DE2838327A1

DE2838327A1 - Elastische balgendichtung mit zwangsweiser kraftuebertragung

Info

Publication number: DE2838327A1
Application number: DE19782838327
Authority: DE
Inventors: Harry Tankus
Original assignee: Crane Packing Co
Current assignee: Crane Packing Co
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB2003998B; US4103904A; JPS5499857A; GB2003998A

Description

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Crane Packing Company, 64oo W. Oakton Street, Morton Grove, Illinois 6oo53, V. St. A.

Elastische Balgendichtung mit zwangsv/eiser Kraftübertragung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Baigendichtung mit zwangsweiser Kraftübertragung zum Abdichten des Raums zwischen einem Gehäuse und einer durch dieses verlaufenden drehenden Welle.

Mechanische Stirnflächendichtungen sind seit langem zum Abdichten des Raumes zwischen einer drehenden Welle und einem Gehäuse im Einsatz. Typischerweise v/eisen solche Dichtungen einen ringförmigen Kragen auf, der dichtend an einer drehenden Welle anliegt. An diesem Kragen ist koaxial mit der Welle verlaufend ein Elastomer- oder Metallbalgen angebracht, der eine Dicht- ! scheibe mit einer radial verlaufenden Dichtfläche trägt. Diese j Fläche legt sich an die Dichtfläche einer festliegenden Scheibe an, die auf dem Gehäuse sitzt. Das dichte Aneinanderliegen der beiden Scheiben ist durch axial gerichteten Druck gev/ährleistet, den gewöhnlich im Fall eines Elastomerbalgens eine Feder-ausübt; •bei einem Metallbalgen reicht die Eigenspannung desselben aus.

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Dieser Druck erlaubt eine axiale Bewegung der Scheibe auf dem Balgen befindlichen Scheibe, um Verschleiß- und Ausrichteffekte abzufangen.

Im Betrieb dieser Dichtungen werden die Balgeneinheit und ihre Scheibe durch die Kragenverbindung mit der Welle gedreht. Dieser Drehung steht der Reibwiderstand zwischen den Scheiben sowie der 3trömungsv/iderstand entgegen, den das Strömungsmittel auf den Balgen ausübt. Diese Drehung und der ihr. entgegengesetzte-Widerstand bewirken eine Torsionsauslenkung des Balgens, die der axialen Vorkraft entgegenzuwirken neigt, die das dichte Aneinanderliegen der Dichtfläche bewirkt. Weiterhin besteht eine gewisse Tendenz, daß das Strömungsmittel im Dichtraum die Scheiben aneinander hängen laßt und damit ihre Relativdrehung behindert; dieses Hängenbleiben und nachfolgende Lösen führen zu einem Rupfen der Dichtflächen.

Um diese Schwierigkeiten auszuräumen und die Torsionsbelastung der Balgeneinheit so gering wie möglich zu halten, hat man in der Vergangenheit eine mechanische Verbindung zwischen den entgegengesetzten Balgenenden" vorgesehen, .wie sie die US-PS 2 432 694 zeigt. Die in dieser Patentschrift vorgeschlagene Verbindung weist ein an der Dichtscheibe angebrachtes Rohrelement auf, das über den Elastomerbalgen verläuft. Am anderen Ende des Balgens -ist das Rohr mit Schlitzen versehen, in die Ansätze eingreifen, die mit der Welle umlaufend gelagert sind. Auf diese Weise erhält man eine Zwangsantriebsverbindung zwischen den

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beiden Balgenenden, die die Widerstandskräfte aufnimmt und eine Torsionsbelastung des Balgens verhindert. Bei dieser Verbindung . legen die Ansätze und die Schlitzflächen sich jedoch körperlich ι aneinander an, so daß eine Kraftkomponente rechtwinklig zur axialen Vorkraft auftritt, die die Dichtscheiben aneinanderhält. Weiterhin bleibt diese Umfangskraftkomponente normalerweise während der Funktion der Dichtung infolge des Reibungswiderstands des Strömungsmittels und der Dichtscheiben erhalten. Es kann also passieren, daß die Umfangskraftkomponente, wenn mit dem Reibungsbeiwert multipliziert, eine Axialkraft ergibt, die der Federvorkraft entgegengesetzt ist, die die Dichtscheiben aufeinander drückt. Diese Reibkraft - kombiniert mit möglichen Ausrichtfehlern und der Ansammlung von Fremdkörpern in der Verbindung kann die axiale Dichtbewegung der Scheiben nachteilig beeinflussen.

Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zwangsver- _: bindung zwischen den beiden Enden der Balgeneinheit anzugeben, ■ die die Reibungskräfte und Ausrichtprobleme, die einer Bewegung >

der Dichtscheiben entgegenstehen, minimiert, Schwingungen elastisch aufnimmt und auf den Dichtungsteilen lastende Stoßkräfte gering hält.

Die vorliegende Erfindung schafft eine mechanische Balgendichtung mit zwangsweiser Kraftübertragung für den Raum zwischen einem Gehäuse und "einer durch dieses verlaufenden Welle, wobei die Dichtung einen koaxial auf der Welle und gegen diese abgedich-

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teten Kragen, eine koaxial zur Welle vom Kragen her verlaufende Balgeneinheit, die am anderen Ende eine Dichtscheibe trägt, sowie eine Verbindungseinrichtung zwischen der Scheibe und dem ι

Kragen aufweist, um die auf die Scheibe lastenden Torsionskräfte . so gering wie möglich zu halten, wobei die Verbindungseinrichtung eine Vorspanneinrichtung aufweist, deren Kraft in Umfangsrichtung der Balgeneinheit gerichtet ist.

Vorzugsweise weist die Verbindungseinrichtung ein Rohrelement auf, das mit einem Ende der Balgeneinheit drehbar festgelegt ist und koaxial mit ihr zu ihrem anderen Ende verläuft. Zwischen dem anderen bzw. freien Ende des Rohrelements und der Dichtscheibe wirkt die Vorspanneinrichtung in Umfangsrichtung der Dichtung, um die Scheibe und das freie Ende des Balgens gemeinsam drehbar festzuhalten. Vorzugsweise weist die Vorspanneinrichtung zwei Druckfedern auf, um in beiden Richtungen einen Antrieb zu erlauben. Alternativ können auch andere Federarten eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 ist ein teilgeschnittener Aufriß in einer durch die Mittel linie einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufenden Ebene;

Fig. 2 ist ein vergrößerter, auf der Linie 2-2 der Fig. 1 geschnittener Aufriß.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht der Fig. 2.

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Die Fig. 1 zeigt eine Welle Io, die durch ein Gehäuse 12 und aus einer zugehörigen Dichtplatte 14 heraus verläuft. Da das Gehäuse Flüssigkeiten oder Gase unter Druck enthalten kann, muß der Raum 16 zwischen Gehäuse und Welle dicht abgeschlossen werden. Zu diesem Zweck dient oft eine Balgendichtung; eine solche, die nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, ist bei 2o gezeigt.

Diese Dichtung 2o weist einen ringförmigen Kragen 22 auf, der auf die Welle Io aufgeschoben ist und eine geschrägte Fläche aufweist, die eine keilartige Hilfsdichtung 26 aufnimmt. Diese Hilfsdichtung 26 ist ebenfalls ein ringförmiges Element mit einem schrägen Ansatz 28, der dicht auf die Welle 2o gedruckt wird, wenn man die Bolzen 3o anzieht, um den Ansatz 28 gegen die Schräge 24 zu drücken. Wie bekannt, enthalten viele Hilfsdichtungen O-Ringe im Kragen 22 anstelle des in Fig. 1 gezeigten Keils 26.

Ein expandierbarer Balgenteil 32 ist am Kragen 22 angeschweißt oder sonstwie dicht befestigt. Dieser Balgenteil und der Kragen 22 sind so auf der Welle Io angeordnet, daß eine Vorkraft auf \ den (am Balgen angeschweißten) Halter 34 und eine Dichtscheibe 36 aufgebracht wird, die beide mit der Welle Io drehen. Die vordere Fläche 38 der Dichtscheibe 36 ist so geläppt, daß sie dicht abschließend an einer entsprechenden Fläche einer festen Dichtscheibe 4o anliegen kann, die mit herkömmlichen Mitteln auf einer Stopfplatte 14 befestigt ist.

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Der bis hier beschriebene Aufbau ist herkömmlich, um den Raum zwischen einer drehenden Welle Io und einem Gehäuse 12 abzudichten. Im Betrieb einer solchen Dichtung 2o verursachen die Relativdrehung zwischen den beiden Dichtscheiben 36, 4o sowie der von den Strömungsmitteln ausgeübte Strömungswiderstand Torsionskräfte, die auf die Balgeneinheit wirken.

Die Absicht der vorliegenden Erfindung ist nicht nur, diese Torsionskräfte gering zu halten, sondern auch, dies auf eine Weise zu erreichen, bei der keine axialen Kraftkomponenten auftreten, die normalerweise einem dichten Abschluß zwischen den Dichtscheiben entgegenwirken. Bei dieser Konstruktion handelt es sich um eine elastische Verbindung 5o zwischen dem Kragen 22 und dem Halter 34. Die Verbindung 5o weist eine Ringhülse 52 auf, die auf dem Kragen 22 und mit diesem drehbar - vorzugsweise über eine Reibpassung - gelagert ist. Diese Hülse 52 verläuft nach vorn über den Balgen 32 und den Scheibenhalter 34. Wie am besten in Fig. 2 ersichtlich, besteht ein Spiel zwischen der Innenfläche der Hülse 52 und der Außenfläche des Halters 34, das eine freie Axial- und Drehbewegung zwischen dem Halter 34 und der Hülse erlaubt. Während eine axiale Bewegung erwünscht ist, wird die Relativdrehung von einer elastischen Verbindung begrenzt.

Diese Verbindung weist Schlitze 54 in der Hülse 52 auf, die um eine. vors.tehende Lasche 56 herum verlaufen, die mit dem Halter 34 drehfest verbunden sind.Diese Laschen können am Halter angeschweißt oder, wie dargestellt, in in diesen eingefräste Schlitz

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eingedrückt sein.

Wie gezeigt, besteht ein erhebliches Spiel zwischen der Lasche 56 und den Schlitzen 54. Auf gegenüberliegenden Seiten der Lasche 56 befinden sich an den Seitenflächen der Schlitze 54 anliegende Druckfedern 58. Diese Federn 58 nehmen also die Drehbewegung von der Hülse 52 auf und übertragen sie an den Halter 34 sowie die Scheibe 36, so daß wesentliche Torsionskräfte, die ansonsten auf der Balgeneinheit 32 lasten würden, vermieden sind.

Im Betrieb der vorliegenden Erfindung kann beim Anlaufen der Welle eine der Federn 58 sich wesentlich auslenken, während Torsionskraft von der Hülse 52 her über die Feder übertragen wird, um die statische Reibung zu überwinden. Diese Auslenkung, der die Feder 58 entgegenwirkt, kann zu einem begrenzten Drall der ^; Balgeneinheit 32 führen. Nachdem jedoch die statische Reibung überwunden ist, streckt die Feder 58 sich wieder und drückt die Lasche 56 zur Mitte des Schlitzes 54 zurück, so daß der Drall in der Balgeneinheit 32 reduziert bzw. auf Null zurückgeführt wird. Die ausgelenkte Feder 58 kann infolge der Reibwiderstandskräfte, die bei der Bewegung der Scheibe 36 entstehen, geringfügig ausgelenkt bleiben. Auch verringern das Zusammendrücken und Ausdehien der Federn 58 die Wahrscheinlichkeit der Ansammlung von Fremdkörpern, die die axiale Dichtbewegung der Scheibe 36 beeinträchtigen können.

Die vorliegende Erfindung kann unterschiedliche Formen annehmen. Falls erwünscht, kann man die Hülse 52 innerhalb des Balgens

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anordnen, wobei die Laschen 56 auf dem Innendurchmesser des Halters 34 ausgebildet sind. Auch kann man andere Formen einer elastischen Verbindung anwenden. Verwendet man eine außengelagerte Hülse, kann es wünschenswert erscheinen, Spüllöcher durch die Hülse 52 zu bohren, damit Strömungsmittel frei zwischen der Kammer 16 und dem Inneren der Hülse fließen kann.

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L e e r s e i t e

Claims

BERLIN 33 8 MÜNCHEN 80

Dr. RUSCHKE & PARTNER

iETSSÄ Dr. RUSCHKE & PARTNER

Pat.-Anw.Dipl.-lng. PATFNTANWÄLTE ^Han3 E- RusSike

Olaf Ruschke ΓΛΙ EIN IftliVVftLI C

Tel. (030) 8 26 38 95/8 26 44 81 BERLIN - MÖNCHEN Te . (089) 98 03 24 / 98 72

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

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Patentansprüche

(l·;Mechanische Balgendichtung mit zwangsweiser Kraftübertragung zum Abdichten des Raumes zwischen einem Gehäuse und einer durch dieses verlaufenden drehenden V/eile, wobei die Dichtung einen koaxial auf der Welle und dicht gegen sie abschließend angebrachtten Kragen sowie eine Balgeneinheit aufweist, die koaxial mit der Welle vom Kragen her absteht und am anderen Ende eine Dichtscheibe trägt, gekennzeichnet durch eine Verbindungseinrichtung zwischen der Scheibe und dem Kragen, um die auf der Scheibe lastenden Torsionskräfte gering zu halten, wobei die Verbindungseinrichtung ein Vorspannmittel enthält, deren Kraft in Umfangsrichtung der Balgeneinheit wirkt.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ! Verbindungseinrichtung ein vom Kragen zur Scheibe verlaufendes | Rohrelement aufweist, das mit der Welle drehfest verbunden ist, und eine Lasche drehfest mit der Dichtscheibe verbunden ist, wobei die Vorspanneinrichtung eine Druckfedernanordnung zwischen der Lasche und dem Rohrelement aufweist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorspanneinrichtung um eine Schraubfeder handelt.

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