Dichtspalts von der Ringmitte r 5.

Die in Figur 2 veranschaulichte Ausführungsform einer erfindungs- · gemäßen Labyrinthdichtung weist im Außenring 2 eine radiale Durchbruchsöffnung 8 auf. Diese Ausführungsform ist besonders gut geeignet bei sehr hoher Flüssigkeitsbeaufschlagung, da hier etwa in den Dichtspalt eingedrungene Flüssigkeit, die nicht durch Herausschleudern unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wieder entfernt wird, aus dem Dichtraum abfließen kann. Außer bei hoher Flüssigkeitsbeaufschlagung wird dieser Vorteil immer dann wirksam, wenn

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die erfindungsgemäße Dichtung mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, was beispielsweise beim Anlaufen und Auslaufen der Fall ist. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird praktisch so eingebaut, daß die radiale Durchbruchsöffnung sich an der tiefsten Stelle befindet.

Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung weist im Außenring eine axiale, zum Dichtraum hin offene Abflußnut (9) auf. Diese Dichtung hat die gleichen Vorteile wie die Ausführungsform gemäß Figur 2 und bietet darüber hinaus noch den Vorteil, daß keine Abflußnut in dem Gehäuse erforderlich ist, in das die Dichtung eingebaut ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Einbaufertige Spalt- bzw. Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihren einander zugekehrten gleichförmig ausgebildeten Begrenzungsflächen zur Bildungs eines annähernd zickzackförmigen Dichtspalts formschlüssig ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei gegebenenfalls im nichtrotierenden Ring eine Abflußöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der annähernd zickzackförmige Dichtspalt (3) in axialer Richtung der Ringe derart verläuft, daß der Beginn (4) des Dichtspalts auf der einen Bordseite der Ringe einen geringeren radialen Abstand vom Ringmittelpunkt hat als das Ende (5) des Dichtspalts auf der anderen Bordseite der Ringe.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der annähernd zickzackförmige Dichtspalt (3) in einer Folge jeweils gleichmäßiger ansteigender Profilabschnitte (6) und jeweils gleichmäßiger absteigender Profilabschnitte (7) von der einen Bordseite zur anderen Bordseite der Ringe verläuft.
3. Dichtung nach der einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Projektionen der ansteigenden Profilabschnitte (6) eine breitere Ringfläche darstellen als die axialen Projektionen der jeweils sich anschließenden absteigenden Profilabschnitte (7), gesehen in Richtung des Verlaufs des Dichtspaltes vom Beginn (4) zum Ende (5).

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4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtrotierende Ring eine axiale, zum Dichtraum hin offene Abflußnut (9) aufweist.
5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (2) aus elastisch verformbarem Kunststoff und der Innenring (1) aus Metall bestehen.

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