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Axialc-hydrostatischGleitringdichtun
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Axiale-hydrostatische Gleitringdichtung Die Erfindung betrifft axiale
Lleitringdichtungen, insbesondere für gegen hohe Betriebsdrücke zu dichtende Weller,
mit Ringpaaren, deren jeweils einer Ring mit der Welle mitläuft und mit seiner einen
Stirnfläche an der Stirn -fläche eines jeweils anderen, nicht umlaufenden Ringes
gleitet.
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In der älteren, noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 31 20 185.7 desselben Anmeldrrs ist vorgeschlagen worden, in einer solchen Gleitringdichtung
der nicht umlaufenden Grundring eines Ringpaares als unter der Wirkung eines gasförmigen
oder flüssigen Druckmittels in einem Dichtungsgehäuse axial verschiebbaren Kolben
auszubilden, der den Laufdruck erzeugt. Mit dieser Bauart wurde die Aufgabe gelöst,
eine Gleitringdichtung zu schaffen, die für die Abdichtung sowohl von Rührwerkswellen
wie von Pumpenwellen auch gegen höchste Drück geeignet ist, in der Regel schon bei
nur einfacher bzw. einfach wirkender Anordnung, also unter Verzicht auf doppelt
wirkende An -ordnung, die sich aber im Bedarfsfall mit der erfindung gemäß Bauart
auch ohne Schwierigkeiten verwirklichen lassen sollten. Dabei wurde auch von dem
Vorteil Gebrauch ect, daß die Abdichtung des als Kolben ausgebildeten Grundringes
wegen seiner nur axialen und sich nur über einen kleinen Weg erstreckenden Bewegung
gegenüber den ihn führenden Gehäusewandungen keine Schwierigkeiten machte, weil
keine relative Drehung auftrat. Dabei mußte aber der Nachteil in Kauf genommen werden,
daß die Verwendung auf dem Markt befindlicher, genormter, billiger Gleitrichtungselemente
für die Grundringausbildung ausgeschlossen war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Erzeugung
des dichten Laufdruckes durch Kolben einwirkung die Verwendung wesentlich genormter,
auf den) Markt befindlicher Gleitringdichtungsbestandteile, beson-
ders
hinsichtlich des mitumlaufenden Grundringes zu ermöglichen, und zwar unter Beibehaltung
der Vorteile der erwähnten älteren Bauart, soweit hiermit der stationäre d.h. Grundring
der Gleitringdichtung betroffen ist. Der rotierende, aus unterschiedlichen Gleitmaterialien
bestehende Gleitringdichtuntj wird jetzt jedoch eine spezielle Formgebung abuie
ichend von genormten, handelsüblichen rotierenden Gleitringen erhalten, da er selbst
als Kolbenring ausgebildet ist, welcher sich abweichend von der jüngeren noch nicht
veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 32 12 939.4 desselben Anmelders grundsätzlich
unterscheidet.
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Der vorgenannten, jüngeren Patentanmeldung wurde die auf der rotierenden
Welle und gegen diese statisch abgedichteten Schonhülse als axial verschiebbarer
Kolbenring ausgebildet war, wobei mit der Hülse axial verschiebbar der rotierende
CJeitring gegen den stationär angeordneten genormten handelsiiblichen Ring durch
einen unter Druck stehenden Kolbenbläh körperdehnbalg aus Metall, Gummi, Kautschuk
gepreßt wurde mit einer Druckstufe, die höher war, als der entgegenwirkende Flüssigkets-
oder Gasdruck des darunter oder dahinter liegenden Druckraumes im Inneren eines
Behälters oder einer Pumpe.
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Durch die Ausbildung des rotierenden Gleitringes als Kolben auf der
Schonhülse axial und verschiebbar, gleichzeitig mit der Schonhülse rotierend, wird
der Passungs- bzw. Gleitwiderstand der auf einer rotierenden Wellen ange'ordneten
Schonhülse, welche als Ringkolben in der jüngeren Patentanmeldung Nr. P 32 12 939.4
angeordneten Schonhülse, welche einen engen Sitz auf der rotierenden Welle infolge
der Wellenführung aufweisen muß , verhindert.
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Desweiteren ist die Führung des als axial verschiebbarer Kolbenring
ausgebildeten rotierenden Gleitringes durchaus elastomeren Werkstoffen bestehende
0-Ringe elastisch gelagert uri somit geeignet, Vibrationen oder Auslenkbewegungen
der rotierenden Welle aufzufangen, ohne das hierdurch Leckage
Verluste
des Sperrmediums oder der gasförmigen oder flüssigen Druckmedien zustande kommen.
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Das in der jüngeren Patentanmeldung Nr. P 32 12 939.4 ir entsprechender
Wirkungsweise angeordnete Axial-Radiallager, welches die Axialbewegung des Kolbenrings
auf die rotierende als Ringkolben ausgebildete Schonhülse überträgt, durch ein kleines
Axiallager ersetzt, welches die gegebene Bauhöhe der Vorgangspatentanmeldung auf
wirtschaftliche und rationelle Weise bezogen auf des Gehäuse und die Einbauteile
erheblich reduziert, daß die Wellenauslenkbewegungen aufnehmende Radiallager kann
in Figur 1 nicht dargestellt, über der Gleitringdichtung in der Rührwerkslaterne
angeordnet werden, wie die' auch in älteren Bauformen gegeben ist.
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Abweichend in den Patentanmeldungen Nr. P 31 20 185.7 und P 32 12
939.4 des gleichen Anmelders dargestellte Dichtungssysteme ähnlicher Art unterscheiden
sich im wesentlichen von der neuen Anmeldung auch dadurch, daß aufgrund de; Umweltschutzes
in der neuen Anmeldung eine Notstopeinrichtung im drucklosen Kühlraum der Dichtung
angeordnet ist.
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würde der rotierende Gleitring durch mechlnische Abnutzung oder Druckstösse
aus dem Druckraum schlagartig reißen, so würden aus dem nachgeschalteten Druckkörper
unter Umstinden hochgibtige Gase oder Flüssigkeiten in den drucklosen KxOhlraum
gelangen und von dort. explosionsartig ins Freie treten.
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Der in der neuen Erfindung dargestellte Notstopring würde, da er
der Druckseite eine große Fläche entgegensetzt, bei einem explosionsartigen Druckstoß
das sogenannte drucklose Kühlgehäuse hermetisch gegen die Außenwelt abdichten, ein
Druckanzeigemanometer würde gleichzeitig über einen elektrischen Schalter oder Druckmessdose
hydraulischer oder pneumatischer Art den Antricbsmotor, welcher die rotierende Welle
ant reibt, stillsetzen. Entsorechende Ahdichtungen in der Notstoprirlganordnung
ermöglichen in Nut -Ring-Form unter Berücksichtigung spezieller Materialien sowohl
drehende Bewegung wie axiale Verschiebung, wobei Druckstöße bis 7u 700 bar mit handels-
üblichen
elastomeren @inbauteilen eine absolut sichere Aboliolot j <wirkt stell -i;ji
Die aus rationalisierenden Gründen wesentlich enger gehaltenen Raumverhältnisse
der neuen Anmeldung im Vergleich zu der älteren und jüngeren Patentanmeldung des
gleichen Anmelders Nl. 31 20 185.7 und P 32 12 939.4 erfordert nunmehr auch je nach
Temperaturbereich auf der Druckseite eine möglichst automatisierte Förderung des
Kühlmediums, eine dosierbare Schmiermittelmenge zwischen die Gleitflächen und einen
gleichfalls dosierbaren, bei dieser Gelegenheit mitwirksamen Betriebsdruck im Kolbenraum
, welcher die axiale Verschiebung des rotierenden Gleitringes verursacht. Aus diesem
Grunde wurde auf dem stationären Gehäuse der Gleitringdichtung eine Pumpe angeordnet,
welche als Zahnrad - Spindel - Kolben - oder Fltigelzellenpumpe ausgebildet ist.
Handelsübliche Sicherheitsventile und nachgbschai tete Regel ventile für Schmier-
Kühlkreislauf und Gegendruckerzeugung ausgebildet wurde. Die Antriebswe3 le der
Pumpe wird über die rotierende und aus dem Dichtungsgehäuse heraustretende Welle
über ein aus Kunststoff oder metallischen Werkstoffen betriebenes Zahnrad mit unterschiedlich
hoher Übersetzung zur Beschleunigung der Pumpendrehzahl angetrieben, so daß eine
automatische Steuerung der zuvor erwähnten Parameter und eine regulierbare Thermik
im Inneren der Dichtung erzeugt werden kann. Somit wird diese Pumpe über die Riihrerwelle,
die durch die Dichtung geführt wird, angetrieben und gleichzeitig gesteuert. De
Zeichnung Vigur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
axialen-hydrostatischen Gleitringdichtung im Schnitt durch die in der Abbildung
linke Dichtungshälfte.
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Die rechte Hälfte der Dichtung ist nur in Gehäuseform dargestellt
und zeigt die Aufbaumöglichkeit der autmatisch durch die Rührerwelle gesteuerten
Pumpe. Bei dem gezeichneten Beispiel weist das im wesentlichen zylindrische Dichtungsgediese
(118) einen dicht aufgeschraubten Deckel (119) und eine Bodenplatte/Montageflansch
(111) auf. Der Deckel (119)
ist gegen den Innenraum der Dichtung
als ringförmiger Kolben (121) welcher von einem Zylinder (90) umgeben und mittels
Kolbenring (117) axial abdichtend ausgestattet ist. Der Gehäusedeckel (119) ist
mit einem 0-ring (122) gegen das ring förmige Gehäuseteil (118) abgedichtet. Der
der Kolben (121) umgebende .Ringkörper (90) ist axial beweglich durch einen weiteren
Kolbenring (114) gegen das Gehäuse (118) abgedichtet Im Inneren der Druckkammer
(115) ist eine Feder, welche eine Vorspanndruck erzeugt, wahlweise angeordnet. In
den Druck (115) können auch Blähkörper, Dehnkörper aus elastomeren oder metallischen
Werkstoffen in der gleichen Weise angeoroo werden, wie dies in der älteren und neueren
Patentanmeldung Nr. P 31 20 185.7 und P 32 12 939.4 an geeigneter Stelle dargestellt
ist. Wird über die Bohrung ir den Druckraum des Kolbens (116) hydraulische Flüssigkeit
oder ein gasförnlige Druckmedium eingeführt, so wird der ringförmige Druckkörper
(90) axial nach unten verschoben. Er drückt somit auf das Lager (92) welches als
Axiallager ausgeführt ist und dessen axial belastete Rollen den so erzeugten Druck
auf die Ringkammer (91) überträgt, in welcher gleichfalls rotierend, der Gleitring
(120) durch 0-Ringe (97) gegen die Hülse, gleich falls axial verschiebbar gegen
die Schonhülse (100) abgedichtet Somit wird die Gleitfläche (98) gegen den stationären
Grundring der Gleitringdichtung (104), welcher stationär durch die 0-Ring Paarung
(105) in der Bodenplatte (Montageflansch) (111) abgedichtet wird. Der stationäre
Ring wird durch einen Klemmring (106) in seiner stationären Lage festgehalten.
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Die Ringkammer (91) wird durch eine Mitnehmermadenschraube (95) und
durch einen Dichtungsring (96) axial beweglich zusammen mit dem rotierenden Gleitring
(120) entsprechend der Drehzahl der Schonhülse (100) bewegt. Die Schonhülse ist
gegen das Druckmedium im Inneren des Druckraumes durch stati SCtjf: Dichtungssysteme
(101) gegen die rotierende Welle (123) abg£ dichtet. Der druckübertragende Körper
(90) ist gegen Verdrehung infolge der Reibkräfte des Wälzlagers (92) durch
einen
Seift (95) gesichert. Die Deckplatte des Dichtungsgehäuses (119) ist gegen die rotierende
Schonhülse (100) durch einen Simmerring (94) abgedichtet. Der stationäre Druckkörper
(90) ist gegen den rotierenden Kammerring (91) durch einen weiteren Simmerrin-g
(113) abgedichtet, so daß das Wälzlager im geschlossenen Raum durch eine Fettfüllung
oder sonstiger Schmiermedien, Lebensdauerfett geschmiert werden kann. Die Schmierung
der Gleitfläche (98) erfolgt durch eine Schmierbohrung und ein Verteilsystem (103)
über die Zuleitung (112) wird das Gleitflächenschmiermedium mit bestimmtem regelbarem
Druck eingespeist und über eine Ringnut (102) in den Gleitflächen verteilt. Zum
Zwecke der Abfuhr von Reibungswärme und Heizwärme aus dem Druckraum mediumseitig,
sind die bei Dichtungssystemen üblichen Zu- und Abführungsbohrungen (110) für Kühlmittel,
in diesem Fall drucklos, angeordn-et. Eine Notstopvorrichtung wurde im Inneren des
Gehäuses angeordnet, um schlagartige Defekte des Gleitringes (120) oder des stationren
Ringes (104) zuverlässig gegen die Atmosphäre abzudichten. Der Notstopring (108)
wird gegen das rin.gförmige Dichtungsgehäuse (118) mit einem speziellen Simmerring
(109) abgedichet. Er rotiert durch einen O-Ring (103) gegen den Kammerring (917
axial verschiebbar abgedichtet. Der O-Ring bewirkt die Mitnahme des gesamten Notstopringes
(108) so daß dieser eine rotierende Bewegung aufweist. In der ringförmigen Nut des
Druckkörpers (90) gegen den Notstopring (108) gerichtet, wird eine. elastomere Dichtung
(107) eingelegt, bei Auftreten von Druckstößen im sogenannten drucklosen Flüssigkeitsraum
wird ein Ausströmen von Gasen oder Flüssigkeiten in die Atmosphäre verhindert, gleichzeitig
muß in der Zuführung und Abführungsleitung (110) ein Rückschlagklappenventil den
gleichen Effekt erzielen.
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A*of der rotierenden Rührerwelle (123) ist ein vordringlich aus Kunststoff
oder elastomeren Werkstoffen ausgeführtes Zahnrad (124) angeordnet, welches in Schnelle
ubersetzend ein Ritzel (125) antreibt, dieses sitzt auf der Antriebswelle
(126)
einer Spezialpumpe (128), wie zuvor geschildert, In beliebiger Förderrichtung (127)
in Verbindung mit Sicherheits-und Regelventilen wird die Schmier-, Kühlkreis- und
Gegendruckerzeugung geregelt, dosiert und durchgeführt.
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