DE29507817U1

DE29507817U1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE29507817U1
Application number: DE29507817U
Authority: DE
Original assignee: Habermann A & Co KG GmbH
Current assignee: Habermann A & Co KG GmbH
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2005-05-05

Description

hbrm0012.003
KH/fr

Wellendichtung

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung, insbesondere für Kreiselpumpen und dergleichen, mit einer dynamischen Wellendichtung und einer Stillstands-Gleitringdichtung, welche einen im Gehäuse feststehenden Dichtring und einen dazu korrespondierenden Gleitring aufweist, der an einem mit der Welle mitdrehenden, axial verschiebbaren Verstellgehäuse angebracht ist, wobei das Verstellgehäuse mit einer Schubvorrichtung verbunden ist, welche radial beweglich gelagerte Fliehgewichte und ein Schubgetriebe aufweist, wobei das Schubgetriebe die bei einer Drehung der Welle radial nach außen gerichtete Bewegung der Fliehgewichte in eine Axialverschiebung des Verstellgehäuses umsetzt, so daß der Gleitring von dem Dichtring getrennt wird.

Derartige Dichtungsanordnungen finden Verwendung zur mediendichten Gehäusedurchführung von Antriebswellen von Schnellaufenden Kreiselpumpen, bei denen ständig in Kontakt stehende Gleitringe relativ hohem Verschleiß durch Abrieb und Heißlaufen unterworfen wären. Häufig werden auch Suspensionen befördert, die feine, in hohem Maße abrasive Partikel enthalten - beispielsweise Titandioxid-Aufschlämmungen. Durch die feinen Partikel wurden

konventionelle Wellendurchführungen mit Stopfbuchsen oder einfachen Gleitringen innerhalb kurzer Zeit zerstört.

Eine Erhöhung der Standzeiten der Gehäusedurchführungen erreicht man durch die Verwendung berührungsloser, dynamischer Dichtungen - die meist als Labyrinthdichtungen oder auch einfache Entlastungs- bzw. Hilfsräder ausgebildet sind. Prinzipbedingt entwickeln dynamische Dichtungen ihre Dichtwirkung jedoch erst ab einer gewissen Mindestdrehzahl der Welle, so daß zur Verhinderung einer Leckage bei stehender Welle eine zusätzliche statische Stillstandsdichtung vorgesehen werden muß, beispielsweise eine Gleitringdichtung. Um den übermäßigen Verschleiß dieser Gleitringdichtungen bei höheren Wellendrehzahlen, bei denen ohnehin die vollständige Dichtfunktion bereits von der dynamischen Dichtung gewährleistet wird, zu vermeiden, sind nach dem Stand der Technik Schubvorrichtungen bekannt, mittels derer bei drehender Welle Gleitring und Dichtring voneinander abgehoben, d. h. getrennt werden.

Bei derartigen Stillstandsdichtungen wird der Gleitring an einem axial auf der Welle verschiebbaren Verstellgehäuse angebracht, welches mit einer drehzahlgesteuerten, axialen Schubvorrichtung verbunden ist. Durch axiale Verschiebung des Verstellgehäuses werden die im Stillscand dichtend aufeinandergepreßten Dichtflächen der Gleitringdichtung bei Drehung der Welle voneinander getrennt. Hinsichtlich der Ausgestaltung der hierzu erforderlichen Schubvorrichtung sind sowohl hydraulische Steuerglieder bekannt
beispielsweise aus der DT 24 60 314 Al oder der DE 27 44 172 Al - als auch mechanische, fliehkraftbetätigte Vorrichtungen, wie in der DT 23 16 3 92 beschrieben.

Die aus der vorgenannten DT 23 16 3 92 bekannte mechanische Schubvorrichtung weist radial beweglich gelagerte Fliehgewichte auf, die sich bei Drehung der Welle infolge der Fliehkraft radial nach außen bewegen und dabei durch elastische Verbiegung von Federzungen eines Schubgetriebes ein hülsenartiges Verstellgehäuse mit daran befindlichem Gleitring auf der Welle verschieben, so daß die Dichtflächen der Gleitring-Stillstandsdichtung voneinander getrennt werden.

Derartige mechanische, fliehkraftbetätigte Schubvorrichtungen haben den Vorteil, daß sie relativ einfach konstruiert sind und im Gegensatz zu hydraulisch gesteuerten Vorrichtungen keine zusätzlichen Steuer- und Regeiorgane erforderlich machen. Das einfache zugrundeliegende Funktionsprinzip gewährleistet im normalen Anwendungsfall eine hinreichende Betriebssicherheit. Sobald jedoch abrasive Partikel enthaltende Suspensionen oder dergleichen gefördert werden, gelangen diese unweigerlich auch in den Bereich der Stillstands-Gleitringdichtung und der mechanischen Schubvorrichtung und beschädigen dort die Oberfächen. Dadurch wird die Funktionsfähigkeit des Schubgetriebes erheblich beeinträchtigt und bereits nach kurzer Betriebszeit eine Wartung oder ein Austausch der kompletten Stillstandsdichtung erforderlich. Dies gilt sowohl für die in der vorgenannten Druckschrift konkret dargestellte Aus führungs form als auch für andere Ausgestaltungen des Schubgetriebes, beispielsweise mit konischen Flächen. Weiterhin ist der Ausbau und Austausch der Stillstandsdichtungen nach dem Stand der Technik mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden und macht in der Regel eine Teildemontage der Pumpe erforderlich.

Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine Wellendichtung nach dem Stand der Technik derart

weiterzuentwickeln, daß die Funktionssicherheit der mechanischen Schubvorrichtung erhöht wird und durch die Förderung abrasiver Partikelgemische ebenfalls nicht beeinträchtigt wird. Weiterhin soll die Wartungsfreundlichkeit der Stillstands-Gleitringdichtung gesteigert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,

daß das Verschiebegehäuse patronenartig ausgebildet ist, mit einem zum Dichtungsraum der Gleitringdichtung hin mediendicht abgedichteten Innenraum, in dem die Schubvorrichtung angeordnet ist.

3ei der erfindungsgemäßen Stillstands-Gleitringdichtung ist die Schubvorrichtung innerhalb des Verschiebegehäuses untergebracht, d. h. in Einbaulage im Ringraum zwischen dem Verschiebegehäuse und der Welle. Von der Schubvorrichtung aus gesehen zum pumpenseitigen Ende des Verschiebegehäuses, wo der Gleitring montiert ist, sind zwischen der Welle und dem Verschiebegehäuse Dichtelemente, d. h. Dichtringe oder dergleichen eingesetzt. Diese erlauben zwar eine axiale Verschiebung des Verschiebegehäuses auf der Welle, sie verhindern jedoch den Durchtritt von Fördermedium in den Innenraum, in dem die Schubvorrichtung angeordnet ist.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die mechanische Schubvorrichtung in keinem Betriebszustand mit den Fördermedium in Kontakt kommt. Somit ist ein beschleunigter Verschleiß durch abrasive Suspensionen oder sonstige aggressive Substanzen praktisch ausgeschlossen. Als unmittelbare Folge daraus wird die Funktionssicherheit der mechanischen Schubvorrichtung gesteigert und die 0 Wartungsintervalle können verlängert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich der feststehende Dichtring stirnseitig an einem das Verschiebegehäuse umgebenden Überwurfflansch befindet, der an die Wellenaustrittsöffnung des Gehäuses anflanschbar ist.

Erfindungsgemäß ist der Überwurfflansch auf das kompakte, patronenartige Verstellgehäuse axial beweglich und drehbar aufgesetzt. Dieser trägt auf seiner Stirnseite den mit dem Gleitring korrespondierenden, im Pumpengehäuse feststehenden Dichtring, gegen den dieser in Einbaulage beim Stillstand der Welle dichtend anliegt. Der Überwurfflansch ist beispielsweise mit Befestigungsbohrungen versehen, die mit entsprechenden Gewinden im Pumpengehäuse korrespondieren, so daß der Überwurfflansch mitsamt dem Verschiebegehäuse problemlos an die Wellenaustrittsöffnung des Gehäuses angeflanscht werden kann.

An dieser Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, daß die gesamte Stillstandsdichtung einschließlich kompletter Gleitringdichtung, Verstellgehäuse und Schubvorrichtung eine besonders kompakte Einheit darstellt, die mit relativ geringem Arbeitsaufwand vom Pumpengehäuse gelöst und ausgetauscht werden kann. Hierzu ist es nämlich lediglich erforderlich, den Überwurfflansch vom Gehäuse zu lösen, d.

h. in der Regel die Flanschschrauben herauszudrehen. Nunmehr läßt sich die Stillstandsdichtung einfach von der Welle abziehen und austauschen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Schubvorrichtung eine auf der Welle 0 fixierte Widerlagerplatte aufweist, die mit dem Veschiebegehäuse über Mitnehmerstifte drehfest, jedoch axial beweglich verbunden ist, und die mit dem

Verschiebegehäuse durch über den Umfang verteilte Federelemente axial verspannt ist, wobei die Widerlagerplatte radiale Ausnehmungen aufweist, denen konische Innenflächen in dem Verschiebegehäuse axial gegenüberliegen, so daß radial nach außen sich axial verengende Kammern gebildet werden, in denen die Fliehgewichte radial beweglich angeordnet sind.

Diese Schubvorrichtung ist mechanisch unkompliziert und robust. Die Verschiebung des Verstellgehäuses erfolgt, indem sich die Fliehgewichte bei Drehung der Welle unter dem Einfluß der Fliehkraft radial nach außen bewegen, sich dabei am Widerlager und den konischen Innenflächen des Verschiebegehäuses abstützen und dieses dadurch gegen die Andruckkraft der Federelemente vom Widerlager abdrücken und die Dichtflächen der Gleitringdichtung voneinander trennen. Zweckmäßigerweise sind die radialen Ausnehmungen für die Fliehgewichte sowie die Federn radial gleichmäßig über den Umfang der Widerlagerplatte bzw. des Verschiebegehäuses verteilt angeordnet, um ein Verkanten zu vermeiden.

0 Erst durch die Integration einer derartigen Schubvorrichtung in ein in das Innere eines erfindungsgemäßen Verschiebegehäuses kommen ihre spezifischen Vorteile zum Tragen. Erfahrungsgemäß sind nämlich Schubgetriebe mit Keilen oder Konusflächen außerordentlich zuverlässig, neigen jedoch zu Störungen, wenn sie verunreinigt werden. Erfindungsgemäß ist dies jedoch praktisch ausgeschlossen, wodurch ein zuverlässiger Betrieb erreicht wird..

Zweckmäßigerweise sind zwischen dem Verschiebegehäuse und der Widerlagerplatte nach außen dichtende Dichtungen angeordnet. Dadurch ist der Innenraum des

Verschiebegehäuses gegen Verunreinigungen von außen ebenfalls geschützt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, daß die Fliehgewichte

Wälzkörper sind. Wälzkörper wie Kugeln, Rollen oder

dergleichen sind als präzise Normteile handelsüblich erhältlich und haben gute Gleiteigenschaften.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Gleitring und der dynamischen Dichtung ein die Welle umschließendes, axial elastisches Dichtelement angeordnet. Als Dichtelement bietet sich beispielsweise ein Wellbalg aus Metall, Kunststoff oder Gummi an, der mit seinem einen Ende dicht an das dichtungsseitige Ende des Verschiebegehäuses angeschlossen ist und dessen zweites Ende dicht an der Nabe der dynamischen Dichtung angebracht ist. Damit ist der freie Bereich der Welle vor dem Dichtungsraum der Stillstandsdichtung gegen aggressive Medien geschützt. Außerdem ergibt eine noch höhere Sicherheit gegen ein Eindringen von Medien ins Innere des Verschiebegehäuses. Agressive Medien oder abrasive Partikel haben nämlich keine Möglichkeit mehr, zwischen Welle und Verschiebegehäuse einzudringen und in die Schubvorrichtung zu kriechen.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig.l

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellendichtung.

In Fig.l ist eine Wellendichtung als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Diese dichtet eine Welle 2 beim 0 Durchtritt durch ein Pumpengehäuse 3. In der Zeichnung

• &idigr;··· ■.

links liegt die Pumpenseite, während sich rechts die Antriebsseite (= Atmosphärenseite) befindet.

Innerhalb des Pumpengehäuses 3 befindet sich eine dynamische Dichtung mit einem Entlastungsrad 4.

Eine Stillstands- Dichtung ist mit dem Bezugszeichen 5 versehen und weist ein patronenartiges Verschiebegehäuse 6 auf, welches pumpenseitig einen Gleitring 7 trägt und auf der Welle 2 axial verschiebbar gelagert ist.

Auf dem Verschiebegehäuse 6 befindet sich ein Überwurfflansch 8, an dem pumpenseitig ein zum Gleitring 7 korrespondierender Dichtring 9 angeordnet ist. Der Überwurfflansch 8 ist mit Schrauben 10 am Pumpengehäuse 3 angeflanscht.

Im atmosphärenseitigen Innenraum zwischen dem Verschiebegehäuse 6 und der Welle 2 ist eine Schubvorrichtung 11 installiert, deren Widerlagerplatte 12 fest auf der Welle 2 fixiert ist. Mit über den Umfang verteilten Zugfedern 13 ist das Verschiebegehäuse 6 gegen die Widerlagerplatte 12 verspannt; ebenfalls über den Umfang verteilt sind Mitnehmerstifte 14 angeordnet, durch die das Verschiebegehäuse &bgr; axial beweglich, jedoch drehstarr mit der Widerlagerplatte 12 verbunden ist.

Über den Umfang verteilt ist die Widerlagerplatte 12 mit radialen Ausnehmungen 15 versehen, in die als Fliehgewichte Kugeln 16 eingesetzt sind. Den Ausnehmungen 15 gegenüber befinden sich in dem Verschiebegehäuse 6 konische Innenflächen 17.

;::&ldquor;&ldquor; An das pumpenseitige Ende des Verschiebegehäuses 6 ist ein _:_ "' die Welle 2 umgebender Wellbalg 18 dicht angeschlossen, der

•^: mit seinem anderen Ende an einer Aufnahmenabe 19 angebracht

i \ ist, die sich axial unmittelbar an die Nabe des

H^ 5 Entlastungsrades 4 anschließt.

Zwischen dem Verschiebegehäuse 6 und der Welle 2 bzw. der i: Widerlagerplatte 12 sind Dichtungen 20 angeordnet.

,"..■. Die Funktion ergibt sich wie folgt: Beim Stillstand der . '. Welle 2 wird das Verschiebegehäuse 6 von den Federn 13 10 gegen die Widerlagerplatte 12 gepreßt, wobei der Gleitring

'■ 7 dicht an dem Dichtring 9 anliegt. Eventuell vor der Gleitringdichtung anstehendes Fördermedium wird durch den Wellbalg 18 von der Welle 2 ferngehalten. Selbst falls der Wellbalg 18 defekt gehen sollte, verhindern die Dichtungen

■ 15 20, daß Medium - möglicherweise mit abrasiven Partikeln ; an der Welle 2 entlangkriecht und in die Schubvorrichtung !;■ ■ 11 gelangt.

• Sobald die Welle 2 in Drehung versetzt wird, wird durch das

■ Entlastungsrad 4 die dynamische Dichtung aktiviert. 20 Gleichzeitig bewegen sich die Kugeln 16 unter dem Einfluß

^? der Fliehkraft radial nach außen, wobei sie sich an den

; konischen Innenflächen 17 des Verschiebegehäuses 6

[ abstützen und dieses pumpenseitig verschieben. Dabei wird

der Gleitring 7 von dem Dichtring 9 abgehoben, d. h. die

25 Gleitringdichtung getrennt. In umgekehrter Weise wird die

:_,'. Stillstands-Dichtung 5 wieder aktiviert, sobald die Welle 2

?y- wieder stillsteht.

Die Wartung und der Austausch der kompletten Stillstands-Dichtung 5 ist denkbar einfach: Durch Lösen der Schrauben .... 3 0 10 läßt sich der Überwurf flansch 8 vom Pumpengehäuse 3 '■ abnehmen; nunmehr können das Verschiebegehäuse 6 und die

Widerlagerplatte 12 einfach von der Achse 2 abgezogen werden.

Claims

• &igr; ? ' t j··· i Schutzansprüche

1. Wellendichtung, insbesondere für Kreiselpumpen und dergleichen, mit einer dynamischen Wellendichtung und einer Stillstands-Gleitringdichtung, welche einen im Gehäuse feststehenden Dichtring und einen dazu korrespondierenden Gleitring aufweist, der an einem mit der Welle mitdrehenden, axial verschiebbaren Verstellgehäuse angebracht ist, wobei das Verstellgehäuse mit einer Schubvorrichtung verbunden ist, welche radial beweglich gelagerte Fliehgewichte und ein Schubgetriebe aufweist, wobei das Schubgetriebe die bei einer Drehung der Welle radial nach außen gerichtete Bewegung der Fliehgewichte in eine Axialverschiebung des Verstellgehäuses umsetzt, so daß der Gleitring von dem Dichtring getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebegehäuse patronenartig ausgebildet ist, mit einem zum Dichtungsraum der Gleitringdichtung hin mediendicht abgedichteten Innenraum, in dem die Schubvorrichtung angeordnet ist.

2.Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß sich der feststehende Dichtring stirnseitig an einem das Verschiebegehäuse umgebenden Überwurfflansch befindet, der an die Wellenaustrittsöffnung des Gehäuses anflanschbar ist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubvorrichtung eine auf der Welle fixierte Widerlagerplatte aufweist, die mit dem Veschiebegehäuse über Mitnehmerstifte drehfest, jedoch axial beweglich verbunden ist, und die mit dem Verschiebegehäuse durch über den Umfang verteilte Federelemente axial verspannt ist, wobei die Widerlagerplatte radiale Ausnehmungen aufweist, denen konische Innenflächen in dem Verschiebegehäuse axial gegenüberliegen, so daß radial nach außen sich axial verengende Kammern gebildet werden, in denen die Fliehgewichte radial beweglich angeordnet sind.

4. Wellendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verschiebegehäuse und der Widerlagerplatte nach außen dichtende Dichtungen angeordnet sind.

5. Wellendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte Wälzkörper sind.

6. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß zwischen dem Gleitring und der dynamischen Dichtung ein die Welle umschließendes, axial elastisches Dichtelement angeordnet ist.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement ein Wellbalg ist.

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