DE3207327A1

DE3207327A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE3207327A1
Application number: DE19823207327
Authority: DE
Inventors: Heinz Konrad Prof. Dr.-Ing. 7050 Waiblingen Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1983-09-08

Description

WELLENDICHTUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten an rotierenden Wellen.
Zur Abdichtung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten an Durchtrittstellen von rotierenden Wellen werden in der Praxis unter anderem Dichtringe aus Kunststoff, insbesondere auf der Basis von Polytetrafluoräthylen (PTFE) verwendet, wobei die radiale Anpressung des Dichtrings an seine Gegengleitfläche durch Übermaß und durch einen als Sekundärabdichtung wirkenden radial vorgespannten Elastomerring erzeugt wird. Bei dieser, auch zur Abdichtung axialbewegter Kolben und Kolbenstangen verwendeten Anordnung wird in erwünschter Weise die Dichtpressung zwischen den gleitenden Dichtflächen der abzudichtenden Druckdifferenz dadurch automatisch angepaßt, daß der auf eine freie Oberfläche des Elastomerrings wirkende Flüssigkeitsdruck infolge des inneren, hydrostatischen Spannungszustands des Elastomerrings auf die gleitenden Dichtflächen so übertragen wird, daß bei steigendem Flüssigkeitsdruck auch die Dichtflächenanpressung steigt.
Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei axialbewegten Kolbenstangen treten bei der Anwendung der oben genannten Dichtungsanordnung zur Abdichtung rotierender Wellen Probleme auf, die bisher nicht auf einfache Weise gelöst wurden, nämlich die relative Verdrehsicherung zwischen Dichtring und Elastomerring und die optimale Druckentlastung der Gleitdichtfläche des Dichtrings. Eine weitere Aufgabe besteht hier, wie bei allen Hochdruckwellenabdichtungen darin, daß die zwischen den Gleitdichtflächen entstehende Reibungswärme bei einem für den Dichtungswerkstoff zuträglichen Temperaturniveau abgeführt wird.
Eine relative Verdrehsicherung ist deshalb nötig, weil bei einem, etwa infolge Temperaturdifferenzdehnung eintretenden Haften zwischen Dichtring und seiner Gegengleitfläche die Gleitbewegung zwischen Dichtring und Elastomerring stattfindet.Dieser Zustand führt aber schnell zur Überhitzung dieser Zone und zum Ausfall der Dichtung, da die Reibungswärme durch die Kunststoffringe hindurch nicht in ausreichendem Maß abgeleitet wird.
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil herkömmlicher Kombinationen aus PTFE-Dichtring und Elastomerring dadurch beseitigt, daß mehrere , radial im Elastomerring verankerte Mitnehmerstifte in radiale Bohrungen des Dichtrings eingreifen.
Eine besonders einfache erfindungsgemäße Lösung besteht in der Ve-rwendung von einseitig mit einer scharfen Spitze versehenen ,nadelartigen Mitnehmerstiften , die radial in den Elastomerring eingestochen werden und durch Haftreibung verankert sind.
Um die zwischen den hochbelasteten Gleitdichtflächen entstehende Reibungswärme so gering wie moglich zu halten wird die dynamische Dichtfläche des Dichtrings in an sich bekannter Weise von einer nur wenig abgeplatteten Dichtkante gebildet, die jedoch im Gegensatz zu üblichen Anordnungen, erfindungsgemäß am niederdruckseitigen Ende des Dichtrings angeordnet ist. Diese Dichtkante wird von der an der niederdruckseitigen Stirnwand anliegenden radialen Fläche des Dichtrings und von einer , zur Druckseite hin mit der Gegengleitfläche einen sich öffnenden keilspalt bildenden Kegelmantelfläche des Dichtrings gebildet. Durch Nuten, Kanäle oder dergleichen steht die abzudichtende Flüssigkeit mit dem durch den Keilspalt gebildeten Ringraum in berhindung und entlastet somit hydrostatisch die Flächenpressung zwischen Dichtring und dessen Gegengleitfläche.
Eine optimale Wärmeableitung von der Dichtkante wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß am hochdruckseitigen Ende des Dichtrings in dessen der Gegengleitfläche zugekehrter Umfangsfläche abwechselnd link-s- und rechtssteigende Ford'ernuten angeordnet sind, wodurch, bei Rotation der Welle, eine dauernde Zirkulation der abzudichtenden Flüssigkeit zwischen dem Ringraum und dem die Dichtung umgebenden Raum erzwungen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter beschrieben: Fig.1 zeigt eine Anordnung der erfindungsgemäßen Dichtung mit einem Dichtring 1, einem beispielsweise als O-Ring ausgeführten Elastomerring 2 in welchen am Umfang mehrere radial in die Bohrungen 4 des Dichtrings eingreifende Mitnehmerstifte 3 eingestochen wurden. Die sich zum Druckraum 8 hin erweiternde Kegelfläche 5 des Dichtrings endet niederdruckseitig in der Dichtkante 6, die nach dem Einbau der Dichtung infolge Übermaß und durch die zusätzliche Anpressung des Elastomerrings zu einer schmalen Dichtfläche abgeplattet wird. Diese Dichtfläche bildet zusammen mit der Gegengleitfläche 7 den dynamischen Dichtspalt der Dichtungsanordnung.
Fig.2 zeigt eine Anordnung mit einem quadring als Elastomerring 2 .Der Dichtring 1 weist hier hochdruckseitig noch eine der Gegengleitfläche 7 zugekehrte Umfangsfläche 9 auf, in die abwechselnd links- und rechtssteigende Fördernuten eingearbeitet sind.
Die Dichtungsanordnungen nach den Fig.1 und 2 sind jeweils nur für einseitige Druckbeaufschlagung geeignet, d.h. die Hochdruckseite der Dichtung ist die der Dichtkante 6 axial gegenüberliegende Seite .
Eine wechselseitig mit Druck beaufschlagbare Dichtungsanordnung zeigt die Fig.3. Hier weist der Dichtring 1 beidseitig Dichtkanten 6'auf.In die an die Dichtkanten anschließenden Stirnflächen desDichtrings I'sind radiale Nuten 11 eingearbeitet. Die Mitnehmerstifte 3 werden vor der Montage der Dichtung mittels einer Vorrichtung in den Elastomerring eingestochen. Bei großen Stückzahlen können die Mitnehmerstifte auch bereits in die Preßform des Elastomerrings 2 eingelegt und in diesen einvulkanisiert werden.
In den Dichtring eingearbeitete Nuten 12 stellen eine Verbindung zwischen dem Druckraum 8 und dem von den Flächen 5 und 7 gebildeten Ringraum her.

Claims

Weile n dichtung Patentansprüche 13 Dichtung für rotierende Wellen mit einem in eine Nut der Welle oder des die Welle umgehenden Außenteils eingebauten Dichtring 1 aus Kunststoff und einem den Dichtring anpressenden und statisch abdichtenden Elastomerring 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, radial im Elastomerring verankerte Mitnehmerstifte 3 in radiale Bohrungen 4 des Dichtrings eingreifen.
2. Dichtung nach Anspruch 1, mit einer von einer Kegelmantelfläche SUn'd einer Stirnfläche des Dichtrings gebildeten Dichtkante 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkante sich an der Niederdruckseite des Dichtrings hefindet und daß der von der Kegelmantelfläche und der Gegengleitfläche 7 gehildete Ringraum mit dem abzudichtenden Hochdruckraum 8 in Werbindung steht.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß am hochdruckseitigen Ende des Dichtrings in einer der Eegengleitfläche zugekehrten Umfangsfläche 9 abwechselnd links- und rechtssteigende Fördernuten 10 angeordnet sind.
4. Dichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring II beidseitig Dichtkanten 6' aufweist, wobei beidseitig außerhalb der Dichtkanten angeordnete Stirnflächen des Dichtrings radiale Nuten 11 aufweisen.