DE2754168C2

DE2754168C2 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE2754168C2
Application number: DE2754168A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nen Verzicht
Original assignee: Fujikoshi KK
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1976-12-07
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1982-09-09
Also published as: JPS5626128Y2; DE2754168A1; US4169605A; JPS5379966U; GB1556088A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung aus einem Dichtungsring, einem Metallring und einem Gleitring, die axial hintereinander an einer Abstützung in einem Gehäuse eines Hydromotors oder eine Hydropumpe anliegen.

Die britische Patentschrift 14 18 156 beschreibt eine derartige Wellendichtung aus einem Dichtungsring aus einem Elastomer und einem Metallring, der mit seinem Außendurchmesser eng in die Bohrung des Gehäuses eingepaßt ist. Der Innendurchmesser des Metallrings ist erheblich größer als der Außendurchmesser der Welle. Des weiteren gehört zu der Dichtung ein aus öl-getränkier Bronze hergestellter Gleitring, der mit sehr geringem Spiel auf der Welle sitzt und ein großes Spiel gegenüber dem Gehäuse aufweist. Der Dichtungsring, der Metallring und der Gleitring stützen sich bei Druckbeaufschlagung auf einem gehäusefesten Stützring ab.

Der ohne Spiel am Gehäuse anliegende Metallring und der ohne Spiel auf der Welle sitzende Gleitring sollen verhindern, daß der Dichtungsring unter hohem Druck in den Spalt zwischen der Welle und dem Gehäuse gepreßt und dadurch zerstört wird. Dennoch

lassen sich Beschädigungen des Dichtungsringes unter hohem Druck bei dieser Wellendichtung nicht vermeiden, da ein Teil des Dichtungsringes in den Spalt zwischen dem Metallring und dem Gleitring gepreßt wird und am Gleitring anliegt. Da der Gleitring gegenüber dem Gehäuse in Ruhe verharrt, ergibt sich zwischen dem Dichtungsring und dem Gleitring beim Drehen der Welle eine Reibung, die zu einer schnellen Zerstörung des Dichtungsringes führt Daß der Gleitring relativ zum Gehäuse stillsteht und sich nicht mit der Welle dreht, ergibt sich aus der Tatsache, daß der Gleitring auf einem größeren Durchmesser am Stützring anliegt als am Dichtungsring. Dadurch ergibt sich bei gleicher Axialkraft ein größeres Reibmoment am Stützring, das den Gleitring an einer Drehung relativ zum Gehäuse hindert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellendichtung zu schaffen, bei der die Gefahr einer Beschädigung durch Verformung und zu Hohe Reibung und damit verbundener Leckstellen bei hohem Flüssigkeitsdruck nicht besteht

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Dichtungsring aus verschleißfestem Material besteht der nichtverformbare Metallring schließend in einem Spalt zwischen dem Gehäuse und der Welle eingepaßt und mindestens ein Gleitring zwischen dem Metal'ring und der Abstützung angeordnet ist

Der schließend in den Spalt zwischen der Welle und dem umgebenden Gehäuse eingepaßte Ring verhindert, daß sich der Dichtungsring mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck verformt Dabei liegt der eingepaßte Ring an dem Dichtungsring an und kann sich der Ring infolge seiner durch den Gleitring bewirkten dreh- und gleitbeweglichen Lagerung gemeinsam mit dem Dichtungsring drehen. Das schließt eine schädliche Relativbewegung zwischen dem Dichtungsring und dem anliegenden Ring aus, so daß hier keine übermäßige, den Dichtungsring beschädigende Reibungswärme entstehen kann.

Mit dem einen Dichtungsring kann es durch entsprechende Auslegung der Reibungsverhältnisse an dessen Berührungsflächen sowohl nur zu einer Relativbewegung zwischen den drehbeweglichen Dichtungsteilen als auch zu mehreren Relativbewegungen kommen. Die mehrfache Relativbewegung zwischen dem Dichtungsring mit dem eingepaßten Ring und dem Gleitring und zwischen Gleitring und einem oder mehreren weiteren Gleitringen und/oder dem Distanzring beinhaltet eine äußerst vorteilhafte Aufteilung der Reibung. Durch diese Aufteilung läßt sich die Reibungsgeschwindigkeit auf ein beliebiges Maß reduzieren. Bereits eine einfache Aufteilung kann ausreichen, um die mit der Reibung verbundene Wärmebelastung auf ein unschädliches Maß zu verringern.

Weiterhin ist es von Vorteil, die beiden Gleitringe an ihrer Berührungsfläche mit einem V-förmigen Querschnitt zu versehen. Die V-förmigen Flächen bewirken ein Anpressen der Gleitringe an die Welle, wenn der Dichtungsring mit hohem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Das trägt zusätzlich zur Abdichtung bei und verlängert die Standzeit der Dichtung.

Gemäß einer anderen Ausführung können die beiden Gleitringe eine abgesetzte Berührungsfläche aufweisen, Diese abgesetzten Gleitringe erlauben eine ähnliche Wirkung wie mit den V-förmigen Flächen aufweisenden Gleitringen zu erreichen. Die Herstellungskosten sind jedoch geringer.

Die zur Drehbewegung des Metallringes notwendige Gleitfähigkeit des oder der Gleitringe läßt sich durch die Verwendung von Polytetrafluoräthylenharz, Polyamidharz, Phenolharz oder anderem synthetischen Harz mit geringem Verschleiß und hohem Widerstand gegen eine Wärmebelastung erreichen.

Soll mit Sicherheit ein Gleiten des Metallringes auf dem Dichtungsring und/oder eines Gleitringes auf der Abstützung vermieden werden, kann der Metallring am Dichtungsring Uud/oder ein Gleitring an der Abstützung befestigt sein. Wird zwischen dem an der Abstützung befestigten Gleitring und dem am Dichtungsring befestigten Metallring ein weiterer drehbeweglicher Gleitring angeordnet, so ergeben sich zwei Gleitflächen mit jeweils halbierter Relativgeschwindigkeit.

Es ist jedoch auch möglich, die Abstützung selber zum Herabsetzen der Gleitgeschwindigkeit heranzuziehen, wenn auch diese drehbeweglich angeordnet ist.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wellendichtungen jeweils in gleicher Schnittdarstellung.

Nach Fig. i gehört ein Dichtungsring 17 mit Dichtlippe 19 zu einer erfindungsgemäßen Dichtung zwischen einer Welle 11 und einem Gehäuse 12. Der Dichtungsring 17 kann auch in anderer Weise gestaltet sein. Das schließt jede beliebige Querschnittsform und insbesondere U-förmige oder viereckige oder V-förmige Querschnitte ein. Ferner besteht der Dichtungsring 17 aus verschleißfestem Material.

Der Dichtungsring 17 wird wie der Dichtungsring 7 von einem Distanzring 14 und einem Sicherungsring 13 zwischen dem Gehäuse 12 und der Welle 11 gehalten. Anstelle des Distanzringes 14 können auch andere bekannte Distanzringe zum Abstützen des Dichtungsringes 17 verwendet werden.

Zwischen dem Dichtungsring 17 und dem Distanzring 14 befindet sich ein Metallring 16 und ein Gleitring 15 aus selbstschmierendem Material. Der Metallring 16 ist schließend in den Spalt zwischen dem Gehäuse 12 und der Welle 11 eingepaßt Er besteht aus verschleißfestem Material und besitzt einen für eine Hochdruckbelastung ausreichenden Verformungswiderstand. Deshalb hält er einer Druckerhöhung, auf z. B. 140 kg/cm² am Dichtungsring 17 ohne weiteres stand. Der Metallring liegt in seiner Betriebsstellung an der in Richtung des Flüssigkeitsdruckes hinteren axialer Stirnfläche des Dichiungsringes 17. Er verhindert die bei den bekannten Dichtungsringen 7 auftretende, aus dem Einpressen in einen Spalt zwischen Distanzring und Welle bzw. Distanzring und Gehäuse resultierende Verformung. In Verbindung mit dem Gleitring 15 verhindert der Metallring 17 zugleich ein Abnutzen der Berührungsflächen des Dichtungsringes 17, denn infolge der Gleitfähigkeit des Gleitringes 15 kann der Metallring 16 zusammen mit dem Dichtungsring 17 ohne Relativbewegung gegenüber dem Dichtungsring 17 eine Drehbe wegung ausführen. Die zur Drehbewegung des Metall ringes 16 notwendige Gleitfähigkeit des Gleitringes 15 wird durch die Verwendung von Polytetr «fluoräthylen harz, Nylonharz, Phenolharz oder anderem syntheti sehen Harz mit pringem Verschleiß und hohem Widerstand gegefi eitle Wärfflebelastung erreicht.

Der Gieitring 13 kann ferner an dem Distanzring 14 befestigt sein bzw, an diesem fest anliegen. Er kann aber auch lose an dem Distanzring 14 anliegen und bei einer Drehbewegung des Dichtungsringes 17 und des Metallringes 16 mit diese,n Teilen eine gleiche öder geringere Drehbewegung ausführen. Vorzugsweise sind der Distanzring 14, der Gleitring 15 und der Metallring 16 so ausgelegt, daß der Gleitring 15 eine geringere Drehbewegung als der Metallring 16 ausführt. Des bewirkt eine Aufteilung des Reibungsvorganges auf die beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Gleitringes 15. Die Reibungsgeschwindigkeit verringert sich wesentlich. Im gleichen Maße verringern sich die Wärmebelastung und der Verschleiß der aneinander reibenden Flächen. Das ist bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Welle 11 von besonderer Wichtigkeit Die vorteilhafte Aufteilung des Reibungsvorganges tritt bei einheitlicher Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Gleitringes 15 an dessen gegenüber liegenden Stirnflächen und gleicher Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Distanzringes 14 und des Metallringes

16 an den mit dem Gleitring 15 in Berührung stehenden Flächen ein.

Fig.2 zeigt eine weitere erfinduiigsgemäße Dichtung, die sich von der Dichtung nach F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß anstelle des einen Gleitringes 15 zwei Gleitringe 15/4 und 15ß Verwen-'.ng finden. Die Gleiiringe \5A und 155 sind durch entsprechende Material- und Oberflächenbeschaffenheit so ausgelegt, daß im Falle einer Drehbewegung des Dichtungsringes

17 und des Metallringes 16 zwischen ihnen eine Drehbevegung stattfindet. Je nach Auslegung der Berührungsflächen ts Distanzringes 14 und des Metallringes 16 ist uas eine zusätzliche Dreh- und Relativbewegung bzw. Reibungsbewegung, oder beschränkt sich die Relativbewegung au' die Gleitringe 15/4 und 15Ä Diese Reibungsbewegung verhindert entweder allein oder zusammen mit weiteren Reibungsbewegungen eine nachteilig große Reibungswärme und entsprechenden Reibungsverschleiß.

In die Drehbewegung bzw. die Aufteilung der Reibungsvorgänge durch geringes Mitdrehen benachbarter Teile, kann auch der Distanzring 14 einbezogen werden.

Nach Fig. 3 treten an die Stelle der Gleitring? ISA und 155 Gleitringe 15C und 15D. Die Gleitringe I5C und 15D besitzen an ihren Berührungsflächen einen V-fcrmigen Querschnitt. Ferner ist der an dem Metallring 16 anliegende Gleitring 15O an der Berührungsfläche mit dem Metallring 16 mit einer ein schließendes Anliegen ermöglichenden Flachseite versehen. Die Berührungsfläche des Gleitringes IbT mit dem mit 14/4 bezeichneten Distanzring ist dagegen in gleicher Weise wie die Berührungsfläche zwischen den Gleitringen 15C und 15D V-förmig ausgebildet. Dementsprechend ist auch der Distanzring 14/4 an der dem Gieitring 15C zugewandten Seite V-förmig ausgebi'Jet. Die V-förmigen Flächen bewirken ein Anpressen der Gleitringp 15Cund 15D an die Welle 11, w;nn 'Je - Dichtungsring 17 mit hohem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Das trägt zusätzlich zur Abdichtung bei und verlängert c'ie Standzeit der Dichtung.

Nach Fig. 4 treten an die Stelle der Gleitringe 154 und ISÖGIeitnnge 15Eund 15f: Die Gleitnnge 15Eund 15F besitzen abgesetzte Berührungsflächen, das heißt teilweise in radialer und axialer Richtung zwischen dem inneren und äußeren Umfang verlaufende Berührungs flächen. Mit den abgesetzten Gleitringen 15J? t;nd 15F läßt sich eirje ähnliche Wirkung wie mit defl Gleitringen 15C und i5D erreichen. Die Querschnittsform nach Fig.4 macht ein Bearbeiten des Distanzringes 14 überflüssig und verringert die Herstellungskosten.

Die Montage der erfindungsgemäßen Dichtung erfolgt Vor dem Einbauen, wenn der Dichtungsring 17

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und Metallring 16 bzw. Distanzring 14 oder 14/4 und Gleitring 15 aneinander zu befestigen sind, Das verhindert Montagefehier und ist besonders für Hydropumpen und Motore mit geringer Drehzahl von Vorteil.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Wellendichtung aus einem Dichtungsring, einem Metallring und einem Gleitring, die axial hintereinander an einer Abstützung in einem Gehäuse eines Hydromotors oder einer Hydropumpe anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (17) aus verschleißfestem Material besteht, der nicht verformbare Metallring (16) schließend in einem Spalt zwischen dem Gehäuse (12) und der Welle (11) eingepaßt und min'destens ein Gleitring (15, 15Λ, 155, 15C 15D, 15£ t5F) zwischen dem Metallring (16) und der Abstützung (13, 14, ί4Α) angeordnet sind.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei gegeneinander drehbewegliche Gleitringe (15Λ bis 15FJl

3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleitringe (15Cund t5D) an ihrer Berührungsfläche einen V-förmigen Querschnitt besitzen.

4. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleitringe (15£ t5F) eine abgesetzte Berührungsfläche aufweisen.

5. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (15, \5A bis \5F) aus ainem Kunststoff mit niedrigem Reibungswert, geringem Verschleiß und hohem Wärmewiderstand bestehen.

6. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen in dem Spalt zwiochen dem Gehäuse (12) und der Welle (11) an dem Dichtungsring (17* befestigten Ring (16) und/oder einen an df Abstützung (14, 14Λ) befestigten Gleitring (15, 15/4 bis, '5F).

7. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen drehbeweglichen Gleitring (15,15A bis 15F).

8. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine drehbewegliche Abstützung (14,j