DE3120185A1 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.Max Bunke
Dipl.-Chem.Dr.H.Bunke
Dipl·-Phys.H.Degwert
Lessingstr. 9, Postfach 1186
7000 Stuttgart 1

Gleitringdichtung

Die Erfindung betrifft Gleitringdichtungen, insbesondere für gegen hohe Betriebsdrücke zu dichtende Wellen, mit

Ringpaaren, deren jeweils einer Ring mit der Welle mitläuft und mit seiner einen Stirnfläche an der Stirnfläche eines jeweils anderen, nicht umlaufenden Ringes gleitet. Solche Gleitringdichtungen werden immer dann verwendet, wenn Stopfbuchsdichtungen nicht ausreichen. Stopfbuchsen werden im allgemeinen nur für Betriebsdrücke bis 6 Bar verwendet. Vollständig dicht sind sie nur zwischen ruhenden Teilen, während bei umlaufenden Wellen sich in der Dichtung Durchgangskanäle ausbilden, so daß Stopfbuchsen

/-τ. ■ ■■■■ ·■■-■ auch dann nicht geeignet sind, wenn eine sichere Dichtung gegenüber Gasen und Dämpfen erreicht werden soll, wie sie insbesondere bei Rührwerkswellen notwendig ist, wenn die Rührwerke auf Hochdruckkessel aufgesetzt sind, in denen uer Raum über dem Rührgut von aggressiven oder giftigen oder sonst schädlichen Gasen oder Dämpfen erfüllt ist, die auch nicht spurenweise nach außen entweichen dürfen. Um eine genügende Dichtung im Gasraum zu erreichen, werden bei hohen Drücken im allgemei-

nen doppelt wirkende Gleitringdichtungen verwendet, die entsprechend komplizierter und teurer sind als einfach wirkende, größere Bauhöhe haben als jene und mit einem Sperrmedium gefahren werden müssen, dessen Lieferung und Druckregelung wieder besondere Vorkehrungen erfordert.

Gleitringdichtungen werden weiter¹· zur Abdichtung der Wellen von Pumpen für aggressive Medien verwendet; im Gegensatz zu den Rührwerkswellen, die im allgemeinen senkrecht angeordnet sind, sind die Pumpenwellen im allgemeinen waagerecht angeordnet. Während, wie gesagt, die Gleitringdichtungen von Rührwerkswellen im Gasraum wirken, werden die Dichtungen der Pumpenwellen geflutet gefahren. Während die Drehzahlen von Rührwellen im allgemeinen unter etwa 1500 Upm liegen, können die Pumpenwellen mit erheblich höheren Drehzahlen rotieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, die für die Abdichtung sowohl von Rührwerkswellen wie von Pumpenwellen auch gegen höchste Drücke geeignet ist, in der Regel aber schon bei nur einfacher bzw. einfach wirkender Anordnung, also unter Verzicht auf doppelt wirkende Anordnungen, die aber in Sonderfällen mit den gemäß der Erfindung ausgebildeten Gleitringdichtungen auch ohne Schwierigkeiten zu verwirklichen sein sollen. Mit der Verwendbarkeit der einfach wirkenden Dichtungen soll auch die Notwendigkeit der Benutzung und Steuerung besonderer Sperrmedien entbehrlich gemacht werden. Der Raumbedarf in axialer Richtung

soll vermindert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der nicht umlaufende Ring eines Ringpaares als unter der Wirkung eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels in einem Dichtungsgehäuse axial verschiebbarer Kolben ausgebildet ist. Der Laufdruck wird also von dem in seinem Gehäuse nur axial verschiebbaren Kolben gegenüber dem mit der Welle umlaufenden Gleitring erzeugt.

Da die Abdichtung dieses Kolben-Grundringes wegen seiner nur axialen und sich nur über einen kleinen Weg erstrekkenden Bewegung gegenüber den ihn führenden Gehäusewandungen keine Schwierigkeiten macht, weil keine relative Drehung auftritt, läßt sich eine solche Dichtung einfach wirkend für ebenso hohe Betriebsdrücke verwenden, gegen die bisher nur mit doppelt wirkenden Gleitringdichtungen anzukommen war. Die Bauhöhe wird wesentlich kleiner als bei den bisher bekannten Dichtungen und ein großer Teil des teuren, hochwertigen Sondermaterials wie Nickel, Molybdän und Titan, das bei den bisher bekennten Gleitringdichtungen aufgewendet werden mußte, kann eingespart werden.

Da auf die eine Seite des Grundring-Kolbens der Betriebsdruck einwirkt, ist auf der anderen Seite des Kolbens eine Druckkammer gebildet, von der aus die Wirkung des Betriebsdruckes ausgeglichen und eine gewünschte, einem Differenzdruck oder einer anderweit gelieferten Zusatzdruckkraft entsprechende Andruckkraft, des Kolbens auf der Lauffläche des Gleitringes erzeugt werden kann.

Die Andruckkraft kann somit ohne besonderen Aufwand auch bei höchsten Behälter- bzw. Betriebsdrücken klein gehalten werden, so daß die entsprechend kleine Gleitreibung auch nur geringen Verschleiß erzeugt. Der axial bewegliche Kolben kann gegenüber den ihn führenden Wänden des Dichtungsgehäuses mittels in seinen Mantel eingesetzter Kolbenringe abgedichtet sein. Eine besondere Weiterbildung der

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• Erfindung liegt jedoch darin, daß der im Dichtungsgehäuse geführte Kolben auf seiner dem Behälter- oder Betriebsdruck abgewendeten Seite unter der Wirkung eines zur Aufnahme des Druckes flüssiger oder gasförmiger Medien geeigneten, elastisch dehnbaren Blähkorperssteht, dessen Innenraum den Druckraum der Druckkammer bildet. Ein solcher Blähkörper läßt nicht nur eine feinfühlige Einstellung und Beeinflussung des auf die dem Betriebsdruck abgewendete Kolbenseite einwirkenden Druckes und damit der auf der Kolbenrückseite erzeugten Druckgegenkraft zu, sondern er dichtet auch alle ihn umgebenden Flächen gegenüber den unter Betriebsdruck stehenden und sonstige Medien. Für die gleiche Wirkung bei bekannten Bauarten notwendige besondere Abdichtungen in Verbindung mit Drehteilen, Federn und dgl. werden dabei entbehrlich'. Durch Einspannung eines vorgespannten Blähkorpers läßt sich auch die Wirkung einer Zug- oder Druckfeder zur Erzeugung eines gewünschten Laufdruckes erzielen.

Eine Weiterbildung der Erfindung liegt auch darin, daß neben der Druckkammer auf der dem Betriebsdruck abgewendeten Seite des Kolbens eine von der Druckkammer durch eine Abstandshülse getrennte Schmierkammer gebildet ist.

Der Blähkörper kann ein elastisch dehnbarer Ring von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt sein, dessen Innenraum den Druckraum der Druckkammer bildet und dessen Schenkel Klemmleisten aufweisen. Es lassen sich aber auch viele andere, Hohlräume begrenzende Querschnittsformen für die Blähkörperringe verwenden; der Blähkörper kann auch ein durch eine Druckluftfüllung vorgespannter, geschlossener Schlauchring sein.

Statt in die Druckamriier einen Blähkörperring einzulegen, kann man in Weiterbildung der Erfindung die Druckkammer auch durch zwei getrennte, in ihrer Höhe streckbare, konzentrische Ringe begrenzen, deren Streckbarkeit durch

eine Wellung erzeugt sein kann. Die Ringe können dann auch aus Metall bestehen.

Wie später gezeigt, eignen sich die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungen auch für Doppe!anordnungen, und zwar sowohl für eine Ineinanderschachtelung, als auch für die in axialer Richtung doppelt wirkende /anordnung. Bei solchen für besondere Sicherheitsverhä'ltnirse in Betracht, kommenden doppelt wirkenden Anordnungen bJeibt auch bei Verdoppelung der Einbauteile der Vorteil geringerer Bauhöhe gegenüber bisher bekannten doppelt wirkenden Gleitringdichtungen erhalten.

Besonders bei der Verwendung der erfindungsgernäßen Dichtungen zur Abdichtung der Wellen'von Pumpen für hohe Drücke und mit großen Drehgeschwindigkeiten ist es zweckmäßig, eine Zwangsschmierung der Lauffläche des Gleitringes vorzusehen. In Weiterbildung der Erfindung ist hierzu die Druckkammer, vorzugsweise der Hohlraum eines in die Druckkammer eingesetzten Blähkörpers als Pufferraum für den Durchgang des Schmiermittels benutzt und durch Kanäle mit einer in der Lauffläche mündenden Einspritzdüse verbunden, wobei die Druckkammer bzw. der Hohlraum des Blähkörpers an Vorrats- und druckerhaltende Systeme für das Schmiermittel angeschlossen ist.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung .

3120135

Die Zeichnung zeigt Ausführungs- und Anwendungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtungen.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine einfach wirkende Gleitringdichtung für im wesentlichen senkrechte Rührwerkswellen, bei der ein axial verschiebbarer Grundring-Kolben von oben her gegen den mit der Welle umlaufenden Gleitring anliegt, links mit, rechts ohne Lecktasse;

Fig. 2 bis 4 und 10 zeigen Querschnittsformen von in den

erfindungsgemäßen Gleitringdichtungen verwendbaren Blähkörperringen;
Fig. 5 ist ein Fig. 1 entsprechender Schnitt durch eine hinsichtlich des verwendeten Blähkörperringes sowie dadurch abgewandelte Ausführungsform, daß hier der axial verschiebbare Grundring-Kolben von unten her am mitumlaufenden Gleitring anliegt, wieder links mit und rechts ohne Lecktasse.

Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine Ausführung, bei der der Blähkörper durch zwei in einem Abstand voneinander angeordnete, konzentrische, eine Druckkammer einschließende Wellringe ersetzt ist, im übrigen links mit Lecktasse und von oben auf den Gleitring drückendem Grundring-Kolben, rechts ohne Lecktasse und mit von unten unter Entlastung gegen den umlaufenden Gleitring drückenden Grundring-Kolben.

Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine unter Verwendung von Elementen der Bauart nach Fig. 6 verwirklichte doppelt wirkende Anordnung;

Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Ausbildung ohne Blähkörper und ohne sonstige elastische Begrenzung einer im Dichtungsgehäuse über dem in diesem dicht geführten Grundring-Kolben gebildeten Druckkammer, links mit Lecktasse und von oben auf den umlaufenden Gleitring einwirkendem Grundring-Kolben und rechts ohne Lecktasse, mit von unten gegen den Gleitring anliegendem Kolben, mit Entlastung.

Fig. 9 zeigt im Schnitt die Verwendung einer eingespannten Membran als Druckkammerbegrenzung, links mit Einwirkung der Membran auf den Kolben über einen in diesen eingelegten Dichtungsring und von oben auf den Gleitring wirkendem Kolben, rechts mit auf dem Kolben dicht aufgeschraubter Membran und Einwirkung des Kolbens auf den Gleitring von unten. Fig. 11 zeigt im Schnitt die Verwendung ineinander geschach-]0 telter erfindungsgemäß ausgebildeter Gleitringdichtungen für ein Rührwerk mit einer inneren und einer sie umgebenden, gegenläufig rotierenden äußeren Rührwelle.

Fig. 12 zeigt im Schnitt die Verwendung einer erfindungs-' gemäß ausgebildeten Gleitringdichtung an einer horizontalen Pumpenwelle.

Fig. 13 erläutert im Schnitt die Anbringung einer Zwangsschmierung für die Gleitfläche an einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtung, Fig. 14 zeigt eine Abwandlung der Zwangsschmierung nach Fig. 13,

Fig. 15 ist ein Ausschnitt aus Fig. 13 in größerem Maßstabe und

Fig. 16 ein Ausschnitt aus Fig. 13 in größerem Maßstabe. 25

Bei der Gleitringdichtung nach Fig. 1 ist in einem Dichtungsgehäuse 3, das durch einen Gehäusedeckel 2 verschlossen ist, ein nicht drehbarer Grundring-Kolben 8 axial beweglich geführt. Durch das Dichtungsgehäuse ist eine Rührwerkswelle 11 hindurchgeführt, die im Dichtungsbereich von einer Schonhülse 10 umgeben ist. Die Schonhülse 10 ist mit der Rührwelle 11 in nicht gezeichneter Weise drehfest verbunden. Durch einen in ihr unteres Ende <jj ngesetzten Dichtungsring 53 ist ihr gegenüber der Welle etwa vorhandenes Spiel gegen den Durchtritt von Dämpfen oder Gasen abgedichtet. Auf dem unteren Ende der Schonhülse 10 ist der mit der Rührwelle 11 umlaufende Gleitring 7 befestigt, z. B. angeschraubt. Er kann auf einen Endflansch der

Hülse aufgelegt sein. In jedem Falle ist er gegenüber der Schonhülse 10 gegen den Durchtritt von Gasen oder Dämpfen durch einen Dichtungsring 54 abgedichtet. Die obere Stirnfläche des Gleitringes 7 bildet die Lauffläche 6, auf der der axial bewegliche Grundring-Kolben 8 mit einem in ihn eingesetzten Ring 45 aus Gleitwerkstoff aufliegt. Wenn das die Rührwelle enthaltende Rührwerk auf einen das zu rühren den Gut enthaltenden Behälter aufgeflanscht ist, herrscht innerhalb des Raumes 15 im Dichtungsgehäuse 3 unterhalb des Grundring-Kolbens 8 der gegebenenfalls hohe, im Behälter aufrechterhaltene Betriebsdruck, der in Fig. 1 in Richtung der Pfeile 13 von unten gegen den Grundring-Kolben wirkt. Nach unten ist bei der Bauart nach Fig. 1 links das Dichtungsgehäuse 3 durch eine·. Lecktasse 16 abgeschlossen, aus der eine Leckageleitung 17 herausführt. Bei der Bauart nach Fig. 1 rechts ist die Lecktasse weggelassen, die Leckageleitung 17 aber beibehalten.

Der Raum oberhalb des Grundring-Kolbens 8 ist- durch eine in den Deckel 2 konzentrisch zur Rührwelle 11 eingesetzte Abstandshülse 4 in zwei Ringkammern geteilt. Die innere Ringkammer 5 ist eine Schmierkammer, in welche drucklos ein Schmiermittel, z. B. Mineralöl, Glyzerin, Glykol oder Wasser eingeführt wird. Dieses Schmiermittel schmiert die Lauffläche 6. Durchtropfendes Schmiermittel wird durch die Leckageleitung 17 abgeführt.

Die Abstandshülse 4 ist in dem Gehäusedeckel 2z. B. eingeschrumpft oder an ihn angeschweißt. An ihrem anderen Ende ist sie mit einem abgesetzten Hals in eine in der dem Betriebsdruck abgewendeten Fläche des Kolbens 8 angebrachte Nut 56 ver'schieblich unter Freilassung eines einer Axialbewegung des Kolbens 8 zulassenden Axialspieles eingesetzt. Die auf der der Schmierkammer 5 abgewendeten Seite der Abstandshülse 4 oberhalb des Kolbens 8 gebildete Kammer ist als Druckkammer 57 verwendet. Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist in die Druckkammer 57 ein elastisch dehnbarer Blähkör-

per 1 eingesetzt/ dessen Schenkel Klemmleisten 59, 60 aufweisen, mit denen er zwischen Schultern des Gehäuses 3 und der Abstandshülse 4 einerseits und dem Gehausedeckel 2 andererseits dicht eingespannt ist. Der Blähkörperring ist so bemessen, daß er an der Innenwand des Gehäuses 3, der Außenwand der Hülse 4 und der Oberfläche des Kolbens 8 anliegt. Der von ihm umschlossene Hohlraum 58 bildet den eigentlichen Druckraum der Druckkammer 57; er steht mit eirer im Deekel 2 angebrachten Druckmittelzuleitung 14 in Verbindung. Der Schmiermittelzuleitung zu der Sehmierkammer 5 dienen weitere den Deckel 2 durchquerende Kanäle 61.

Wegen seiner Anlage an den Wänden der Druckkammer 57 kann sieh'der Blähkörperring 1 nur in<-Richtung der Pfeile 29 dehnen. Sein Innenraum 58 wird über die Zuleitungen 14 unter einen um 1,5 bis 2 Bar höheren Druck gesetzt, als der Betriebsdruck beträgt, so daß der Auflagedruck des Kolbens 8 mit dem in ihn eingelegten Ring 45 auf der Lauffläche 6 des Gleitringes 7 auf eine beliebig wählbare kleine Differenz zwischen den vom Betriebsdruck einerseits und dem Druck des Mediums in dem Hohlraum 58 andererseits erzeugten Kräfien beschränkt wird.

Da der Druck im Innenraum 58 des Blähkörperringes 1 auf diesen gleichförmig nach allen Seiten wirkt, werden alle ihn umgebenden Flächen gegen unter dem Betriebsdruck stehende Medien abgedichtet. Zusätzlich können in einer Nut 9 im Umfang des Kolbens 8 noch aus Gleitwerketoffen bestehende Elemente, z. B. eine PTFE-Hülse, Lippenringe oder 0-Ringe Vorgesehen werden, die zusätzlich dichtend wirken.

Die Schmierkammer 5 ist durch einen in einer Ausnehmung des Deckels 2 auf die Schonhülse IO aufgesetzten Lippen-"" ring 12, der z» B. aus synthetischem Nitrilkautschuk besteht, nach außen abgedichtet.

Eine vereinfachte Abwandlung der Bauart nach Fig. 1 ergibt

sich, wenn die Schonhülse IO weggelassen wird. Der zuletzt erwähnt Lippenring 12 wird dann unmittelbar auf die Rührwelle 11 aufgesetzt und auch der mitumlaufende Gleitring wird dann unmittelbar auf der Welle 11 angebracht.

Der elastische Blähkörperring 1 kann aus PTFE oder irgendeinem geeigneten Elastomer hergestellt sein.

Statt eines Blähkörperringes von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt lassen sich auch Ringe mit Querschnittsformen verwenden, wie sie in Fig. 2 bis 4 und in Fig. 10 dargestellt sind. Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die U-Schenkel Faltenbälge; gemäß Fig. 4 ist der Ringquerschnitt halbkreisförmig und gemäß Fig. l'O ist ein Wulstring vorgesehen. In jedem Fall stellt der von den Ringen umschlossene Innenraum 58 eine Dehnkammer dar. Eine Besonderheit ergibt sich, wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, der Blähkörper-Ring einen auffüllbaren und verschließbaren Schlauch darstellt. Die Dehnkammern können mit Flüssigkeiten, wie Hydroöl, Wasser, Glyzerin oder dergl.,aber auch mit Druckgas, wie Preßluft, beschickt werden. Dabei können die Dehn- oder Druckkammern an Vorrats- und druckerhaltende Systeme angeschlossen sein. Wenn der Blähkörper-Ring einen verschließbaren Schlauch wie nach Fig. 3 darstellt, läßt sich dieser vor In-Betriebnahme der Dichtung mit Preßgas aufblasen und hermetisch verschließen, wonach er nahezu unbegrenzt lange seine ihm einmal verliehene, federnde Druckwirkung ausübt, ganz im Gegensatz zu den bei üblichen doppelt wirkenden Gleitringdichtungen sonst verwendeten Sperrdruck-Systemen.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist der Gleitring 7 gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 spiegelbildlich auf der "" Schonhülse IO angebracht, nämlich so, daß seine Lauffläche 6 unten liegt; der Kolben 8 liegt also von unten her mit seinem Einsatzring 45 an dem Gleitring 7 an. Die Lauffläche ist hier dadurch entlastet, daß der Behälterdruck über an

die Leckageleitungen 17 anschließende Rohrverbindungen 21 in die Dehnkammer 58 des Blähkörper-Ringes 1 eingeleitet ist. Hier ist der Elähkörper-Ring 1 durch Vorspannung mittels eines in den Kolben 8 eingreifenden Verankerungswulstes 18 für die Ausübung einer federnden Zugkraft eingerichtet, die bei dem Beispiel nach Fig. 5 nach oben wirkt, also die Auflagekraft auf der Lauffläche 6 liefert. Die rechte Hälfte der Fig. 5 zeigt gegenüber der linken eine Abwandlung insofern, als rechts die Lecktasse 16 weggelassen ist. Die Erzeugung des Laufdruckes auf der Lauffläche 6 durch die von dem eingespannten Blähkörper ausgeübte federnde Zugkraft ergibt eine besondere Schonung der Lauffläche.

Bei dem Beispiel nach Fig. 6 ist' der Blähkörper-Ring 1 der Bauart nach Fig. 1 und Fig. 5 durch in der Druckkammer 57 in einem Abstand voneinander angeordnete metallische Wellen-Ringe 19, 10 ersetzt, die durch ihre Welling in ihrer Höhe elastisch dehnbar gemacht sind. Die Wellringe 19 und 20 sind an ihren oberen und unteren Enden zwischen Teilen des Gehäuses und die Abstandshülse 4 bildenden Elementen sowie dem Kolben 8 dicht eingespannt. Der Ring 19 liegt mit seiner Wellung an der Innenwand des Dichtungsgehäuses 3 und der Wellring 20 liegt mit seiner Wellung an der Außenwand der Abstandshülse 4 an. Die Ausführung nach Fig. 6 links

uenannte weist die bei den bisher beschriebenen Beispielen bereits/ Lecktasse 16 auf und der Kolben 8 legt sich von oben gegen die Lauffläche 6 des Gleitringes 7 wie bei dem Beispiel nach Fig. 1, während bei der Ausführung nach Fig. 6 rechts die Lecktasse 16 fehlt und der Kolben 8 wie dem Beispiel nach Fig. 5 von unten an der Lauffläche 6 des Ringes 7 anliegt. Während bei der Ausführung nach Fig. 6 links kein Belastungsausgleich angedeutet ist, ist rechts für eine Entlastung durch die Rohrverbindung 21 gesorgt, wie bei der

° Ausführung nach Fig. 5 links und rechts. Der Laufdruck kann durch die Federung der Wellringe 19 und 20 erzeugt werden, die, da sie an beiden Enden dicht befestigt sind.sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder benutzt werden können.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 wiikt der Behälterdruck wieder in Richtung des in Fig. 6 nur rechts gezeichneten Pfeiles 13.

Statt aus metallischen Werkstoffen, wie beschrieben, können die Wellringe 19 und 20 auch aus anderen, mindestens im gewellten Zustand elastisch ausreichend verformbaren Werkstoffen hergestellt sein, so aus synthetischen Elastonieren oder aus sonstigen Kunststoffen, wie PTFE, PVC usw.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel der Verwendung erfindungsgemäß ausgebildeter Gleitringdichtungen sind zwei solche Dichtungen zu einer doppeltwirkenden Anordnung innerhalb desselben Dichtungsgehäuses verbunden. Hierbei sind Wellringe ähnlich den Wellringen 19, 20 des Beispiels nach Fig. 6 zur Begrenzung einer hier horizontal liegenden Druckkammer 57 verwendet. Während aber die Ringe 19, 20 durch ihre Wellung in der Höhe streckbar gemacht waren, sind hier die Ringe 62 durch ihre Wellung in ihrer Hauptebene verformbar.

Die aus dem axial verschiebbaren Kolben 8 und dem Gleitring 7 bestehende Anordnung ist hier doppelt vorgesehen; der in Fig. 8 unteren Anordnung liegt die obere symmetrisch, also spiegelgleich, gegenüber. Der die Schonhülse 10 umgebenden^für beide Ringanordnungen gemeinsamen Schmier-• kammer 5 wird das Schmiermittel hier durch eine besondere, die Druckkammer 57 durchquerende Leitung 63 zugeführt. Die Abstandshülse 4, die die Druckkammer 57 von der Schmierkammer 5 trennt, greift hier an beiden Stirnenden in die sich gegenüberliegenden Kolben 8 mit einem deren Axialverschiebung zulassenden Spiel ein. In Fig. 7 links ist eine Ausführung mit Lecktasse 16 und Leckageleitung 17 dargestellt, die bei der Ausführung in Fig. 7 rechts fehlen.

Die Druckkammer 57 kann über Anschluß 14 auch an Unterdruck (Vakuum) gelegt werden; auch die doppeltwirkende Dichtungsanordnung läßt sich dann druckentlastet ausführen.

Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtung enthält die Druckkammer 57 keinen Blähkörper und keine streckbaren Wellringe. Hier ist der Kolben 8 mit einem an seinem Umfang gebildeten verstärkten Ringbereich zwischen der Gehäusewandung und der Innenwandung eines am Gehäusedeckel 2 angeordneten, vorzugsweise mit ihm aus einem Stück bestehenden Ringansatzes 64 geführt und gegen die Gehäusewandung durch zwei Kolbenringe 24 und gegen die Wandung des Ringansatzes 64 durch einen Kolbenring 25 abgedichtet. Der Ringansatz trennt hier die Druckkammer 57 von der Schmierkammer 5, die gegeneinander durch den Kolbenring 25 abgedichtet sind. In Fig. 8 links ist die belastete Dichtungsausführung dar-Ic gestellt, bei der über die Druckleitung 14 in die Druckkammer 57 über dem Kolben 8 ein Druck eingeführt wird, der auf der Kolbenfläche eine etwas größere Kraft ergibt, wie der Behälterdruck im Raum 15 unter dem Kolben 8.

Bei der Ausführung nach Fig. 8 rechts ist über die Leckageleitung 17 und die Rohrverbindung 21 wieder für Entlastung gesorgt. Hier ist in die Druckkammer 57 eine Zugfeder 22 eingebaut, die den Kolben 8 gegen die Lauffläche 6 des mitumlaufenden Gleitringes 7 zieht, der auf der Schonhülse 10 dicht befestigt ist.

Der Gehäusedeckel 2 ist durch einen O-Ring 23 gegen das Gehäuse 2 abgedichtet.

^ Während bei der Ausführung nach Fig. 8 rechts zwar die Entlastungs-Verbindung 17, 21, 14, nicht aber eine Lecktasse vorgesehen ist, ist bei der Ausführung nach Fig. 8 links eine Lecktasse 16 angeordnet. Während bei der Ausführung in Fig. 8 rechts der Kolben 8 von unten her an der Lauffläche

^OJ 6 des Gleitringes 7 anliegt, liegt er bei der Ausführung nach Fig. 8 links von oben her auf der Lauffläche auf.

Bei dem Beispiel nach Fig. 9 ist die Druckkammer 57 durch einen Membranring 26 begrenzt, der zwischen dem Gehäusedeckel 2 und dem Gehäuse 3 dicht eingespannt ist. Bei der in Fig. 9 linken Ausführung wirkt die Membran 26 über einen Dichtring 27 mit dem Kolben zusammen. Bei der Ausführung nach Fig. 9 rechts ist sie unter Zwischenlage von Dichtungsringen 65 mittels Schrauben 28 auf dem Kolben befestigt. Fig. 9 links zeigt wieder die belastete Ausführung, wobei hier der Kolben 8 von oben auf der Lauffläche 6 des Gleitringes 7 aufliegt, während in Fig. 9 rechts die Entlastung über eine nicht gezeichnete Rohrverbindung von der Leckageleitung 17 zur Druckmittelzuleitung 14 der Druckkammer 57 angenommen ist. Bei dieser Ausführung in Fig. 9 rechts ist die Membrane 26 als Zugfeder benutzt, die bei sonstigem Belastungsausgleich die Auflagekraft an der Lauffläche 6 liefert.

Um die Lauffläche 6 zuverlässig zu schmieren, wird zweckmäßig eine Zwangsschmierung vorgesehen. In dem axial verschiebbaren Kolben 8 werden dann Kanäle 51 angeordnet, die das Schmiermittel von der Schmierkammer 5 her der Lauffläche 6 zuleiten und dabei auch die in dem Kolben 8 gegebenenfalls eingesetzte Gleitwerkstoffeinlage 45 durchqueren. Eine Zwangsförderung des Schmiermittels wird bis zu einem gewissen Grade bereits durch die Relativbewegung des Gleitringes 7 gegenüber dem Einsatz 45 des Kolbens 8 herbeigeführt, vergl. Fig. 13 und 15. Statt der Schmierkammer 5 ein Schmiermittel drucklos zuzuführen, kann es auch unter Druck eingeleitet werden. Im letzteren Falle kann auch der sonst als Dehnkammer benutzte Innenraum 58 eines Blähkörperringes 1 aus geeignetem Werkstoff zur Aufnahme und Durchleitung eines unter Druck stehenden Schmiermittels benutzt werden, das dann zugleich an die Stelle eines sonst verwendeten pneumatischen oder hydraulischen Druckmediums tritt. In diesem Falle vergl. Fig. 14 und 16, wird dann das Schmiermedium durch eine an dem Innenraum 58 anschließende Düsenbohrung 52 eine Einspritzdüse 51, die den Einsatz 45 des Kolbens 8 durchsetzt, zugeleitet. Die Füllung des Raumes 58 wird dabei über Vorrats- und Druckhaltesysteme

aufrechterhalten.

Das Rührwerk nach Fig. 11, bei dem zwei erfindüngsgemäß ausgebildete Gleitringdichtungen ineinandergeschachtelt verwendet sind, weist eine innere Rührwelle 11 und eine diese umgebende, . hierzu konzentrische, als Hohlwelle ausgebildete äußere Rührwelle 32 auf. Die Wellen Il und 33 werden in. entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben, nach der Darstellung in Fig. Ii die innere Welle 11 entgegen dem Uhrzeigersinn und die äußere Welle 33 im Uhrzeigersinn. Beide Wellen haben die gleiche geometrische Achse 34_s Die innere Rührwelle 33 trägt eine erste gemäß der Erfindung ausgebildete Dichtungseinheit, deren Gehäuse mit allem Inhalt zusammen mit der Welle 11 umläuft. Der Deckel des Gehäuses ist hier mit 37, das Gehäuse selbst mit 37" bezeichnet. In dem Gehäuse ist ein Elähköfperring 1 von Unförmigem Querschnitt wie bei der Ausführung nach Fig. 1 angeordnet. Axial verschiebbar in dem Gehäuse 37' geführt ist der Kolben 8·.

Die innere Rührwelle 11 weist eine

Axialbohrung 35 auf, die der Druckmittelzuführung zum Innenraum 58 des inneren Blähkörperringes dient. Vöh der ■ Axialbohrung 35 zweigt eine Querbohrung 66 ab, die sich in einem im Deckel 37 angebrächten Kanal 67 fortsetzt, in den die Druckmittelzuleitung 14 mündet. Der Kolben 8' wirkt von oben her auf einen inneren Gleitring 38 ein, der hier auf einer Schonhülse 10' der in zur Drehrichtung der Welle 11 entgegengesetzter Drehrichtung umlaufenden, die äußere Rührwelle darstellende Hohlwelle 33 angebracht ist. Auf einer äußeren Schonhülse 1O¹' trägt diese Hohlwelle einen äußeren Gleitring 38', auf den von oben her der Kolben 8'' einer äußeren gemäß der Erfindung ausgebildeten Gleitringdichtung einwirkt. Diese äußere Gleitringdichtung ist ebenso ausgebildet, wie es anhand der Fig. 1 erläutert wurde. Dem Innenraum 58 wird Druckmittel über eine Druckmittelzuleitung 14 zugeführt, an die hier ein Kanal 67 in einem den Deckel der äußeren Dichtung darstellenden Gehäusering-

teil 68 anschließt. Der Schmierkammer 5 wird das Schmiermittel über den Kanal 61 zugeführt, an den im Gehäuseringteil 68 ein Zuführungskanal 69 anschließt,

Bei der Verwendung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtung an einer horizontalen Pumpenwelle gemäß Fig. 12 trägt die Pumpenwelle 42 einen Ring 40, der in axialer Richtung justierbar und mittels einer Madenschrau-

IQ be 41 feststellbar ist und mit der Pumpenwelle umläuft. Der Ring 40 seinerseits trägt den mit der Welle umlaufenden Gleitring 7 einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtung. Mit ihm wirkt der axial verschiebliche Grundringkolben 8 zusammen, der hier wie bei dem Beispiel nach Fig.

9 links unter der Wirkung eines 6lastisch federnd an ihm anliegenden Membranringes 26 steht, der ringsum dicht eingespannt ist und die hinter ihm befindliche Druckkammer 57 wie beschrieben veränderlich begrenzt. Der Pumpengehäusedeckel 43 dient hier zugleich als Dichtungsgehäusedeckel, in welchem die Membran 26 mittels einer in ihn eingesetzten Hülse 44 festgespannt ist.

Claims (1)

1 1 ^ Π 1 Γ- ir

Patentansprüche

₁
1.j Gleitringdichtung, insbesondere für gegen hohe Betriebsdrücke zu dichtende Wellen, mit Ringpaaren, deren jeweils einer Ring mit der Welle mitläuft und mit seiner einen Stirnfläche an der Stirnfläche eines jeweils anderen, nicht umlaufenden Ringes gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht umlaufende Ring eines Ringpaares IQ als unter der Wirkung eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels in einem Dichtungsgehäuse (3, 2) axial verschiebbarer Kolben (8) ausgebildet ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Betriebsdruck abgewendeten Seite des axial verschiebbaren Kolbens (8) eine Druckkammer (57) gebildet ist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) im Dichtungsgehäuse (3) mittels in seinen Mantel eingesetzter Kolbenringe (24, 25) abgedichtet axial beweglich geführt ist, (Fig. 8).

4_._ Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Dichtungsgehäuse (3) geführte Kolben (8) unter der Wirkung eines zur Aufnahme des Druckes flüssiger oder gasförmiger Medien geeigneten elastisch dehnbaren Blähkörpers (1) steht, dessen Innenraum (58) den Druckraum der Druckkammer (57) bildet. 30

5. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähkörper (1) durch Vorspannung mittels eines in den Kolben (8) eingreifenden Verankerungswulstes (18) für die Ausübung federnder Zugkräfte eingerichtet ist.

6. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Be-

ο 1 2 υ ί S

triebsdruck abgewendeten Seite des axial verschieblichen Kolbens neben der Druckkammer (57) eine von ihr durch eine Abstandshülse (4) getrennte Schmierkammer (5) gebildet ist.

1. Gleitringdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshülse (4) im Gehäusedeckel (2) dicht befestigt, z. B. eingeschrumpft oder angeschweißt ist, während sie an ihrem anderen Ende in eine in der dem Betriebsdruck abgewendeten Fläche des Kolbens (8) angebrachte Nut (56) mit einem in dieser verschieblich geführten Halsansatz unter Freilassung eines eine Axialbewegung zulassenden Axialspieles hineinragt.

8. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähkörper (1) ein elastisch dehnbarer Ring von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist, dessen Innenraum (58) den Druckraum der Druckkammer (57) bildet und dessen Schenkel Klemmleisten (59, 6O) aufweisen.

9. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (57) durch zwei getrennte, in ihrer Höhe streckbare, konzentrische Ringe (19, 20) verschiedenen Durchmessers begrenzt ist, die zwischen sich die Druckkammer (67) einschließen und die längs ihrer oberen Kanten am Gehäusedeckel (3) und längs ihrer Unterkanten an der dem Betriebsdruck abgewendeten Fläche des Kolbens (8) dicht angeklemmt sind, wobei sich der äußere Ring (19) an der inneren Mantelfläche des Gehäuses (3) und der innere Ring (20) an einer zentrisch angeordneten Abstandshülse (4) abstützt.

^OJ 10. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (27) durch eine von einer Leckage-Leitung (17) ausgehende Rohrverbindung (21) mit dem in Richtung der Wirkung

des Betriebsdruckes gesehen innerhalb des Dichtungsgehäuses (3) vor der Dichtung liegenden Raum (15) verbunden ist.

11. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (57) über dem Kolben (8) zwischen dem Innenmantel des Gehäuses (3) und einem mit dem Gehäusedeckel (2) aus einem Stück bestehenden, zentralen Ringansatz (64) gebildet ist und der Kolben (8) mit einem an seinem Umfang gebildeten verstärkten Ringbereich an der Wand des Gehäuses (3) und an der Außenfläche des Ringansatzes (67) geführt und gegen die Führungswände durch Kolbenringe (24, 25) abgedichtet ist.

12. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei entlasteter Lauffläche (6) der Gleitdruck durch eine in der Druckkammer (57) angeordnete Zugfeder (22) bestimmt ist, (Fig. 8r).

13. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Dichtungsgehäuse (3) geführte Kolben (8) unter der Wirkung einer zwischen Gehäuse (3) und Gehäusedeckel (2) dicht eingeklemmten, ringförmigen Membran (26) steht, deren Rückseite die Druckkammer (57) begrenzt.

14. Gleitringdichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (26) über einen in die ihr benachbarte Fläche des Kolbens (8) eingesetzten Dichtungsring (27) mit dem Kolben (8) in Wirkungsverbindung steht, (Fig. 9 1)

15. Gleitringdichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (26) auf der ihr benachbarten Fläche des Kolbens (8) vorzugsweise unter Zwischenlage

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von Dichtungsringen (65) dicht befestigt ist, vorzugsweise mittels Schrauben (28), und zugleich als bei entlastetem Kolben (8) den Gleitdruck liefernde Zugfeder benutzt ist.

16. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung dadurch doppelt wirkend ausgebildet ist, daß iⁿ demselben Gehäuse zwei Paarungen eines umlaufenden Gleitringes (7) und eines als axial verschiebbarer Kolben (8) ausgebildeten Grundringes spiegelbildlich einander gegenüberliegend angeordnet sind, (Fig. 7).

17. Gleitringdichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebig begrenzte Druckkammer (57) zwecks Erzeugung einer Entlastung der Gleitfläche (6) für Unterdruckanschluß eingerichtet ist.

18. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem axial verschiebbaren Kolben (8) Kanäle (51) für eine Zwangsschmierung der Lauffläche (6) von der Schmierkammer (5) her angebracht sind, die auch eine in den Kolben (8) gegebenenfalls eingesetzte Gleitwerkstoff-Einlage (45') durchqueren.

19. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (57), vorzugsweise der Hohlraum (58) eines in die Druckkammer eingesetzten Blähkörpers (I)^aIs Pufferraum für den Durchgang des Schmiermittels einer Zwangsschmierung benutzt und durch Kanäle (52) mit einer in der Lauffläche (6) mündenden Einspritzdüse (51) verbunden ist, wobei

die Druckkammer (57) bzw. der Hohlraum (58) des Blähkörpers (1) an Vorrats- und druckerhaltende Systeme für das Schmiermittel angeschlossen ist.

20. Rührwerk mit zwei um dieselbe geometrische Achse gegenläufig antreibbaren Rührorganen, die auf einer inneren Rührwelle und einer diese als Hohlwelle umgebenden äußeren Rührwelle angeordnet sind, deren Gleitringdichtungen ineinander geschachtelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ineinander geschachtelten Gleitringdichtungen gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden ausgebildet ist, (Fig. 11). 10

21. Pumpe, insbesondere Hochdruckpumpe, bei der die Durchführung der Antriebswelle durch das Pumpengehäuse durch eine Gleitringdichtung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wellendurchgang umgebende Pumpengehäusedeckel (43) als Gehäusedeckel einer gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden, insbesondere 13 und 14, ausgebildeten Gleitringdichtung benutzt ist (Fig. 12).