DE2720135B2

DE2720135B2 - Spalt- bzw. Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE2720135B2
Application number: DE2720135A
Authority: DE
Inventors: Peter 8501 Heroldsberg Buzek; Helmut 8500 Nuernberg Skirlo
Original assignee: Georg Mueller Kugellagerfabrik KG
Current assignee: Skirlo Helmut 8500 Nuernberg De
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1980-02-07
Also published as: IT1095340B; ES469449A1; FR2389814A1; JPS53140449A; DE2720135A1; GB1589804A; BR7802804A; JPS55137758U; IT7822815A0; DE2720135C3; IT7821668V0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spaltbeziehungsweise Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihren einander zugekehrten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zick/.ackförmigen Dichtspaltes ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei der zickzackförmige Dichtspalt in axialer Richtung der Ringe derart verläuft, daß der Beginn des Dichtspaltes auf der einen Bordseite der Ringe einen größeren radialen Abstand von der Ringachse hat als das Ende des Dichtspaltcs auf der anderen Bordseite der Ringe und der Innenring eine Folge jeweils gleichmäßig absteigender längerer Profilabschnitte und gleichmäßig ansteigender kürzerer Profilabschnitte aufweist.

Eine Labyrinthdichtung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 46 901 bekannt, dient hier aber lediglich dazu, einen Druckbehälter, welcher eine Flüssigkeitsdichtung enthält, mit derAußenatmosphäre zu verbinden, stellt also lediglich eine Drosselstellc für entweichende Gase dar. Eine Beaufschlagung mit flüssigen oder festen Medien findet nicht statt.

Aus der DE-OS 16 50 083 sind Spalt- beziehungsweise Labyrinthdichtungen bekannt, die aus einem Auücn- und einem Innenring bestehen, welche an ihren einander zugekehrten, gleichförmig ausgebildeten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspaltes profiliert sind, wobei der Außenring im mittleren Bereich seiner Mantelfläche mindestens eine radiale Durchbrechung aufweist, Derartige Dichtungen besitzen gegenüber schleifenden Dichtungen den Vorteil, daß weder Erwärmung noch Verschleiß auftritt, da zwischen den beiden rotierenden Ringen keine Berührung stattfindet Aufgrund der vorgesehenen radialen Durchbrechungen sind derartige Dichtungen auch dann noch weitgehend wirksam, wenn beim Auftreffen von unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen Flüssigkeit in den Dichtungsspalt eindringt, da

ίο diese Flüssigkeit durch die radialen Durchbrechungen zumindest weitgehend ausgeschleudert wird.

Die bisher bekannt gewordenen Labyrinthdichtungen 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Dichtung der eingangs beschriebenen Art zum Herstellen einer einbaufertigen Dichtung der Außenring eine dem Innenring tntsprechende Profilierung aufweist, wobei der absteigende Profilabschnitt unmittelbar in den ansteigenden Übergeht, die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitte eine breitere Ringfläche darstellen als die axialen Projektio-

jo nen der sich anschließenden ansteigenden Profilabschnitte, gesehen in Richtung des Leckweges, und daß die Profilierung des Außenringes formschlüssig in die Profilierung des Innenringes eingreift.
Die erfindungsgemäße Dichtung, die an der Abdii_nt-

j5 stelle so eingebaut werden muß, daß die Bordseile 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 F.'nssigkeitsbeaufschlagung eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, da einerseits durch spanabhebende euer 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 besondere wirksame Ablichtung gegen aufprallende Flüssigkeiten insofern gewährleistet ist, als diese Flüssigkeit bei der in Betrieb befindlichen, daß heißt rotierenden erfindungsgemäßen Dichtung als Abdichtmedium wirksam wird. Diese überraschende Tatsache erklärt sich folgendermaßen:

Während des Betriebes der erfindungsgemäßen Dichtung dringt 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 stell! sich hinsichtlich des Ausmaßes des Eindringens der Flüssigkeit ein Gleichgewicht ein, da dem Eindringen der Flüssigkeit die Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die in den einzelnen zickzackförmigen Stufen jeweils einen geschlossenen Flüssigkeitsring bildet und sich infolge der unterschiedlichen radialen Flankenlängen der Dichlspaltstufen sich addierende Druckkomponenten entgegen dem weiteren Eindringen von Flüssigkeit aufbauen, wobei jedoch gegenüber bekannten Spaltdichtungen die Dichtungsreibung verringert ist. Die Flüssigkeit fließt somit in den Dichtraum

zurück, und den die Dichtstede durchströmenden Gasen und Dämpfen steht weiterhin eine vorteilhafte wirksame, mehrstufige 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 Drujk 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 Dichtspaltes mit teilweisem Gefälle von außen zum abzudichtenden Raum hin das Eindringen von Flüssigkeit in den abzudichtenden Raum unter der Wirkung der Schwefkraft erleichtert wird, tatsächlich die Dichtwirkung durch diese erfindungsgemäße Anordnung des Dichtspaltes gegenüber der herkömmlichen Labyrinthdichtung mit horizontalem zickzackförmigem Verlauf des Dichtspaltes wesentlich verbessert. Ais weiter vorieühafi ergibt sich, daß im Stillstand die in die Dichtung eingedrungene I iüssigkeit nahezu vollständig ausschließlich in den D'chtraum zurückläuft.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weis! 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 ufolgter 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 Metallinncinring und elastisch verrormbarem Kunststoffaußenring. Jeder Fachmann ist in der Lage, aufgrund 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, aie durch 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.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben

Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 beispielhafte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Dichtungen im

ίο Schnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Labyrinthdichtung besteht aus einem Innenring 1 und einem Innenring 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 r4 von der Ringmitte als bei seiner öffnung 5 auf der anderen Bordseite der Ringe r5. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verläuft der zickz' .kförmige Dichtspalt in einer Folge jeweils gleichmäßige- absteigender Profilabschnitte 6 und jeweils gleichmäßiger aufsteigender Profilabschnitte 7 von der einen Bordseite zur anderen Bordseite der Ringe. Dabei stellen die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitie 6 eine breitere Ringfläche a G dar als die axialen Projektionen a 7 der jeweils sich anschließenden aufsteigenden Profilabschnitte 7, gesehen in Richtung des Verlaufes des Dichtspaltes von der Bordseite mit größerem Abstand des Dichlspalts zur Ringmitte r5 zur anderen Bordseite mit geringerem Abstand des Dichtspalts von der Ringmitte r4.

Die in F i g. 2 veranschaulichte Ausführungsform der Labyrinthdichtung weist im Außenring 2 eine radiale

)5 Durchbruchsöffnung 8 auf. Diese Ausführungsform ist besonders gut geeignet bei sehr hoher Flüssigkeitsbeaufschlagung, da hier etwa in den Dichtspalt eingedrungene Flüssigkeit, die nicht durch Heraucschle'dern unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wieder entfernt wird, aus dem Dichtraum abfließen kann. Außer bei höh τ Flüssigkeitsbeaufschlagung wird dies immer dann wirksam, wenn die Dichtung mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, was beispielsweise bei Anlaufen und Auslaufen der Fall ist. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform wird praktiscii so eingebaut, daß die radiale Durchbruchsöffnung sich an der tiefsten Stelle befindet.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform weist im Außenring eine axiale, zum Dichtraum hin offene Abflußnut (9) auf. Bei dieser Dichtung ist keine Abflußnut in dem Gehäuse erforderlich, in das die Dichtung eingebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spalt- beziehungsweise Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihren einander zugekehrten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspaltes ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei der ziekzackförmige Dichtspalt in axialer Richtung der Ringe derart verläuft, daß der Beginn des Dichtspaltes auf der einen Bordseite der Ringe einen größeren radialen Abstand von der Ringachse hat als das Ende des Dichtspaltes auf der anderen Bordseite der Ringe und der Innenring eine Folge jeweils gleichmäßig absteigender längerer Profilabschnitte und gleichmäßig ansteigender kürzerer Profilabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen einer einbaufertigen Dichtung der Außenring (2) eine dem Innenring (1) entsprechende Profiliert .g aufweist, wobei der absteigende Profilabschnitt (6) unmittelbar in den ansteigenden Profilabschnitt (7) übergeht, die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitte eine breitere Ringfläche darstellen als die axialen Projektionen der sich anschließenden ansteigenden Profilabschnitte, gesehen in Richtung des Leckweges, und daß die Profilierung des Außenringes formschlüssig in die Profilierung des Innenringes eingreift.

2. Dichtung nach Ansiruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtrotierende Ring eine axiale, zum Dichtr:i;m hin offene Abflußnut (9) aufweist.

3 Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (2) aus elastisch verformbarem Kunststoff und der Innenring (I) aus Metall bestehen.