DE3214589C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine Wellendichtung dieser Art bekannt (DE-GM 17 90 256), bei der der innere Ring eine nach beiden Seiten ihrer Längsrichtung konisch auslaufende Hülse ist, die auf ihren konischen Flächen zwei äußere Ringe mit entsprechend konischen Mittelbohrungen trägt. Die äußeren Ringe sind durch Axialschrauben miteinander verbunden, und zwar der­ art, daß sie gleichzeitig die in ihrer Längsrichtung zur besseren Auflage geschlitzte Hülse fest und satt auf die Welle pressen. Die Abdichtung gegen die Welle erfolgt an einem gesonderten Gleitring, der mit den äußeren Ringen in Mitnahmeverbindung steht und eine Ringnut aufweist, in der eine Runddichtung sitzt, die gegen die Welle wirkt. Bei dieser Ausgestaltung sind für die Sicherung des Klemmrings zwei gesonderte äußere Ringe erforderlich, wobei die Mit­ nahmebaugruppe keinen Einfluß auf die Dichtwirkung des Dichtungsrings hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellendichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß der Aufbau vereinfacht wird, ohne daß Beschädigungen an der Welle entstehen.

Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Ausgestaltung benötigt nur einen einzigen äußeren Ring, wobei durch die unmittelbare Einwirkung der Klemmschrauben auf die Schräge des Klemm­ rings sowohl eine radiale Pressung als auch eine axiale Druckkraft gegen den Dichtungsring ausgeübt und dadurch dessen Anlage an der Welle gesichert wird. Dabei wird der zu­ sätzliche Vorteil erzielt, daß die Dichtwirkung beeinflußbar wird.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jede der radialen Klemmschrauben mit einem schräg verlaufenden Abschnitt, d. h. einer Schräge, der Außenseite des inneren Rings in Eingriff steht, wobei diese Schräge axial zwischen der Achse der jeweiligen Klemmschraube und der Schulter des äußeren Rings ange­ ordnet ist, so daß beim Anziehen der Klemmschraube der innere Ring in Richtung zur Schulter axial bewegt wird, während gleichzeitig eine radiale Klemmkraft auf den inneren Ring ausgeübt wird. Die Außenfläche kann mit mehreren Schrägen versehen sein, die derart über den Umfang verteilt sind, daß ihre Orte den Orten der radia­ len Klemmschrauben entsprechen. Die Schrägen können Ab­ schnitte von konischen Ausnehmungen sein, die beispiels­ weise in den inneren Ring gedrückt sein können oder als angesenkte Löcher ausgebildet sein können. Alternativ kann die Schräge von einer umlaufenden Ringnut mit V-Profil gebildet sein.

Um die radiale Verformung des inneren Rings zu erleich­ tern, kann ein geschlitzter Ring bzw. ein Spaltring be­ nutzt werden. Alternativ kann ein geschlossener Ring mit einem verhältnismäßig wenig massiven Querschnitt benutzt werden, der ausreichend flexibel ist, um die notwendige Verformung des inneren Rings, d. h. das An­ drücken desselben an die Welle, aufgrund der von den radialen Klemmschrauben ausgeübten Kräfte zu ermöglichen. Wenn ein geschlitzter Ring benutzt wird, kann, um für Fluiddichtheit zu sorgen, ein geschlossener Stützring zwischen dem Dichtungsring und dem geschlitzten inneren Ring vorgesehen sein.

Damit der äußere Ring relativ zur Welle in definierter Stellung festgehalten ist, sitzt der innere Ring vorzugs­ weise mit Preßsitz in der Bohrung des äußeren Rings, wenn die Mitnahmeringbaugruppe auf die Welle geklemmt ist. Wenn dies nicht der Fall ist und wenn der einzige Kontakt zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring über die radialen Klemmschrauben besteht, ist es möglich, daß der äußere Ring relativ zum inneren Ring etwas kippt. Um dieses Problem zu vermeiden und um ferner zu vermei­ den, daß der innere Ring und der äußere Ring mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden müssen, sind die Bohrung im äußeren Ring und die Außenseite des inneren Rings vorzugsweise konisch ausgebildet, wobei das schlan­ kere Ende des inneren Rings sich bei der Schulter des äußeren Rings be­ findet. Bei dieser Ausbildung wird der innere Ring in Axialrichtung in Richtung zur Schulter des äußeren Rings bewegt, damit der Dichtungsring zusammengedrückt wird, wobei zugleich die einander zugewandten Flächen des inne­ ren und des äußeren Rings zueinander gezogen werden, so daß dann, wenn die Mitnahmeringbaugruppe auf der Welle befestigt ist, der innere Ring und der äußere Ring über den gesamten Umfang ununterbrochen in Berührung miteinan­ der stehen, so daß der äußere Ring bezüglich des inneren Rings und der Welle unverrückbar angebracht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß I-I in Fig. 2 durch eine als Balgdichtung ausgebildete Wellendichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht der Wellendichtung gemäß Fig. 1 von rechts; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere ausgebil­ dete Mitnahmeringbaugruppe einer Wellendichtung.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine mechanische Gleitringdichtung zwischen einer drehbaren Welle 1 und einem Gehäuse 2 gezeigt. Diese umfaßt einen Gegendicht­ ring 3, der in eine Ausnehmung im Gehäuse 2 eingesetzt ist und darin mit Hilfe eines Rings 4 aus expandiertem Graphit bzw. Schaumgraphit abgedichtet ist.

Ein der Welle 1 zugeordnetes Dichtungselement 5 wird mit Hilfe eines Stützringes 6 und eines Balgs 7 aus Metall in Berührung mit dem Gegendichtring 3 gehalten. Der Balg 7 stützt sich auf herkömmliche Weise an einer Mitnahmeringbaugruppe 8 ab, an der er angeschweißt ist.

Die Mitnahmeringbaugruppe 8 umfaßt einen äußeren Ring 9 mit einer Bohrung, die an ihrem dem Balg 7 zugewandten Ende einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 1 hat. Die Bohrung erwei­ tert sich und bildet einen erweiterten Zwischenabschnitt 10 mit einer radial verlaufenden Schulter 11 und weist einen konischen hinteren Abschnitt 12 auf. Mehrere über den Umfang verteilte und in Umfangsrichtung Abstand von­ einander aufweisende, radiale Klemmschrauben 13 sind in Gewindebohrungen 14 geschraubt, die in demjenigen Abschnitt des Ringes 9 ausgebildet sind, in dem sich der konische Abschnitt 12 befindet. Im konischen Ab­ schnitt 12 der Bohrung des Ringes 9 ist ein in Längsrich­ tung geschlitzter Ring 15, d. h. ein Spaltring, angeord­ net, der eine Parallelbohrung aufweist, die im ausgebauten Zustand einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 1 hat. Der Ring 15 weist eine konische Außenseite 16 auf, die dem konischen Abschnitt 12 der Bohrung des äußeren Rings 9 entspricht. Im geschlitzten Ring 15 sind mehrere angesenkte Ausneh­ mungen 17 ausgebildet, deren Orte in Umfangsrichtung den Orten der Klemmschrauben 13 entsprechen. In Axial­ richtung sind jedoch die Ausnehmungen 17 nicht mit den einzelnen Klemmschrauben 13 ausgerichtet, so daß jede der Klemmschrauben 13 in Eingriff mit einer inneren Schräge 18 der zugeordneten angesenkten Ausnehmung 17 steht.

Im Zwischenabschnitt 10 der Bohrung des Rings 9 ist ein Packungsring 19 aus Schaumgraphit angeordnet, und zwischen diesem Packungsring 19 und dem inneren Ende des geschlitzten Ringes 15 befindet sich ein Stützring 20.

Beim Zusammenbau der vorstehend erläuterten Balgdichtung wird zunächst der Gegendichtring 3 auf bekannte Weise am Gehäuse 2 befestigt und mit Hilfe des Rings 4 aus Schaumgraphit bezüglich des Gehäuses 2 abgedichtet. Dann werden das Dichtungselement 5 mit dem Stützring 6, dem Balg 7 und der Mitnahmeringbaugruppe 8 auf die Welle 1 gesetzt. Wenn sich diese Elemente an ihrem Einbauort befinden, wird die Mitnahmeringbaugruppe 8 mit Hilfe der Klemmschrauben 14 an der Welle 1 festgeklemmt und abgedichtet. Beim Anziehen der einzelnen Klemmschrauben 13 werden diese gegen die Schrägen 18 der ihnen zuge­ ordneten Ausnehmungen 17 gedrückt, so daß der geschlitzte Ring 15 relativ zum äußeren Ring 9 in Axialrichtung und gegen die Schulter 11 bewegt wird. Während sich der Spaltring bzw. Ring 15 in Axialrichtung relativ zum äußeren Ring 9 bewegt, werden der konische Abschnitt 12 und die konische Außenseite 16 über den gesamten Um­ fang in Anlage aneinander gebracht, wodurch der äußere Ring 9 relativ zum inneren, geschlitzten Ring 15 festge­ klemmt wird. Zugleich wird der geschlitzte Ring 15 von den Klemmschrauben 13 in Eingriff mit der Welle 1 ge­ drückt, so daß die gesamte Mitnahmeringbaugruppe an ihrem Einbauort an der Welle 1 festgeklemmt wird. Bei der axia­ len Verschiebung des geschlitzten Rings 15 wird ferner der Packungsring 19 in Axialrichtung zwischen der Schul­ ter 11 und dem Stützring 20 zusammengedrückt, so daß sich der Packungsring 19 radial gegen die Oberflächen der Welle 1 und der Bohrung 10 im Ring 9 ausdehnt und auf diese Weise für Fluiddichtheit der Dichtung sorgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Wellendichtung ist die Mitnahmeringbaugruppe 8 an der Welle 1 über die gesamte Oberfläche der Bohrung des geschlitzten Ringes 15 fest­ geklemmt. Dies hat zur Folge, daß es zu keinen Beschädi­ gungen der Welle 1 kommt, die Schwierigkeiten bei einem Austausch des Dichtungselementes 5 verursachen könnten, wie dies bei herkömmlich benutzten Dichtungen der Fall ist, bei denen das Festklemmen durch Punktberührung zwischen den Enden von radialen Klemmschrauben und der Welle erfolgt. Die Benutzung der Packungsringe 4 und 19 aus Schaumgraphit zum Abdichten sowohl des Gegendicht­ rings 3 als auch der Mitnahmeringbaugruppe 8 ermöglicht es, die vorstehend beschriebene Dichtung in einem weiten Temperaturbereich einzusetzen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der äußere Ring 9 mit einer Bohrung 25 statt des Abschnitts 12 der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 versehen. In die Bohrung 25 des äuße­ ren Rings 9 ist ein geschlossener, innerer Ring 26 mit einem L-Profil eingesetzt, der einen nach innen ge­ richteten Flansch aufweist. Der innere Ring 26 ist maschinell so bearbeitet, daß er ohne Spiel in die Bohrung 25 paßt, und weist mehrere eingepreßte, konische Ausneh­ mungen 29 in seiner zylindrischen Oberfläche auf, die so angeordnet sind, daß sie mit mehreren radialen Klemm­ schrauben 13 zusammenwirken können, die in Gewindebohrun­ gen 14 geschraubt sind, die in dem mit der Bohrung 25 versehenen Abschnitt des äußeren Rings 9 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 29 und die Klemmschrauben 13 wir­ ken auf ähnliche Weise miteinander zusammen wie die Aus­ nehmungen 17 und die Klemmschrauben 13 beim Ausführungs­ beispiel gemäß den Fig. 1 und 2.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist die Mitnahmeringbaugruppe auf der Welle 1 so angebracht, daß sich der innere Ring 26 in der Bohrung 25 des äußeren Ringes 9 befindet, wobei zwischen der Schulter 11 des äußeren Ringes 9 und dem Flansch 28 des inneren Rings 26 ein Packungsring 19 aus Schaumgraphit angeordnet ist. Wegen des ununterbroche­ nen Flansches 28 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Stützring 20 des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 und 2 nicht notwendig.

Wenn die radialen Klemmschrauben 13 angezogen werden und dabei gegen die Schrägen der konischen Ausnehmungen 29 drücken, wird der innere Ring in Axialrichtung zur Schulter 18 des äußeren Rings gezogen, so daß der Packungsring 19 zusammengedrückt wird und für Abdichtung zwischen den einander zugewandten Flächen der Welle und des äußeren Rings 9 sorgt. Zugleich wird der innere Ring 26 in Radialrichtung so verformt, daß die konischen Aus­ nehmungen 29 in klemmenden Eingriff mit der Welle 1 ge­ bracht werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der innere Ring 26 lediglich - im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 - mit verhältnismäßig kleinen Flächen an der Welle 1 festgeklemmt ist, kommt es dennoch zu wesentlich geringeren Beschädigungen der Welle, als sie bei Verwendung von radialen Klemmschrauben auftreten, die - wie bisher üblich - direkt an der Welle angreifen.

Es können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Bei den beiden beschriebenen Ausführungsbei­ spielen sind in der Außenseite des inneren Rings die Schrägen ausgebildet; alternativ können die radialen Klemmschrauben mit konischen Enden versehen sein, die in Eingriff mit senkrechten Abschnitten des inneren Rings stehen. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spielen wird die Mitnahmeringbaugruppe in Verbindung mit einem Balg aus Metall benutzt; die Mitnahmeringbau­ gruppe kann jedoch auch in Verbindung mit anderen mecha­ nischen Gleitringdichtungen zur Anwendung kommen, bei denen die Umhüllungen keine Balge sind. Die Mitnahmering­ baugruppe kann auch zum Halten des Gegendichtringes 3 dienen, wenn diese zusammen mit der Welle 1 drehbar ist und nicht bezüglich des Gehäuses festgelegt ist. Schließ­ lich kann die Mitnahmeringbaugruppe beispielsweise auch zum Abdichten einer Hülse an einer Welle dienen. Im wesentlichen handelt es sich jedoch bei der Erfindung um eine Wellendichtung.

Claims (10)

1. Wellendichtung, mit einem Dichtungselement und einer Mitnahmeringbaugruppe, die auf einer Welle angebracht ist und das Dichtungselement drehfest auf der Welle lagert, wobei die Mitnahmeringbaugruppe
einen äußeren Ring mit einer Bohrung, die in Richtung zu ihrem einen Ende erweitert ist,
einen radial verformbaren inneren Ring, der im erweiterten Abschnitt der Bohrung des äußeren Rings koaxial zu diesem angeordnet ist,
einen Dichtungsring und
mehrere, in Umfangsrichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisende Klemmschrauben aufweist, die in Gewindebohrun­ gen in dem den inneren Ring umgebenden Abschnitt des äußeren Rings einschraubbar sind und die den inneren Ring derart verformen, daß er an der Welle festklemmt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (19) im erweiterten Abschnitt (12, 25) der Bohrung des äußeren Rings (9) zwischen einer an diesem ausgebildeten radialen Schulter (11) und dem inneren Ring (15, 26) angeordnet ist,
daß die Klemmschrauben (13) radial angeordnet sind und gegen die Außenseite des inneren Rings (15, 26) gespannt werden können, wobei die miteinander in Eingriff stehenden Flächen der Klemmschrauben (13) und des inneren Rings (15, 26) relativ zueinander geneigt sind, so daß beim Anziehen der Klemmschrauben (13) gegen den inneren Ring (15, 26) dieser axial in Richtung zur Schulter (11) des äußeren Rings (9) gedrückt wird, wodurch der dazwischen angeord­ nete Dichtungsring (19) derart verformt wird, daß er in Radialrichtung in dichtende Anlage an einander zugewandten Flächen der Welle (1) und des äußeren Rings (9) bringbar ist.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Klemmschraube (13) in Eingriff mit einer Schräge (18) der Außenseite (16) des inneren Rings (15, 26) steht, die auf derjenigen Seite der Achse der jeweili­ gen Klemmschraube angeordnet ist, die der Schulter (11) des äußeren Rings (9) näher ist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Schräge (18) der Außenseite (16) des inne­ ren Rings (15, 26) von einer konischen Ausnehmung (17, 29) im inneren Ring gebildet ist, wobei mehrere konische Ausnehmungen im inneren Ring an den Orten der Klemm­ schrauben (13) entsprechenden Stellen in Umfangsrichtung verteilt ausgebildet sind.

4. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schräge in der Außenseite des inneren Ringes von einer umlaufenden Nut mit V-Profil gebildet ist.

5. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring (15) ge­ schlitzt ist und dadurch leichter radial verformbar ist.

6. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring (19) und dem geschlitzten inneren Ring (15) ein Stützring (20) ange­ ordnet ist.

7. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung im äußeren Ring (9) und die Außenseite (16) des inneren Rings konisch sind, wobei der Durchmesser in Richtung zur Schulter (11) des äußeren Rings (9) abnimmt, so daß beim axialen Bewegen des inneren Rings in Richtung zur Schul­ ter des äußeren Rings die einander zugewandten Flächen des inneren und des äußeren Rings in flächige Berührung über den gesamten Umfang gebracht werden und dadurch der äußere Ring relativ zum inneren Ring und dieser wie­ derum relativ zur Welle (1) festgeklemmt wird.

8. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring ein ge­ schlossener Ring (26) mit einem nicht massiven Quer­ schnitt ist.

9. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (19) aus einem Schaumgraphitwerkstoff besteht.

10. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Balg (7) aus Metall mit seinem einen Ende am äußeren Ring (9) der Mitnahmeringbaugruppe (8) und mit seinem anderen Ende am Dichtungselement (5) befestigt ist.