DE2811196C2

DE2811196C2 - Abdichtung für Wellen

Info

Publication number: DE2811196C2
Application number: DE2811196A
Authority: DE
Inventors: Günter 2000 Hamburg Pietsch
Original assignee: Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH
Current assignee: Blohm and Voss GmbH
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE2811196A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für Wellen, insbesondere zur Abdichtung gegen flüssige Medien. Sie betrifft vorzugsweise eine Stevenrohrabdichtung für Schiffe. Die Abdichtung enthält eine oder mehrere in einem Gehäuse eingespannte Dichtmanschetten, die aus einer abdichtenden Kante, einem im wesentlichen axial verlaufenden, elastisch verformbaren Steg und einem sich etwa radial erstreckenden Kragen bestehen, und es sind Mittel zur Verringerung des Anpreßdrucks der Dichtkante der Manschette an die Welle vorgesehen.

Bei Dichtmanschetten herkömmlicher Art erstreckt sich zwischen der Dichtkante und der Einspannung der Manschette im Gehäuse ein elastischer Steg in etwa axialer Richtung (z. B. F i g. 3), auf den das abzudichtende Medium radial drückt, so daß Drucksteigerungen in dem Medium den Anpreßdruck erhöhen und zu Erwärmung und Verschleiß der Dichtkante führen.

In einer bekannten Abdichtungsanordnung (DE-AS 15 25 617) wird der Anpreßdruck der Dichtkanten von Lippendichtungen zur Verminderung von Erwärmung und Verschleiß stufenweise dadurch vermindert, daß mehrere Dichtmanschetten hintereinander angeordnet sind, daß die Lippen sich axial zu den Räumen niederen Drucks hin erstrecken und daß jede Lippe auf der Seite höheren Drucks eine die Lippe entlastende und aui der Seite niederen Drucks eine die Lippe zusätzlich belastende Fläche hat Diese Anordnung ist sehr aufwendig, da mehrere gleichgerichtete Lippendichtungen erforderlich sind, um den gewünschten stufenweisen Druckabbau zu ermöglichen.

Aus US-PS 23 50 697 ist eine Lippendichtung bekannt, bei der sich von der abdichtenden Kante ein Kragen radial und ein Steg etwa axial erstrecken, um die um die Dichtmanschette gelegte Ringfeder gegen korrosive Medien zu schützen. Der radiale Kragen ist fest eingespannt, während der Steg in axialer Richtung verschiebbar und dem radialen Druck des Medium nicht ausgesetzt ist Die Einspannung des Kragens schließt zwar jeden radialen Druck auf die Manschette von einer äußeren Umfangsfläche her aus, aber der Druck des Mediums wirkt noch auf die gegen das Medium gerichtete Lippe. Eine relative Verminderung dieses Anpreßdrucks ist nicht möglich. Außerdem kann bei einer Exzentrizität der Welle im Abdichtungsquerschnitt infolge von Montageungenauigkeiten z. B. bei Wellen großen Durchmessers oder wegen einer Durchbiegung bei Propeilerweilen von Schiffen die Verteilung des Anpreßdrucks über den Umfang der Manschette sehr ungleichmäßig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung für Wellen zu schaffen, bei der der Einfluß des Drucks des abzudichtenden Mediums auf den Anpreßdruck der Dichtkante einer Dichtmanschette vermindert oder ganz ausgeschlossen und ein über den Umfang der Dichtkante gleicher Anpreßdruck durch Anpassung der Dichtmanschette an die Welle ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Abdichtung der eingangs geschilderten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Maßnahme gelöst. Die radiale Beweglichkeit des von der Dichtkante ausgehenden radialen Kragens ermöglicht eine Anpassung der Dichtmanschette an die Lage der Welle im Abdichtungsquerschnitt und damit eine gleichmäßige Verteilung des Anpreßdrucks am Umfang der Dichtkante.

Der Kragen wird durch das Medium an das Gehäuse angedrückt. Der durch das Medium nicht beaufschlagte elastische Steg dient nur zur Halterung und Sicherung der Manschette.

Die Verschiebbarkeit des Kragens an einer ihn abstützenden Kreisringfläche eines Gehäuseteils wird durch eine radial gleitend bewegliche Dichtlippe am Kragen gemäß Anspruch 2 begünstigt. Die Elastizität kann auch durch eine balgartige Ausbildung des Kragens vorteilhaft beeinflußt werden, wobei mittels einer konstruktiven Gestaltung gemäß Anspruch 3 die radiale Beaufschlagung der Dichtkante durch das Medium ganz aufgehoben werden kann, so daß die Dichtkante unter ihrer Eigenspannung bzw. durch Federwirkung gegen die Welle anliegt. Eine druckentlastende Bohrung nach Anspruch 4 sorgt dafür, daß sich in einem Hohlraum zwischen Steg und Gehäuse kein Druck durch eindringende Leckmengen aufbauen kann. Durch eine Ausführung nach Anspruch 5 wird erreicht, daß die Beaufschlagung der Dichtkante durch den Druck des abzudichtenden Mediums gezielt

vermindert werden kann. Diese Lösung ist bei veränderlichem Druck des Mediums vorteilhaft und kann beispielsweise bei Stevenrohrabdichtungen angewendet werden, bei denen der Druck des umgebenden Seewassers mit zunehmender Eintauchtiefe steigt und eine bestimmte Erhöhung des Anpreßdrucks der Dichtkante erwünscht ist. Jedoch kann bei dieser Ausführung ein Einfluß des Drucks auf den Anpreß druck an der Dichtkante unter Einhaltung der Verschiebbarkeit der Dichtmanschette nahezu ganz ausgeschlossen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Stevenrohrabdichtung für Schiffe dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Abdichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig.2 eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Dichtmanschette.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Abdichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung ferner gegenübergestellt: In

F i g. 3 eine herkömmliche Dichtungsmanschette und in

F i g. 4 eine Dichtungsmanschette für eine Abdichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Welle 1 von einem Gehäuse, bestehend aus einem Gehäusering 2, einem Zwischenring 3 und einem Flanschring 4, umgeben. Zwischen dem Gehäusering 2 und dem Zwischenring 3 ist eine Dichtmanschette 5 mit einem Steg 6, einer Dichtkante 7, einem Kragen 8 mit einer Dichtlippe 9 sowie Ringfedern 10 und 11 eingespannt. Die Dichtmanschette 5 ist zur Abdichtung gegen Seewasser 12 vorgesehen.

Zwischen dem Steg 6 und dem Gehäusering 2 ist ein Hohlraum 13 gebildet, der mit einer Bohrung 14 im Gehäusering 2 in Verbindung steht. Die Bohrung 14 mündet in eine Sammelbohrung 18, welche durch den Zwischenring 3 und den Flanschring 4 hindurch in einen nicht dargestellten Sammeltank oder in eine Bilge führt. Zwischen dem Flanschring 4 und dem Zwischenring 3 ist eine weitere Dichtmanschette 15 eingespannt, welche gegen Öl 21 abdichtet. In gleicher Weise wie bei der Dichtmanschette 5 sind auch hier ein Hohlraum 16 und eine Bohrung 17 vorgesehen, welche in die Sammelbohrung 18 mündet. Zwischen den beiden Dichtmanschetten 5 und 15 ist ein Hohlraum 19 vorgesehen, der über eine Bohrung 20 mit der Sanimelbohrung 18 in Verbindung steht.

Die Wirkungsweise der Abdichtung ergibt sich wie folgt:

Der Druck des Seewassers 12 bewirkt, daß dei Kragen 8 mit seiner Dichtiippe 3 sich abdichtend am Gehäusering 2 abstützt Hierdurch wird verhindert, daß der Druck des Seewassers 12 den Steg 6 beaufschlagt und die Dichtkante 7 einem wesentlich erhöhten Anpreßdruck unterworfen ist. Gleichzeitig wird die Elastizität der Dichtmanschette 5 durch die zwischen dem Kragen 8 und dem Gehäusering 2 entstehende Reibungskraft nur unwesentlich beeinträchtigt, da diese durch geeignete Vorkehrungen wie z. B. durch Beschichten des Gehäuses und/oder des Kragens mit Kunststoff erheblich verringert werden kann. Etwaiges zwischen dem Kragen 8 und dem Gehäusering 2 hindurchtretendes Seewasser gelangt in den Hohlraum 13, von wo aus es durch die Bohrung 14 und die Sammelbohrung 18 nach außerhalb in einen Sammeltank oder eine Büge abgeführt werden kann.

Die gleiche Wirkungsweise ergibt sich für die Dichtmanschette 15, welche gegen das Öl 21 abdichtet.

In dem Hohlraum 19 zwischen den beiden Dichtmanschetten 5 und 15 kann sich sowohl Seewasser als auch Öl sammeln, welches bei etwaigen Undichtigkeiten zwischen den Dichtmanschetten hindurchgetreten ist, und durch die Bohrungen 20 und 18 ebenfalls abgeleitet werden kann.

Bei der herkömmlichen Dichtmanschette gemäß F i g. 3 wird die Dichtkante 7a durch die Beaufschlagung des Steges 6a voll belastet:

P=P. · F₁

Dagegen ist bei der Dichtmanschette gemäß Fig.4 der Steg 6 entlastet. Die Belastung der Dichtkante 7 wird durch die Wirkfläche F₃, den Flüssigkeitsdruck p\ und die Reibkraft Rk bestimmt:

P= _R] . Fi-Rk

Da F₂ druckmäßig im Gleichgewicht ist, kann durch entsprechende Dimensionierung von F3 die Belastung der Dichtkante 7 den erforderlichen Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Ist z. B. F₃ = 0, so ist die Dichtkante 7 nur durch die Ringfeder 10 und durch die Eigenspannung belastet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

i. Abdichtung für Wellen, insbesondere zur Abdichtung gegen flüssige Medien, mit einer oder mehreren in einem Gehäuse eingespannten Dichtmanschetten, die aus einer abdichtenden Kante, einem im wesentlichen axial verlaufenden, elastisch verformbaren Steg und einem sich etwa radial erstreckenden Kragen bestehen, wobei Mittel zur Verringerung des Anpreßdrucks der Dichtkante vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (8) an seiner einen Seite an einem Gehäuseteil (2, 4) radial beweglich gleitend abgestützt und an seiner anderen Seite dem abzudichtenden Medium (12, 21) ausgesetzt ist und die Dichtmanschette (5) durch Einspannung des Endes des Steges (6) zwischen Gehäuseteilen (2,3 bzw. 3,4) gehalten wird.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (8) etwa an seinem äußeren Umfang mit einer sich auf einer Kreisringfläche eines Gehäuseteils (2, 4) beweglich abstützenden Dichtlippe (9) versehen ist.
3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (8) der Dich'manschette (5) balgarlig ausgebildet ist, wobei der Balg des Kragens sich radial beweglich an radialen Flächen eines Gehäuseteils abstützt und mit einer radial nach außen gerichteten Dichtlippe an einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuseteils anliegt.
4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (13) zwischen dem etwa axial verlaufenden Steg (6) und dem Gehäuse (2, 4) mit einer druckentlastenden Bohrung (14) zur Abführung von etwa zwischen Kragen (8) und Gehäuse (2, 4) eindringenden Leckmengen versehen ist.
5. Abdichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem abzudichtenden Medium (12,21) zugekehrte Seite der Dichtkante (7) um einen Teil (F2) der Breite der äußeren Umfangsfläche des Kragens (8) zurückgesetzt ist, so daß nur der auf den übrigen Teil (F3) wirkende Druck des Mediums als radialer Druck auf die Dichtkante (7) wirkt.