DE3025947A1

DE3025947A1 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE3025947A1
Application number: DE19803025947
Authority: DE
Inventors: Winfred John Wiese
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1981-02-26
Also published as: FR2463338B1; GB2056585A; AU5974480A; US4266786A; AU534588B2; FR2463338A1; DE3025947C2; JPS5628353A; CA1144201A; JPS647263B2; GB2056585B

Description

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- 4 Beschreibung

Herkömmliche Gleitringdichtungen werden dazu benutzt, unterschiedliche Strömungsmittel zu trennen, und sie weisen einen drehbaren Gleitring auf, der mit einer drehbaren Welle drehfest verbunden ist und mit einer Dichtfläche an einer Dichtfläche eines stationären Dichtrings anliegt, der an einem Gehäuse od.dgl. befestigt ist, wobei einer oder beide der Dichtringe axial beweglich sind und elastisch gegeneinander gedrückt werden, um das Zusammenwirken der Gleitflächenpaarung sicherzustellen. Eine Verformung des Dichtringträgers - entweder der Welle oder des Gehäuses -, die in erster Linie durch Temperatureinflüsse bedingt ist, wird auf die Dichtringe übertragen, was eine Verformung der Dichtringe und eine entsprechende Fehlfunktion der Dichtung zur Folge hat. Außerdem ist eine Abnutzung der Dichtflächen im Hinblick auf die Relativdrehung unvermeidlich, die bei entsprechenden Anwendungsbereichen sehr hoch werden kann.

Die vorliegende Erfindung, durch die diese Nachteile vermieden werden sollen, ist in Anspruch 1 angegeben.

Demgemäß besitzt die erfindungsgemäße Gleitringdichtung einen drehbaren Dichtring und einen stationären Dichtring, die jeweils mit einer Dichtfläche axial beabstandete Dichtflächen eines zentralen Dichtringes berühren. Die Ausdrücke drehbar sowie stationäre Dichtring und Dichtflächen werden in ihrem üblichen Sinn verwendet. Diese Dichtringe können zumindest innerhalb kleiner Grenzen axial beweglich sein.

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Der zentrale Dichtring ist in einer Umfangshülse, die ein Lager für ihn bildet, frei drehbar gelagert. Die Hülse ist am Gehäuse befestigt oder einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet, mit dem der stationäre Dichtring verbunden ist. Der zentrale Dichtring wird somit auf seinem Außendurchmesser zentriert. Der drehbare Dichtring ist mit einer Welle oder einer die Welle umgebenden, daran festgelegten Hülse verbunden.

Untergewöhnlichen Bedingungen dreht sich der zentrale Dichtring mit einer Geschwindigkeit, die ungefähr zwischen der des drehbaren Dichtringes liegt. Somit erhält man bei hohen Drehzahlen eine geringere Abnutzung und einen besseren Wärmeschutz der Dichtringe, da die Flächengeschwindigkeiten der Dichtringe an den Dichtflächenpaarungen kleiner sind als bei einer herkömmlichen Gleitringdichtung mit einer einzigen Gleitflächenpaarung.

Die Gleitringdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, daß die im wesentlichen zylindrischen Innenflächen der drei Dichtringe dem Strömungsmittel in einem der abzudichtenden Bereiche ausgesetzt sind. Die Dichtringe sitzen regelrecht auf dem Strömungsmittel, da die Verbindung des drehbaren und stationären Dichtrings mit der Welle und dem Gehäuse jeweils am Außenumfang vorgesehen ist, während der zentrale Dichtring in der Hülse des Gehäuses "schwimmend" gelagert ist. Die Einpassung des zentralen Dichtrings an seinem Außendurchmesser und das Vorhandensein eines Strömungsmittels in diesem Bereich bildet eine Art geschmiertes Lager. Die Innenfläche der Dichtringe bilden teilweise die Begrenzung eines der abzudichtenden Bereiche.

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Durch die Erfindung werden Verformungs- und Abnutzungsprobleme vermieden, die bei herkömmlichen Gleitringdichtungen auftreten können, bei denen die Dichtringe direkt auf einer Welle, einer Wellenhülse oder einem Gehäuse oder einer Gehäusehülse gelagert sind, und zwar selbst bei Anwendungsbereichen mit hohen Drehzahlen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung drücken elastische Mittel wie z.B. mehrere in Federtaschen gelagerte Federn, die durch einen ü-förmigen Federhalter wirken, den drehbaren und stationären Dichtring axial gegen den zentralen Dichtring. Diese elastischen Mittel können für sowohl den stationären wie drehbaren Dichtring oder für den einen oder anderen der beiden Dichtringe vorgesehen werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Doppelfedersystem vorgesehen, bei dem eine Dichtringanordnung, die der Welle und dem Gehäuse zugeordnet ist, mindestens zwei einander berührende Dichtflächen aufweist; entgegengerichtete Federn drücken jede der Dichtflächen gegen die andere berührende Dichtfläche.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Gleitringdichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils des zentralen Dichtrings der Gleitringdichtung in Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Gleitringdichtung 10, die einer

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drehbaren Welle 12 und einem Gehäuse 14 zugeordnet ist, trennt unterschiedliche Strömungsmittel in Bereichen A und B. Die Gleitringdichtung 10 weist einen drehbaren ersten Dichtring 16, einen stationären zweiten Dichtring 18 und einen zentralen Dichtring 20 auf; der zentrale Dichtring 20 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche 22 und eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 24. Der zentrale Dichtring 20 ist zwischen den Dichtringen 16 und 18 angeordnet und mit axial beabstandeten Dichtflächen 26 und 2 8 versehen. Der Dichtring 16 besitzt eine Dichtfläche 30, die an der Dichtfläche 26 anliegt, und der Dichtring 18 eine Dichtfläche 32, die an der Dichtfläche 28 anliegt.

Wenn die Dichtringe 16 und 18 als drehbar bzw. stationär bezeichnet werden, ist diese Terminologie im herkömmlichen Sinn zu verstehen. Diese Dichtringe sind zumindest um einen kleinen Betrag axial bewegbar.

Der Dichtring 16 wird durch mehrere Federn 34 elastisch gegen den zentralen Dichtring 20 gedrückt. Jede Feder 34 sitzt in einer Federtasche 36, die in Umfangsrichtung verteilt in einem Federhalter 38 angeordnet ist. Der Federhalter 38 wird durch ein oder mehrere Fixierelemente 40 in Nuten 42 einer Hülse 44 gehalten, die die Welle 12 umgibt und mit ihr drehfest verbunden ist. Jede Feder 34 liegt an einem Expansionsring 46 an, der in einer ü-förmigen Ausnehmung 48 eines U-förmigen Endes des Dichtrings 16 sitzt. Eine ringförmige Packung 54 mit U-förmigem Querschnitt aus elastischem Material
sitzt in der Ausnehmung 48 und wird von dem Expansionsring 46 erfaßt. Eine Hülse 56 umgibt den Dichtring 16 und den Federhalter 50 und ist mit dem letzteren durch das Fixierelement 40 verbunden, so

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daß die Hülse 56 mit der Hülse 44 umläuft. Die Hülse 56 ist mit einem Mitnehmerzapfen 58 mit vergrößertem Kopf 60 versehen, der in einen Schlitz 64 im Dichtring 16 greift. Dies stellt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Dichtring 16 und der Hülse 56 her, erlaubt jedoch eine axiale Bewegung des Dichtrings 16.

Der Dichtring 18 wird durch mehrere Federn 68 gegen den zentralen Dichtring 20 gedrückt. Die Federn 68 sitzen in Federtaschen 70, die in einem zylindrischen Teil 72 in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sind. Jede Feder 68 liegt an einem Expansionsring 74 an, der in einer ü-förmigen Ausnehmung 76 in einem ü-förmigen Ende des Dichtrings 18 sitzt. Eine ringförmige Packung 78 aus elastischem Material von U-förmigem Querschnitt sitzt in der Ausnehmung 76 und wird vom Expansionsring 74 erfaßt. Das zylindrische Teil 72 ist durch einen oder mehrere Mitnehmerzapfen 80 mit dem Gehäuse 14 verbunden, und durch einen Mitnehmerzapfen 81 mit einer ringförmigen Hülse 82.

Die Hülse 82 umgibt das Teil 72 und erstreckt sich über einen Abschnitt des Dichtrings 18. Ein Mitnehmerzapfen 84 ist mit der Hülse 82 verbunden und greift mit einem vergrößerten Kopf 86 in eine Nut 88 des Dichtrings 20. Dies erlaubt eine Axialbewegung des Dichtrings 18 ohne Drehung. Ein mit einem Flansch versehenen zylindrisches Teil 90 ist mit dem Gehäuse 14 verschraubt und umgibt den Dichtring 18. Das Teil 90 erstreckt sich über den zentralen Dichtring 20.

Das Teil 90 bildet ein Lager für den zentralen Dichtring 20; dies stellt die Zentrierung der Teile sicher. Das Teil 90 kann mit Gra-

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phit od.dgl. beschichtet sein, und zwar auf seiner Lagerfläche, d. h. der Fläche 92, die der zentralen Fläche des Dichtrings 20 gegenüberliegt. Falls der zentrale Dichtring 20 aus Kohlenstoff od.dgl. besteht, könnte die Fläche 92' mit Stellit od.dgl. - einem Material mit harter Oberfläche - beschichtet sein.

Der zentrale Dichtring 20 kann sich frei drehen; er kann an seinem Umfang mit Schlitzen 94 versehen sein, die, wie in Fig. 2 gezeigt, bezüglich der Längsachse des Dichtrings 20 schräg angeordnet sind. Die Schlitze 94 sorgen dafür, daß auf beiden Seiten des zentralen Dichtrings 20 Strömungsmittel vorhanden ist, so daß im Dichtbereich zwischen den Dichtflächen 26 und 30 und 2 8 und 32 Strömungsmittel vorhanden ist. Wie bei derartigen Dichtungen üblich, leckt Strömungsmittel über die Dichtflächen, um die sich relativ zueinander drehenden Dichtflächen zu kühlen und zu schmieren.

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Leerseite

Claims

Borg-Warner Corporation

South Michigan Av. ' 7. Juli 1980

Chicago, I116O6O4, USA Akte M-5247

Gleitringdichtung

Ansprüche

γί .j Gleitringdichtung, die einer drehbaren Welle und einem Gehäuse zugeordnet ist und zwischen einem ersten und einem zweiten abzudichtenden Bereich, die unterschiedliche Strömungsmittel enthalten, angeordnet ist, mit einem eine Dichtfläche aufweisenden ersten Dichtring und einem eine Dichtfläche aufweisenden zweiten Dichtring, von denen der eine mit der Welle und der andere mit dem Gehäuse so verbunden ist, daß sie eine beschränkte Axialbewegung ausführen können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Dichtring (16) und dem zweiten Dichtring (18) ein zentraler dritter Dichtring (20) mit zwei Dichtflächen (26,28) angeordnet ist, von denen die eine (26) mit der Dichtfläche (30) des ersten Dichtrings und die andere (28) mit der Dichtfläche (32) des zweiten Dichtrings zusammenwirkt, daß der zentrale Dichtring (20) mit der Welle (12) und dem Gehäuse (14, 90) unverbunden ist und die Welle (12) umgibt, und daß das Gehäuse (90) den zentralen Dichtring (20) umgibt und für ihn ein Lager (92) bildet.

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2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elastische Mittel (34,68), die den ersten und zweiten Dichtring (16, 18) axial gegen den zentralen Dichtring (20) drücken.
3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Umfang des zentralen Dichtrings (20) Schlitze (94) vorgesehen sind.
4. Gleitringdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (94) unter spitzem Winkel zur Welle (12) angeordnet sind.
5. Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Dichtring (20) eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche (22) aufweist, die von der Welle (12) einen Abstand hat und einem der Strömungsmittel ausgesetzt ist, wobei die Innenfläche (22) des zentralen Dichtrings (20) einen Teil einer Begrenzung einer der abzudichtenden Bereiche (30) bildet.
6. Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtring (16) eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche aufweist, die einen Abstand von der Welle (12) hat und einem der Strömungsmittel ausgesetzt ist, wobei die Innenfläche des ersten Dichtrings (16) einen Teil einer Begrenzung einer der abzudichtenden Bereiche bildet.
7. Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring (18) eine im we-

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sentlichen zylindrische Innenfläche aufweist, die einen Abstand von der Welle (12) und einem der Strömungsmittel ausgesetzt ist, wobei die Innenfläche des zweiten Dichtrings (18) einen Teil einer Begrenzung einer der abzudichtenden Bereiche bildet.
8. Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Dichtringe (16,18,20) eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche aufweist, die jeweils einem der Strömungsmittel ausgesetzt sind.
9. Gleitringdichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einer drehbaren Welle und einem Gehäuse zugeordnet ist und zwischen einem ersten und einem zweiten abzudichtenden Bereich, die unterschiedliche Strömungsmittel enthalten, angeordnet ist, mit einer Dichtringanordnung, die der Welle (12) und dem Gehäuse zugeordnet ist und mindestens zwei einander berührende Dichtflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der einander berührenden Dichtflächen (26,30 oder 28,32) in Richtung auf die andere zugehörige Dichtfläche durch entgegenwirkende Federmittel (34 oder 68) gedrückt werden.

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