DE3242811A1

DE3242811A1 - Dichtungen

Info

Publication number: DE3242811A1
Application number: DE19823242811
Authority: DE
Inventors: Samuel Clifford Walter Chidham Chichester Wilkinson
Original assignee: Crane Packing Ltd Slough Buckinghamshire; Crane Packing Ltd
Current assignee: John Crane UK Ltd
Priority date: 1981-11-21
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1983-06-01
Also published as: JPH026382B2; CA1199656A; FR2517013B1; DE3242811C2; US4403779A; JPS5891969A; FR2517013A1; ES517523A0; ES8401591A1; IN157450B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungen und insbesondere auf Dichtungen die dann Verwendung finden, wenn ein sich drehendes Bauteil durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand hindurchragt, die einer Kammer von einer anderen abtrennt.

Um wasserdichte Schottwände in Schiffen zu schaffen, ist es nötig, an der Stelle eine Dichtungseinrichtung vorzusehen, an der die Schottwände von Schiffschraubenwellen oder großen Pumpenantriebswellen durchdrungen werden. Bisher wurde dieser Anforderung mittels einer einfachen Lagerung mit Fettschmierung oder einer gepackten Stopfbüchse genügt, wobei beide Möglichkeiten beinhalten, eine geringfügig außermittige und ringförmige Bewegung aufzunehmen. Ein Hauptproblem bei diesen Dichtungstypen ist, daß bei ansteigenden Wellendrehzahlen die Möglichkeit der Wärmeerzeugung durch das Abdichtungselement besteht, wodurch Bruchversagen der Welle erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil ist,

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■*· daß die Dichtungselemente nur in sehr unregelmäßigen Zeiträumen beansprucht werden, vermutlich einige Jahre nach ihrem Einbau, und da sie ständigem Verschleiß unterworfen sind, müssen sie regelmäßig gewartet werden, um sicherzustellen, daß sie sich, wenn erforderlich, in brauchbarem Zustand befinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese, zuvor erwähnten Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Dichtungselement hauptsächlich solange außer Betrieb steht, bis eine Seite der Schottwand oder Trennwand geflutet wird. Folglich findet nur eine geringe Reibbeanspruchung zwischen dem Dichtungselement und der Welle bzw. nur geringer Verschleiß des Dichtungselements statt, bis dieses beansprucht wird. Eine Dichtung zur Herstellung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses zwischen einem sich drehenden Bauteil und einer zwei Kammern abteilenden Trennwand an einer Stelle, an der das sich drehende Bauteil durch die Trennwand hindurchragt, umfaßt

eine an die Trennwand anbringbare Halteeinrichtung, die das durch die Trennwand ragende sich drehende Bauteil umgibt und eine ringförmige Struktur ausbildet, die ihrerseits eine entsprechende Struktur auf dem äußeren Abschnitt eines ringförmigen beweglichen Elements radial überdeckt, um das ringförmige bewegliche Element axial festzulegen, während eine radiale Bewegung in bestimmtem Maße ermöglicht ist. Die innere Fläche des beweglichen Elements ist so dimensioniert, daß ein geringes Spiel mit dem sich drehenden Bauteil herrscht. Ferner steht eine Dichtungseinrichtung mit entweder der inneren Fläche des beweglichen Elements oder mit der gegenüberliegenden Fläche des rotierenden Bauteils in Zusammenspiel; diese Dichtungseinrichtung ist angeordnet, um den Spalt zwischen

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dem beweglichen Element und dem sich drehenden Bauteil abzudichten, und gegenüberliegende Flächen der von der Halteeinrichtung bestimmten Struktur sowie das bewegliche Element sind zum dichtenden Zusammenwirken angeordnet, nachdem sie durch Fluten einer der durch die Trennwand getrennten Kammern Flüssigkeit ausgesetzt sind.

Da sich die Dichtungseinrichtung nur in dichtender Berührung befindet, wenn eine der Kammern geflutet wird, ist sie bei normalem Betrieb geringem Verschleiß ausgesetzt und es herrscht zu geringe Reibbeanspruchung zwischen der Dichtungseinrichtung und dem sich drehenden Bauteil, um Wärmeprobleme zu verursachen. Da das bewegliche Element sich radial zur Achse des sich drehenden Bauteils frei bewegen kann, wird das Spiel zwischen seiner inneren Fläche und dem sich drehenden Bauteil ganz gering gehalten, während dennoch außermittige und kreisförmige Bewegung des rotierenden Bauteils aufgenommen wird. Weiterhin ist die Dichtungswirkung nicht von einer Drehung des Bauteils abhängig und funktioniert folglich unabhängig davon, ob sich das Bauteil dreht oder nicht.

Die Dichtungseinrichtung ist so angeordnet, um nach dem Fluten einer der durch die Trennwand aufgeteilten Kammern infolge des durch die Flüssigkeit ausgeübten Druckunterschieds in Dichtwirkung gebracht zu werden. Andererseits kann die Dichtungseinrichtung infolge einer physikalischen Zustandsänderung der Dichtungseinrichtung zur Wirkung gebracht werden, die daher rührt, daß sie der Flüssigkeit ausgesetzt wird. Die Dichtungseinrichtung kann z.B. nach der Berührung mit Flüssigkeit aufquellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend ausführlich erläutert und beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Dichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils eines anderen Ausführungsbeispiels der Dichtungseinrichtung,

die in der Abdichtungskonstruktion gemäß Fig. 1 verwendet werden kann, und

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausbildungsform der Dichtungseinrichtung, die

in der Abdichtungskonstruktion gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt eine Dichtung zur Abdichtung einer Schottwand 10 eines Schiffes an der Stelle, an welcher eine Schiffschraubenwelle 11 hindurchtritt, eine Halteeinrichtung in der Form eines zweiteiligen Gehäuses 12, 13, das mittels einer Reihe von am Umfang verteilten Schrauben 14 mit der Schottwand 10 verschraubt ist, so daß es die Schiff schraubenwelle 11 umgibt. Das Gehäuse 12, 13 bildet eine ringförmige Einbuchtung 15 aus, die zwei sich gegenüberliegende radiale Flächen 16, 17 besitzt, die durch eine zylindrische Fläche 18 verbunden sind. Ein ringförmiges frei bewegliches bzw. schwimmendes Element 19 ist innerhalb des Gehäuses 12, 13 montiert, wobei der äußere Abschnitt 20 des Elements 19 zwischen den radialen Flächen 16, 17 der Einbuchtung 15 angeordnet ist. Zwischen den radialen Flächen 16, 17 und den sich gegenüberliegenden Flächen 21, 22 des äußeren Abschnitts 20 des Elements 19 ist ein geringes Spiel vorgesehen, das eine begrenzte axiale Bewegung des Elements 19 zuläßt. Die sich gegenüberliegenden Flächen 16, 21 und 17 „22 sind geläppt, so daß sie eine flUssigkeitsdichte Abdichtung ausbilden, wenn sie sich in Berührung befinden.

Ebenso ist ein Zwischenraum zwischen einer äußeren Umfangs

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fläche 23 des Elements 19 und der zylindrischen Fläche

18 der Einbuchtung 15 vorgesehen, so daß sich das Element

19 in radialer Richtung frei mit der Welle bewegen kann.

Das bewegliche Element 19 umgibt die Welle 11 derart, daß ein kleines Spiel zwischen einer inneren Umfangsfläche

24 des Elements 19 und der Welle 11 vorhanden ist. Die innere Umfangsfläche 24 des Elements 19 ist mit einer Einkerbung 25 versehen, deren Seiten in Richtung der Achse der Welle 11 geneigt sind. Ein gummiartiger O-Ring 26 ist gleitend um die Welle 11 innerhalb der Einkerbung

25 angeordnet, so daß der größte Teil seiner Umfangsfläche die Fläche der Einkerbung 25 nicht berührt, falls er
sich im mittigen Abschnitt dieser befindet. Beim Betrieb unter normalen Umständen, wenn beide Seiten der Schottwand frei von Wasser sind, kann sich der O-Ring 26 frei um
die Welle 11 oder mit dieser drehen, und liegt nur teilweise und leicht an dem beweglichen Element 19 an. Wenn eine Seite der Schottwand unter Wasser gesetzt wird, bringt der Druck der Flüssigkeit auf dieser Seite das bewegliche Element 19 in Berührung mit einer der radialen Flächen 16, 17 des Gehäuses 12, 13, so daß eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den gegenüberliegenden Flächen 16 und 21 oder 17 und 22 hergestellt ist. Der Flüssigkeitsdruck bringt ebenfalls den gummiartigen O-Ring

26 in Berührung mit der geneigten Wandung der Einkerbung 25 und der Welle 11, und bildet dadurch eine Dichtung am inneren Umfangsbereich des beweglichen Elements 19 aus und stellt somit einen flüssigkeitsdichten Abschluß zwischen der Schottwand 10 und der Welle 11 her.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der gummiartige O-Ring 26 in einer Nut in der Welle 11 angeordnet sein, wobei der O-R'ing 26 und die Einkerbung 25 derart dimensioniert sind, daß die geneigte Wandung der Einker-

bung 25, falls sich das bewegliche Element 19 in Abdichtungsberührung mit dem Gehäuse 12, 13 bewegt, ebenfalls den O-Ring 26 beaufschlagt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist anstelle des

O-Rings 26 ein Streifen 30 aus einem Werkstoff in einer Ausnehmung 31 innerhalb der Einkerbung 25 angebracht. Dieser Streifen 30 ist mit Fasern 32 eines Werkstoffs wie z.B. Nylon bedeckt, die weichen Borsten ähneln, wobei sich diese Fasern 32 in die Einkerbung 25 erstrecken und unter normalen Betriebsumständen leicht über die Oberfläche der Welle 11 streifen. Die Fasern 32 beanspruchen die Welle 11 nicht in einem genügenden Ausmaß, um Verschleiß zu verursachen, können aber nach Wunsch mit einem Schmiermittel wie z;B. Öl versehen werden. Wenn eine Seite der Schottwand 10 unter Wasser gerät, lenkt der Wasserdruck die Fasern 32 in den engen Spalt zwischen dem beweglichen Element 19 und der Welle 11 auf der Seite, die der gefluteten gegenüberliegt, ab und verstopft so den Spalt, wobei eine Abdichtung zwischen dem beweglichen Element 19 und der Welle 11 hergestellt ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die innere Umfangsflache 24 des beweglichen EIements 19 mit einer ringförmigen Ausnehmung 35 versehen ist, in welcher eine Einlage 36 eines Werkstoffs, der Flüssigkeit absorbiert und aufquillt, angeordnet ist. Unter normalen Betriebsumständen hält so, wenn beide Seiten der Schottwand 10 trocken sind, die Einlage 36 Abstand von der Welle 11 und ist keinem Verschleiß ausgesetzt. Wenn eine Seite der Schottwand 10 geflutet wird, sickert Wasser durch den Spalt zwischen der Welle 11 und dem beweglichen Element 19 und wird von dem Werkstoff aufgesaugt, wobei die Einlage 26 aufquillt und den Spalt zwisehen dem beweglichen Element 19 und der Welle 11 ver-

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sperrt und dadurch eine flUssigkeitsdichte Abdichtung ausbildet. Die Einlage 36 kann aus einem natürlichen Werkstoff wie z.B. Weichholz oder einem geeigneten synthetischen Material gefertigt sein. Das Material kann ständig innerhalb der Ausnehmung 35 aufgenommen sein oder so angeordnet sein, daß es in den Spalt zwischen dem beweglichen Element 19 und der Welle 11 ragt, so daß es während des Aufschwellens d_en Spalt abdichtet. Im letzteren Fall kann das Material vorteilhaft eine Kombination aus einem wasserlöslichen Werkstoff mit einem Isoliergrund in der Form von Fasern oder Teilchen, die bei Berührung mit Flüssigkeit aufquellen, sein, so daß während der Auflösung des wasserlöslichen Materials die Fasern oder Teilchen ungebunden sind , um den Spalt zwischen dem beweglichen EIement 19 und der Welle 11 auszufüllen»

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform gestattet das bewegliche Element 19 außermittige Drehung und ringförmige Bewegung der Welle, so daß unter normalen Betriebsumständen das Dichtungsbauteil nicht übermäßigem Verschleiß ausgesetzt ist. Vorzugsweise wird das bewegliche Element 19 aus einem leichten Werkstoff wie z.B. verstärktem Plastik hergestellt und vorteilhaft in zwei Hälften ausgebildet, die mittels tangentialen Schrauben 37 zusammengehalten werden, um den Zusammenbau der Dichtung zu erleichtern. Andere Werkstoffe und Ausgestaltungen können jedoch Verwendung finden.

Offenbart ist eine Dichtung zur Herstellung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses zwischen einem sich drehenden Bauteil und einer zwei Kammern abtrennenden Trennwand an einer Stelle, an der das sich drehende Bauteil die Trennwand durchdringt, wobei die Dichtung eine Halteeinrichtung beinhaltet, die an der Trennwand befestigt ist, so daß sie das sich drehende Bauteil umgibt. Die Haiteein-

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1 richtung nimmt ein ringförmiges bewegliches Element derart auf, so daß es sich frei radial bewegen kann. Das ringförmige bewegliche Element weist ein geringes Spiel um das sich drehende Bauteil auf und ist mit einer Dich-

5 tungseinrichtung versehen, die den Spalt zwischen dem beweglichen Element und dem sich drehenden Bauteil schließt, um einen flüssigkeitsdichten Abschluß auszubilden, nachdem es als Folge des Flutens einer der Kammern Flüssigkeit ausgesetzt wurde.
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Leerseite

Claims

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Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent München

19. November 1982

DE 2591 case PP1398CRA

Patentansprüche

f1. JDichtung zur Herstellung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses zwischen einem sich drehenden Bauteil und einer zwei Kammern trennenden Trennwand an einer Stelle, an der das sich drehende Bauteil durch die Trennwand ragt, gekennzeichnet durch eine an der Trennwand (10) anbringbare Halteeinrichtung (12,13), die das sich drehende durch die Trennwand (10) ragende Bauteil (11) umgibt, wobei die Halteeinrichtung (12,13) eine ringförmige Struktur (15) bildet, die eine ent*- sprechende Struktur (20) am äußeren Abschnitt eines ringförmigen beweglichen Elements (19) radial überdeckt und dadurch dieses axial unter Zulassung einer gewissen radialen Bewegung

festlegt, wobei die innere Fläche (24) des beweglichen Elements derart dimensioniert ist, daß ein geringes Spiel um das sich drehende Bauteil (11) vorhanden

ist, und durch eine Abdichtungseinrichtung (26), die entweder der inneren Fläche (24) des beweglichen Elements oder der gegenüberliegenden Fläche des sich drehenden Bauteils (11) oder beiden zugeordnet ist, und die so angeordnet und ausgebildet" ist, daß sie den Spalt zwischen dem beweglichen Element (19) und dem sich drehenden Bauteil (11). abdichtet,

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und dadurch, daß gegenüberliegende Flächen (16 , 21; 17 , 22 ) der Strukturen (15,20), die durch die Halteeinrichtung (12,13) bestimmt werden, und das bewegliche Element (19) derart angeordnet sind, daß sie eine abdichtende Berührung eingehen, nachdem sie als Folge des Flutens einer der durch die Trennwand (10) getrennten Kammern Flüssigkeit ausgesetzt wurden.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (12,13) eine ringförmige innwendig offene Ausbuchtung (15) ausbildet, wobei das bewegliche Element (19) zwischen radialen Wandungen (16,17) der Ausbuchtung aufgenommen ist und sich radial gegenüberliegende Flächen (21,22) aufweist, die in der Lage sind, in Reaktion auf den Axialdruck, der durch Flüssigkeit in einer der Kammern nach dem Fluten dieser Kammer auf das bewegliche Element (19) ausgeübt wird, eine flüssig- ' keitsdichte Berührung mit den Wandungen (16,17) der Ausbuchtung (15) herzustellen.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung den Spalt, der
zwischen der inneren Fläche (24) des beweglichen Elements (19) und der gegenüberliegenden Fläche des sich drehenden

Bauteils (11) vorhanden ist, nach dem Fluten einer der

durch die Trennwand (10) geteilten Kammern infolge des

durch die Flüssigkeit ausgeübten Druckunterschieds abdichtet.
4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche (24) des beweglichen Elements (19) mit einer ringförmigen Einkerbung (25) mit geneigten Wandungen versehen ist und daß innerhalb der Einkerbung (25) ein gummiartiger 0-Ring (26) auf das sich drehende Bauteil (11) montiert ist, so daß er unter einem Druckunter-

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schied zwischen einer der geneigten Flächen der Einkerbung (25) und dem sich drehenden Bauteil (11) eingekeilt wird, um eine Dichtung dazwischen auszubilden,
5. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche (24) des beweglichen Elements (19) mit einer ringförmigen Einkerbung (25) mit geneigten Wandungen versehen ist, ein ring- und fadenförmiges Element (30) mittig in der Einkerbung (25) montiert ist, so daß seine Fäden (32) die gegenüberliegende Fläche des sich drehenden Bauteils (11) streifen und unter der Wirkung eines üruckunterschiedes in den sich verringernden Spalt zwischen einer der geneigten Wandungen der Einkerbung (25) und dem sich drehenden Bauteil (11) gedrückt werden, um den Spalt abzuschließen und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung dazwischen auszubilden.
6. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung (36), nachdem sie einer Flüssigkeit ausgesetzt wurde, einer physikalischen Zustandsänderung unterliegt, die sie zum Schließen des Spaltes zwischen der inneren Fläche (24) des beweglichen Elements (19) und dem sich drehenden Bauteil (11) veranlaßt.
7. Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung (36) aufquillt, wenn sie einer Flüssigkeit ausgesetzt wird.

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