DE3220595C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsdichtung für rotierende Wellen, insbesondere Propellerwellen von Schiffen. Sie ist beispielsweise für wassergeschmierte Stevenrohrlager vorgesehen, wird zweck­ mäßigerweise hinter der normalen Stevenrohrabdichtung angeordnet und wird benutzt, wenn die normale Abdichtung schadhaft geworden ist.

Durch die US-PS 39 85 365 und die DE-PS 26 39 144 ist es bei wasser­ geschmierten Stevenrohrlagern bekannt, als Notdichtung zwei Dichtungspaarungen zu verwenden, die jede aus einem Dichtring und einem Gegenring bestehen und die mit einem sich über zwei Ringe der gleichen Art erstreckenden Zylinderteil und einem mit einem Druckmedium aufblasbaren, radial nach innen ausdehnbaren Schlauch ausgestattet sind, der um das Zylinderteil herum in einem die Dichtung tragenden Gehäuse so angeordnet ist, daß er im aufgeblasenen Zustand an dem Zylinderteil fest anliegt und da­ durch die Hilfsdichtung aktiviert.

Hierbei sind Dichtringe wellenfest und die Gegenringe frei drehbar, aber axial unverschieblich angeordnet, wobei die als Lippendichtungen ausgebildeten Dichtringe zwischen den Gegenringen angeordnet sind und dauernd durch elastische Verformung an diese angedrückt sind.

Da das Zylinderteil bei diesen bekannten Hilfsdichtungen, die Dichtringe übergreifend, mit den Gegenringen starr verbunden sind, entsteht ein hohlringzylindrisches Gehäuse, in dem die Dichtringe eingekapselt sind.

Diese Lösung ist für viele Anwendungsfälle nicht befriedigend, da die Verhältnisse in dem die Dichtungslippen enthaltenden Raum hinsichtlich eindringender Verschmutzungen und der Schmierung der Dichtelemente nicht überschaubar sind und da lippenartige Dichtelemente für große Wassertiefen, wie sie u. a. bei Unterwas­ serfahrzeugen vorkommen, nicht geeignet sind.

Durch die DE-OS 23 13 388 ist ferner eine Dichtung für rotierende Wellen bekanntgeworden, bei der zwei Dichtungspaarungen verwen­ det werden, die jede aus einem sogenannten Gleitring und einem Gegenring bestehen und bei der ein aufblasbarer, ausdehnbarer Schlauch so angeordnet ist, daß in seinem aufgeblasenen Zustand die Gleitringe an die Gegenringe elastisch angedrückt werden, wobei die Gegenringe wellenfest sind.

Diese bekannte Dichtung ist jedoch nicht als Hilfsdichtung, son­ dern nur als Hauptdichtung einsetzbar, weil ein zwischen den Gleitringen angeordneter und an diesen anliegender Zylinderteil fehlt und statt dessen der aufblasbare Schlauch in den Zwischen­ raum zwischen den Gleitringen verlegt ist und somit im entlas­ teten Zustand des Schlauchs eine völlige Inaktivierung der Dich­ tung, wie sie bei der Dichtung nach der Erfindung durch die Be­ abstandung des entlasteten Schlauchs von dem Zylinderteil vor­ liegt, nicht erzielbar ist.

Durch die DE-OS 31 43 866 ist weiter eine Dichtung, insbesondere eine Stevenrohrabdichtung, für rotierende Wellen bekanntgewor­ den, die mit einem Zylinderteil ausgestattet ist, das von einem aufblasbaren radial nach innen ausdehnbaren Schlauch so umgeben ist, daß er im aufgeblasenen Zustand an dem Zylinderteil fest anliegt.

Bei dieser Dichtung ist das Zylinderteil aus sich überlappenden Ringsegmenten zusammengesetzt, die durch den sie mit Vorspannung umgebenden Schlauch zusammengedrückt werden, so daß diese Dichtung ebenfalls nicht als Hilfsdichtung einsetzbar ist. Außerdem wirkt das Zylinderteil nicht mit frei drehbaren Gleitringen zu­ sammen, sondern ist im Dichtungsgehäuse, drehfest mit diesem verbunden, gelagert. Der Abdichtungseffekt erfolgt somit durch das Anpressen der Segmente an die Welle.

Die US-PS 30 09 747 betrifft eine verstellbare Wellenbuchse mit der kein Abdichtungseffekt, sondern eine individuelle Einstel­ lung des Spiels zwischen Welle und Wellenbuchse erzielt werden soll. Hierbei finden in einem Gehäuse bündig eingesetzte konus­ förmige Ringe Verwendung, die mit entsprechenden konusförmigen Gegenringen zusammenwirken, derart, daß bei axialen Zusammen­ drücken der Ringe deren Innendurchmesser und damit das Wellen­ spiel verändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsdichtung der eingangs geschilderten Art so auszubil­ den, daß sie im Bedarfsfall auch nach längerer Ruhezeit und auch in großen Wassertiefen zuverlässig aktiviert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die als (so­ genannte) Gleitringe ausgebildeten Dichtringe frei drehbar und die Gegenringe wellenfest sind, ferner die Gleitringe axial ver­ schiebbar sind, ferner das Zylinderteil aus gummielastischem Ma­ terial besteht und mit radial nach innen wirkender Vorspannung ausgestattet und zwischen den Gleitringen, an diesen anliegend, angeordnet ist und daß das elastische Andrücken der Gleitringe an die Gegenringe durch konusartige Abschrägungen der Stirnsei­ ten des Zylinderteils und der mit diesen zusammenwirkenden Flä­ chen der Gleitringe und/oder durch Anordnung von Druckfedern zwischen den Gleitringen, die vorzugsweise in einem Ring gehal­ ten sind, erfolgt.

Die Welle mit der auf ihr sitzenden Hilfsdichtung ist von dem Stevenrohr oder einem an dieses anschließenden Gehäuse umgeben. Der in dem Gehäuse untergebrachte durch Luft-, Wasser- oder Öl­ druck aufblasbare und nach innen ausdehnbare Schlauch ist so ge­ staltet, daß er den Zylinderteil etwa umgibt.

Der zwischen Welle und Gehäuse und auch zwischen Schlauch und Zylinderteil normalerweise vorhandene Spalt oder Abstand läßt Wasser aus dem Lager oder dem umgebenden Seewasser bis an die normalen Abdichtungs- oder Stopfbuchsenteile eindringen.

Der Druck dieses Wassers wirkt radial auf den Zylinderteil, das hierdurch zusätzlich zur Wirkung der Vorspannung an die Gleitringe angedrückt wird und die Gleitringe an die Gegenringe preßt, so daß im Ruhezustand der Hilfsdichtung auch bei großen Wasserdrücken kein Wasser zwischen die abdichtenden Flächen eindringt.

Es ist bei Gleitringdichtungen möglich, den Druck des abzudichtenden Mediums zum Andrücken oder zur Druckentlastung eines Gleitringes zu be­ nutzen. Auch bei der vorliegenden Hilfsdichtung können dem Wasserdruck ausgesetzte Flächen eines oder beider Gleitringe so ausgebildet sein, daß bei aktivierter Hilfsdichtung wenigstens ein Gleitring zusätzlich durch den Wasserdruck beeinflußt wird.

Der Zwischenraum zwischen den Gleitringen, der von dem Zylinderteil, den Gleitringen, den Gegenringen und der Welle begrenzt wird, kann mit Fett gefüllt sein, um im Ruhezustand das Eindringen von Wasser und die dadurch entstehende Korrosion sicher auszuschließen.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Zwischenraum über einen Kanal mit einem Raum verbunden, in dem etwa der Wasserdruck hinter der Hilfs­ dichtung herrscht. Hierdurch wird im Ruhezustand ein Druckausgleich er­ reicht, so daß beiderseits der abdichtenden Flächen der Gleitringe der­ selbe Druck vorhanden ist. Bei Aktivierung der Hilfsdichtung erfolgt die Abdichtung an dem vorderen Gleitring. An dessen Dichtflächen gelangt das Wasser über den Kanal und aus dem Zwischenraum. Bei Relativbewegun­ gen zwischen Gleitring und Gegenring tritt das Wasser in geringem Maße als Schmiermittel zwischen die Dichtflächen, und es stellt sich eine dynamische Schmierung ein. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, die Flä­ chen der Gleitringe so auszubilden, daß der Wasserdruck entlastend auf die vordere Seite des vorderen, dem Schiffsinneren zugewandten Gleitrings wirkt, um den Anpreßdruck an der vorderen Dichtfläche zu vermindern.

Weitere Einzelheiten werden anhand der beigefügten schematischen Zeich­ nungen beschrieben, die jeweils eine Hälfte eines axialen Schnitts durch eine Hilfsdichtung darstellen, die z. B. an der Stevenrohrabdich­ tung einer Propellerwelle angeordnet sein kann.

Fig. 1 zeigt eine Hilfsdichtung, bei der die Gleitringe durch ein elastisches Zylinderteil angedrückt werden, im Ruhezustand,

Fig. 2 zeigt eine Hilfsdichtung ähnlich Fig. 1, jedoch mit zusätzlichen Druckfedern,

Fig. 3 zeigt eine Hilfsdichtung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem den Druck in den Zwischenraum zwischen den Gleitringen übertragenden Kanal.

In Fig. 1 sind auf einer Welle 1 zwei Gegenringe 2, 3 fest angeordnet und zwischen ihnen befinden sich zwei Gleitringe 4, 5, die durch ein Zylinder­ teil 6 an die Gegenringe 2, 3 angedrückt werden. In einem die Welle 1 umgebenden Gehäuse 7 ist ein aufblasbarer Schlauch 8 aus Gummi oder ähn­ lichem elastischen Material angeordnet, dessen innere Fläche 9 durch Ausdehung des Schlauches 8 zur festen Anlage an die äußere zylindri­ sche Fläche 10 des Zylinderteils 6 zu bringen ist. Das Zylinderteil 6 sitzt wenigstens teilweise zwischen den Rückseiten der Gleitringe 4, 5.

Das Zylinderteil 6 besteht aus gummiartigem, elastischem Material und ist in gedehntem Zustand zwischen die Gleitringe 4, 5 eingesetzt, so daß es abdichtend anliegt und mit seinen abgeschrägten Stirnflächen 11, 12 auf die entsprechend abgeschrägten Rückseiten der Gleitringe 4, 5 drückt und infolge seines keilförmigen Querschnitts auch die Gleitringe 4, 5 zur dichten Anlage an die Gegenringe 2, 3 preßt. Durch den Druck im aufgebla­ senen Schlauch 8 kann die Anpreßkraft in den Dichtungspaarungen 2, 4 und 3, 5 vergrößert werden.

Der ringförmige Raum 14 zwischen dem Gehäuse 7 und der Welle 1 sowie auch zwischen der inneren Fläche des Schlauches 8 und der äußeren zylindrischen Fläche 10 sind normalerweise mit Wasser etwa vom Druck des umgebenden Seewassers gefüllt. Der Wasserdruck wirkt auch auf den Zylinderteil 6, und dessen Elastizität ermöglicht bei ruhender Hilfs­ dichtung einen gewissen Druckausgleich mit dem völlig abgedichteten Zwischenraum 13, der z. B. mit Fett gefüllt sein kann.

Im Ruhezustand der Hilfsdichtung drehen sich Gleitringe 4, 5 und Zylinderteil 6 mit der Welle 1. Wird in einem Notfall der Schlauch 8 aufge­ blasen, legt sich dessen innere Fläche 9 dichtend an die zylindrische Fläche 10 an und hält Zylinderteil 6 und Gleitringe 4, 5 auch bei drehen­ der Welle 1 fest. Ist die linke Seite der Darstellungen mit dem Gegen­ ring 2 dem Wasser und die rechte Seite mit dem Gegenring 3 dem Schiffs­ inneren bzw. der normalen Abdichtungsanordnung zugekehrt, so erfolgt die Abdichtung des Wassers zwischen dem hinteren Gegenring 2 und dem hinteren Gleitring 4, während die vordere Dichtungspaarung 3, 5 im we­ sentlichen nur eine abstützende Funktion hat, solange die hintere Dichtungs­ paarung 2, 4 genügend abdichtet. Sollte an den Gleitringen ein Verschleiß auftreten, so werden sie trotzdem durch das vorgespannte Zylinderteil 6 angedrückt, das sich dann tiefer zwischen die Rückseiten der Gleitringe 4, 5 zieht.

Die Gleitringe 4, 5 bestehen aus einem verschleißfesten, öl- und wasser­ beständigen Material wie z. B. Polytetrafluoräthylen mit 30 bis 60% Bronze gefüllt oder ähnlichen Werkstoffen, die für Gleitringe gebräuch­ lich sind. Die Gegenringe 2, 3 sind aus korrosionsbeständigem Material gefertigt und werden in nicht näher dargestellter Weise, z. B. durch Klemmung, auf der Welle 1 befestigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind in dem Zwischenraum 13 zwi­ schen den Gleitringen 4, 5 zusätzliche Druckfedern 15 angeordnet, die in einem Ring 16 geführt sind. Die Federn 15 sorgen dafür, daß immer we­ nigstens ein bestimmter Anpreßdruck in den Dichtungspaarungen herrscht.

In den die Federn 15 enthaltenden Bohrungen des Ringes 16 und mit die­ sen fluchtenden Bohrungen in den Gleitringen 4, 5 können Stifte 17 ange­ ordnet sein, die die Gleitringe hindern, sich gegeneinander zu verdrehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, in dem der Balg oder Schlauch 8 in aufgeweitetem Zustand gezeigt ist, ist der Zwischenraum 13 mit dem Raum 14, in dem der abzudichtende Wasserdruck herrscht, über einen Kanal 18 verbunden. Der Kanal 18 ermöglicht im Ruhezustand der Hilfsdichtung einen Druckausgleich zwischen den Räumen 13 und 14, so daß auch bei großen Wasserdrücken das Eindringen von Wasser, Schmutz usw. zwischen die Dicht­ flächen ausgeschlossen wird. Bei diesem Beispiel ist außerdem am vorde­ ren Gleitring 5 eine dem Wasserdruck in dem Zwischenraum 13 ausgesetzte vordere Fläche 19 radial innerhalb der Dichtfläche 20 vorgesehen. Der Druck auf die Fläche 19 wirkt dem auf die verschiedenen Teile der Anord­ nung durch das Wasser ausgeübte, nach vorne gerichteten Druck entgegen und ermöglicht einen Schmierspalt für eine dynamische Schmierung der Dichtfläche 20. Die Dichtfläche 21 des hinteren Gleitringes 4 ist dagegen verhältnismäßig breit, damit die Angriffsfläche für den Wasserdruck an dieser Seite möglichst klein ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Unterwasserfahrzeuge geeignet, bei denen mit sehr großen Wasser­ drücken zu rechnen ist.

Obwohl relative Drehbewegungen zwischen dem aufgeblasenen Schlauch 8 und dem Zylinderteil 6 sowie zwischen diesem und den Gleitringen 4, 5 wenig­ stens am Beginn des Abdichtungsvorgangs mittels der Hilfsdichtung nicht nachteilig sind, kann durch die aus den zu wählenden Abmessungen und Reibungswerten dieser Teile und die Drücke auch eine drehfeste, kraft­ schlüssige Verbindung erzeugt werden. Durch Mitnehmerstifte oder geeig­ nete Formen der Oberflächen, z. B. Verzahnungen, läßt sich auch eine drehfeste, formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen 4, 5, 6, 16 her­ stellen. Radiale Bewegungen des keilförmig zwischen den Gleitringen 4, 5 sitzenden Zylinderteils 6 sollen durch diese Verbindungen aber nicht ausgeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Hilfsdichtung kann über einen langen Zeitraum an im Betrieb befindlichen Propellerwellen bereitgehalten werden, ohne daß die fest angepreßten Dichtflächen durch Korrosion durch Seewasser, abrasive Stoffe, Bewuchs usw. unbrauchbar werden. Sie kann auch für große Wassertiefen ausgeführt werden. Sie kann relativ klein ausgebildet sein, da sie nur für eine Einsatzdauer von wenigen Tagen bis zum Errei­ chen einer Reparaturmöglichkeit für die Hauptdichtung ausgelegt zu sein braucht, und ihre Inbetriebsetzung mittels des aufblasbaren Balges ist in einfacher Weise möglich. Die Hilfsdichtung kann vorteilhafterweise auch als Schottabdichtung für Propellerwellen und andere Wellen angeord­ net werden, wo sie ebenfalls nur in einem Notfall zu aktivieren ist, bis zu diesem Einsatz aber keinem Verschleiß ausgesetzt wird. Die Hilfs­ dichtung kann z. B. auch als zusätzliche Abdichtung von ölgeschmierten Lagern in gelegentlich von Wasser überfluteten Räumen vorgesehen und nur bei Überflutungen als Schutz des Lagers gegen das Eindringen von Wasser aktiviert werden.

Claims (4)

1. Hilfsdichtung für rotierende Wellen, insbesondere Propeller­ wellen von Schiffen, unter Verwendung von zwei Dichtungspaarun­ gen, die jede aus einem Dichtring und einem Gegenring bestehen, ferner von einem sich im Abstand über zwei Ringe gleicher Art erstreckenden Zylinderteil und einem aufblasbaren, radial nach innen ausdehnbaren Schlauch, der um das Zylinderteil herum in einem die Dichtung tragenden Gehäuse so angeordnet ist, daß er im aufgeblasenen Zustand an dem Zylinderteil fest anliegt und dadurch die Hilfsdichtung aktiviert, wobei die Ringe der einen Art wellenfest und die der anderen Art frei drehbar angeordnet sind und die Dichtringe zwischen den Gegenringen angeordnet und dauernd elastisch an diese angedrückt sind, dadurch gekennzeich­ net, daß

• a) die als Gleitringe (4, 5) ausgebildeten Dichtringe frei drehbar und die Gegenringe (2, 3) wellenfest sind, ferner die Gleitringe (4, 5) axial verschiebbar sind, fer­ ner
• b) das Zylinderteil (6) aus gummielastischem Material besteht und mit radial nach innen wirkender Vorspannung ausgestattet und zwischen den Gleitringen (4, 5), an diesen anliegend, ange­ ordnet ist und daß
• c) das elastische Andrücken der Gleitringe (4, 5) an die Gegenringe (2, 3) durch konusartige Abschrägungen (11, 12) der Stirnseiten des Zylinderteils (6) und der mit diesen zusam­ menwirkenden Flächen der Gleitringe (4, 5) und/oder durch Anord­ nung von Druckfedern (15) zwischen den Gleitringen (4, 5), die vorzugsweise in einem Ring (16) gehalten sind, erfolgt.

2. Hilfsdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die konusartigen Abschrägungen (11, 12) des Zylinderteils (6) ganz oder teilweise mit denen der Gleitringe (4, 5) decken.

3. Hilfsdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenraum (13) zwischen den Gleitringen (4, 5) über einen Kanal (18) mit einem Raum (14) verbunden ist, in dem etwa der Druck des abzudichtenden Wassers herrscht.

4. Hilfsdichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordere Gleitring (5) mit einer etwa dem Druck des abzudichtenden Wassers ausgesetzten Fläche (19) versehen ist, die sich radial innerhalb der Dichtfläche (20) befindet.