DE29514870U1

DE29514870U1 - Gleitringdichtungsanordnung

Info

Publication number: DE29514870U1
Application number: DE29514870U
Authority: DE
Original assignee: Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH and Co
Current assignee: Burgmann Grundstuecksverwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2005-09-16

Description

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Gleitringdichtungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Gleitringdichtungsanordnung zum Einsatz bei gasförmigen abzudichtenden Medien, bei denen mit Unterstützung förderwirksamer Strukturen beim Betrieb zwischen den Dichtflächen der Gleitringe ein Dichtspalt gebildet wird, um die Dichtflächen ausser Berührung miteinander zu bringen. Die Dichtspaltbildung erfordert eine geringe axiale Bewegung eines der Gleitringe gegen eine axiale Vorspannkraft unter weitestgehender Einhaltung der Ausrichtung der Dichtflächen zueinander. Um ein unverzügliches Trennen der Dichtflächen und damit einen berührungslosen Betrieb zu erhalten, sollte die axiale Vorspannkraft so gering wie möglich sein, d.h. gerade ausreichen, um beim Stillstand der Gleitringdichtungsanordnung noch eine ausreichende Dichtwirkung zwischen den Dichtflächen zu schaffen. Ein Umstand, der einer Verringerung der Vorspannkraft entgegenwirkt, ist die Notwendigkeit, dass bei der Auseinanderbewegung der Gleitringe nicht nur die Vorspannkraft, sondern ferner auch eine Reibkraft an einer

Sekundärdichtung überwunden werden muss, die den betreffenden Gleitring gegenüber der Umgebung abdichtet. Die Reibkraft der Sekundärdichtung hängt von der radialen Kraft ab, mit der die Sekundärdichtung gegen die abzudichtende Fläche gedrückt wird. Bei einer bekannten Anordnung unterliegt die Sekundärdichtung, bei der es sich in der Regel um einen O-Ring handelt, einer permanenten radialen Vorspannkraft, die durch eine sog. Diametralfeder auf die Sekundärdichtung ausgeübt wird. Die permanente Vorspannkraft muss demzufolge so eingestellt werden, dass sie eine ausreichende dichtende Eingriffnahme mit der betreffenden Fläche des Bauteiles schafft, gegenüber dem die Sekundärdichtung ihre Wirkung entfalten soll. Die permanente Vorspannkraft erzeugt entsprechend hohe permanente Reibkräfte. Eine andere bekannte Anordnung sieht vor, dass die radiale Vorspannkraft auf die Sekundärdichtung aus einer radialen Komponente der axialen Vorspannkraft abgeleitet wird, die die Gleitringe gegeneinander vorspannt. Dazu ist die Sekundärdichtung in einer Ausnehmung mit einer Schrägfläche im Gleitring aufgenommen, die die besagte Aufspaltung der axialen Vorspannkraft schafft. Die Sekundärdichtung ist ausserdem an einer radialen Bewegung durch die Ausnehmung im Gleitring gehindert, so dass an die Abmessungsgenauigkeiten der Sekundärdichtung hohe Anforderungen gestellt werden, anderenfalls die Ausnehmung eine mehr oder weniger hohe permanente Verformung der Sekundärdichtung bewirkt, die entsprechend hohe permanente Reibkräfte zwischen Sekundärdichtung und damit zusammenwirkender Fläche hervorruft. Weiterer Nachteil der bekannten Anordnung sind durch die beschriebenen Massnahmen bedingte unerwünschte Querschnittsübergänge am Gleitring, die vorzeitiges Versagen bedeuten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtungsanordnung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die bei vereinfachtem Aufbau mit minimalen axialen Vorspannkräften beim Stillstand und Betrieb auskommt. Die Gleitringdichtungsanordnung soll insbesondere sowohl für den Einsatz bei flüssigen als auch gasförmigen Medien geeignet sein, indem sie ein schnellstmögliches Trennen der zusammenwirkenden Dichtflächen bei Inbetriebnahme gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Bei der Erfindung ist die Schrägfläche oder keilförmige Fläche nicht, wie bei der bekannten Gleitringdichtungsanordnung, Teil des Gleitringes, sondern an einem Druckring vorgesehen, der der Übertragung der Vorspannkraft auf den Gleitring dient. Dagegen kann die mit der Sekundärdichtung ebenfalls in Eingriff stehende Fläche des Gleitringes radial ausgebildet sein, so dass auf den Gleitring nur eine axiale Kraft seitens der Sekundärdichtung ausgeübt wird und der Gleitring eine erwünschte unkomplizierte Ausbildung haben kann. Durch die Vorspannkraft erfährt daher der Gleitring ausser in axialer Richtung keine andere Lageveränderung, insbesondere keine Verstülpung, die zu einer unerwünschten Änderung der Konfiguration des Dichtspaltes führen könnte. Erfindungsgemäss sind ferner keinerlei Mittel vorgesehen, die die Sekundärdichtung bei Stillstand der Anordnung und ohne Einwirken der axialen Vorspannkraft positiv einschränken oder belasten. An die Abmessungsgenauigkeiten der Sekundärdichtung werden daher keine besonderen Anforderungen gestellt, und ausserdem bedeutet die Entlastung der Sekundärdichtung, dass die Vorspanneinrichtung ohne Berücksichtigung übermässiger seitens der Sekundärdichtung ausgeübter Reibkräfte ausgelegt werden kann. Die Vorspannkraft kann entsprechend minimiert

werden, so dass eine rasche Trennung der Dichtflächen der Gleitringe bei Inbetriebnahme der Dichtungsanordnung gewährleistet ist. Die erfindungsgemässen Massnahmen bedeuten ausserdem einen geringeren baulichen Aufwand der Gleitringdichtungsanordnung unter der Möglichkeit der Verwendung von preisgünstigen Standard-O-Ringen für die Sekundärdichtung. Die Sekundärdichtung kann gemäss einer Weiterbildung der Erfindung auch eine dreieckförmige Querschnittskonfiguration haben, wenn eine erhöhte Dichtwirkung zwischen der Sekundärdichtung und den benachbarten Bauteilflächen gewünscht ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und von Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA in teilweise schematischer längsgeschnittener Ansicht eine Gleitringdichtungsanordnung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. IB in vergrösserter Ansicht ein Detail der Ausführungsform nach Fig. IA,

Fig. 2 in einer Ansicht ähnlich Fig. IA eine Gleitringdichtungsanordnung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 3 in einer Ansicht ähnlich Fig. IA eine Gleitringdichtungsanordnung gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung tragen gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Basisbezugszeichen.

Nach Fig. IA und IB, die eine erste Aus führungs form der Erfindung zeigen, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung zur Abdichtung einer Welle 1 gegenüber einem Gehäuse 2 einen an der Welle 1, wie bei 3 angedeutet, befestigten Haltering 4, der Träger eines Gleitringes 5 ist, der sich demzufolge gemeinsam mit der Welle 1 dreht. Der Gleitring 5 wirkt mit einem drehunbeweglich gegenüber dem Gehäuse 2 gehaltenen gegenüberliegenden Gleitring 6 zusammen, indem während des Betriebes zwischen den gegenüberliegenden radialen Dichtflächen 9, 10 der Gleitringe 5, 6 ein Dichtspalt gebildet wird, der ein an einem radialen Ende des Dichtspaltes anstehendes Medium gegenüber einem am anderen radialen Ende des Dichtspaltes anstehenden Medium, z.B. der Atmosphäre, abdichtet.

Wenn erwünscht, können in den Dichtflächen 9, 10 förderwirksame Strukturen, z.B. Spiralnuten, eingefügt sein, die bewirken, dass das an dem einen oder anderen radialen Ende anstehende Medium zwischen die Dichtflächen 9, 10 gepumpt wird, so dass diese bei Betrieb berührungsfrei getrennt werden, insbesondere wenn es sich bei dem abzudichtenden Medium um ein Gas handelt.

Der .Gleitring 6 ist durch einen von einem am Gehäuse 2 befestigten Montagering 7 axial abstehenden Führungsstift oder Bolzen 8 an einer Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse 2 gehindert, doch ermöglicht der Führungsstift 8, dass sich der Gleitring 6 axial relativ zum Gehäuse 2 bewegen kann. Eine geeignete Vorspanneinrichtung 11, z.B. in Gestalt ein oder mehrerer im Montagering 7 angeordneter Wendelfedern, ist vorgesehen, um auf den Gleitring 6 eine axiale Vorspannkraft auszuüben und damit den Gleitring 6 gegen den rotierenden Gleitring 5 vorzuspannen, so dass sich bei Stillstand der

Welle 1 der Dichtspalt zwischen den radialen Dichtflächen 9, 10 der Gleitringe 5, 6 schliesst.

Die Vorspanneinrichtung 11 wirkt nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung eines Druckringes 12 und einer Sekundärdichtung 13 auf den Gleitring 6. Der Druckring 12 ist in einer Ausnehmung des Montageringes 7 axial beweglich angeordnet. Die Sekundärdichtung 13, bei der es sich um einen O-Ring aus einem elastischen Material, wie Gummi oder einem Elastomer, handelt, dichtet den Druckring 12 und den Gleitring 6 gegenüber dem Montagering 7, insbesondere einer davon axial abstehenden rohrförmigen Verlängerung 16 mit einer äusseren Umfangsflache 17 ab.

Der O-Ring 13 liegt einerseits an einer keilförmigen Fläche oder Schrägfläche 15 an, die am Druckring 12 an einem radial innenliegenden Bereich seiner dem Gleitring 6 zugewandten Stirnseite vorgesehen ist und sich unter einem spitzen Winkel gegenüber der Mittellängsachse der Gleitringdichtungsanordnung erstreckt, der in Richtung auf den Gleitring 6 divergiert. Andererseits liegt der O-Ring 13 an einer im wesentlichen radialen Endfläche 14 des Gleitringes 6 an, so dass die Kraft der Vorspanneinrichtung 11 über die Schrägfläche 15 des Druckringes 12 und den O-Ring 13 auf den Gleitring 6 übertragen wird und der O-Ring 13 damit eine von der Vorspannkraft abhängige radiale und axiale Verformung erfährt.

Die Schrägfläche 15 des Druckringes 12 bewirkt insbesondere, dass die axiale Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 11 den O-Ring 13 mit einer radialen Komponente beaufschlagt, die den O-Ring 13 gegen die Umfangsflache 17 der rohrförmigen Verlängerung 16 des Montageringes 7 drückt und damit in dichtenden Eingriff bringt. Dagegen ist der O-Ring 13, wenn

die Kraft der Vorspanneinrichtung 11 nicht auf ihn einwirken würde, unbelastet, wenn das geringe Gewicht des Druckringes 12 ausser Betracht gezogen wird. Insbesondere wirkt auf den O-Ring 13 unter solchen Umständen praktisch keine radiale Kraftkomponente. Infolge davon werden an die Abmessungsgenauigkeit des O-Ringes 13 keine besonderen Anforderungen gestellt. Ferner kann die Vorspanneinrichtung 11 ausgelegt werden, dass sie eine minimale Schliesskraft aufbringt, die für die dichtende Eingriffnähme der radialen Dichtflächen 9, 10 der Gleitringe 5, 6 bei Stillstand der Welle 1 notwendig ist, wobei sich dennoch bei Betrieb der Welle 1 der gewünschte Dichtspalt zwischen den Dichtflächen 9, 10 unverzüglich einstellt, da die dazu erforderliche geringe axiale Bewegung des Gleitringes 6 weg vom rotierenden Gleitring 5 durch keine übermässigen Reibkräfte zwischen dem O-Ring 13 und der ümfangsflache 17 als Folge einer radialen Belastung des O-Ringes 13 beeinträchtigt wird.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von der vorbeschriebenen nur dadurch unterscheidet, dass anstelle einer Sekundärdichtung in Gestalt eines O-Ringes eine solche in Gestalt eines Dichtringes 13 ' mit einem Querschnittsprofil vorgesehen ist, das durch die Konfiguration des Raumes definiert ist, der durch die Schrägfläche 15' des Druckringes 12', die radiale Endfläche 14' des Gleitringes 6' und die Ümfangsflache 17' des Montageringes 7' begrenzt ist und eine im wesentlichen dreieckförmige Konfiguration hat. Die demzufolge ebenfalls im wesentlichen dreieckförmige Querschnittskonfiguration des Dichtringes 13' bewirkt eine flächige Eingriffnahme mit der Schrägfläche 15' des Druckringes 12' sowie der Ümfangsflache 17' und damit eine höhere Dichtwirkung. Bezüglich weiterer Details kann auf Fig. IA und IB und der zugehörigen Beschreibung verwiesen werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von den vorbeschriebenen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass die Sekundärdichtung 13", bei der es sich um einen O-Ring oder einen Dichtring gemäss der Ausführungsform nach Fig. 2 handeln kann, an der dem Gleitring 6" abgewandten Stirnseite des Druckringes 12" vorgesehen ist und die Vorspanneinrichtung 11" zwischen dem Druckring 12" und einem Z-förmigen Gehäuse 20" wirkt, in dem der Gleitring 6" aufgenommen ist und das die Umfangsflache 17" schafft, gegen die die Sekundärdichtung abdichtet. Die Schrägfläche 15" des Druckringes 12' ist demzufolge einem Montageteil 19" ähnlich den Montageringen 7 bzw. 7¹ der vorbeschriebenen Ausführungsformen zugewandt und liegt unter einem spitzen Winkel, der in eine Richtung weg vom Gleitring 6" divergiert. Die Wirkungen der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform entsprechen denjenigen der vorbeschriebenen Ausführungsformen.

Ein gemeinsames Merkmal sämtlicher vorbeschriebener Ausführungsformen ist, dass die durch die radiale Komponente der Vorspannkraft ausgeübte Anpresskraft der Sekundärdichtung 13 gegen die Umfangsflache 17 gezielt beeinflusst bzw. eingestellt werden kann, indem der Winkel, unter dem sich die Schrägfläche 15 des Druckringes 12 erstreckt, entsprechend gewählt wird.

Die Erfindung wurde vorausgehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Vorspanneinrichtung auf den drehunbeweglich gehaltenen Gleitring wirkt. Es versteht sich jedoch, dass eine analoge Anordnung vorgesehen werden kann, um den rotierenden Gleitring mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen. In diesem Fall müsste der rotierende Gleitring axial beweglich an der

Welle angeordnet sein, während der drehunbewegliche Gleitring am Gehäuse 2 befestigt sein könnte.

Claims

Schutzansprüche

1. Gleitringdichtungsanordnung zur Abdichtung einer Welle gegenüber einem Gehäuse, mit einem Paar zusammenwirkender Gleitringe, von denen einer drehunbeweglich gegenüber dem Gehäuse und der andere zur gemeinsamen Drehung mit der Welle montierbar ist, einer einen Druckring umfassenden Vorspanneinrichtung zur Beaufschlagung eines der Gleitringe mit einer Vorspannkraft, um den einen Gleitring gegen den anderen axial vorzuspannen, und einer im Kraftweg zwischen dem Druckring und dem betreffenden Gleitring angeordneten Sekundärdichtung aus einem elastischen Material zur Abdichtung des Gleit- und Druckringes, wobei eine der Flächen, mit denen die Sekundärdichtung für die Übertragung der Vorspannkraft zwischen dem Druck- und Gleitring in Eingriff steht, im wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, so dass die Sekundärdichtung durch die Vorspannkraft mit einer radialen Komponente beaufschlagbar ist, während die andere Fläche im wesentlichen senkrecht zur Vorspannkraft ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmige Fläche (15) am Druckring (12) vorgesehen und die Sekundärdichtung (13) ohne Einwirken der Vorspannkraft radial im wesentlichen entlastet ist.

2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärdichtung einen O-Ring (13) umfasst.

3. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärdichtung (13) ein im wesentlichen keilförmiges, der keilförmigen Fläche (15) des Druckringes (12) angepasstes Querschnittsprofil hat.