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Dichtungsbuchse für eine. Pumpe, für ein Ventil und
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dergleichen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsbuchse
für das Abdichten der Spalte zwischen einer Achse und dem die Achse umgebenden Rahmen,
welche Dichtungsbuchse - ein Dichtungsgehäuse, - eine ins Dichtungsgehäuse angeordnete
erste ringförmige Dichtung, die sich gegen das Dichtungsgehäuse und gegen die Achse
drückt, - eine Druckhülse, die die Dichtung im Dichtungsgehäuse spannt, und - Befestigungsmittel
zum Stützen des Dichtungsgehäuses an den Rahmen aufweist.
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Ähnliche Dichtungsbuchsen werden allgemein in Pumpen, Ventilen und
ähnlichen Abdichtungsgegenständen verwendet, bei denen eine Achse und ein Rahmen
im Verhältnis zueinander eine umlaufende oder axiale Bewegung ausführen. Das Dichtungsgehäuse
ist dabei im allgemeinen fest direkt im Rahmen als ein Raum von geeigneter Grösse
für die Dichtungsringe ausgeformt gewesen. Dieser Raum ist von der einen Seite von
der Druckhülse geschlossen, welche Hülse starr aber axial stellbar mit dem Rahmen,
z.B. mit Gewinde oder mit Spannbolzen, verbunden gewesen ist. Eine solche Dichtungsbuchse
ist somit unbeweglich im Verhältnis zum Rahmen gelegen.
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Der Graphit hat gute physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften.
Der Graphit hat ausserdem einen niedrigen Reibungskoeffizient, ein gutes Wärmeableitungsvermögen
und eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit, was für eine dynamische Dichtung wichtig
ist. Graphikdichtungen sind auch allgemein als Dichtungen für lineare Bewegung,
z.B. bei Ventilschäften, verwendet worden.
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Bei umlaufenden Abdichtungsgegenständen, z.B.
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bei den Achsen von Zentrifugalpumpen, ist die Verwendung von Graphitdichtungen
jedoch von geringerem Umfang. Die wichtigste Ursache der geringen Verwendung ist,
dass der Graphit als zerbrechliches Material verlangt, dass das Dichtungsgehäuse
eine grosse Genauigkeit der Abmessungen aufweist und dass die Exzentrizität zwischen
dem Rahmen der Pumpe und der Achse gering ist und dass die radiale Schwingung der
Achse nicht gross ist.
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Bei Abdichtungsgegenständen, bei denen eine allzu grosse Schwingung
der Achse im Verhältnis zum Rahmen und somit auch im Verhältnis zur Dichtungsbuchse
vorkommt, ist es aus diesem Grunde notwendig gewesen, solche Dichtungen zu verwenden,
die ihre abdichtende Funktion aufbewahren können, indem sie durch die Wirkung der
Schwingung ausreichend federn. Eine solche Federung ist im allgemeinen durch geeignete
Materialwahl veranstaltet worden, z.B. durch Wahl eines weicheren Dichtungsmaterials,
oder durch eine federnde Konstruktion, z.B.
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durch Ausrüstung der Dichtungsschnur mit einem Gummikern, der die
radiale Schwingung der Achse kompensiert.
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Solche Dichtungen weisen aber nicht alle der günstigen Eigenschaften
der Graphitdichtung auf. Häufig kann auch der hohe Druck des abzudichtenden Mediums
die Verwendung eines ausreichend weichen und elastischen Dichtungsmaterials bei
einer dynamischen Dichtung verhindern.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Dichtungsbuchse zu
erzeugen, die den oben genannten Nachteil vermeidet und die Verwendung von Graphitdichtungen
und ähnlichen harten Dichtungen auch bei den oben beschriebenen schwierigen dynamischen
Abdichtungsgegenständen ermöglicht. Dieser Zweck wird mittels der Dichtungsbuchse
gemäss der vorliegenden Erfindung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, - dass
das Dichtungsgehäuse einen vom Rahmen separaten Teil gestaltet, der mit einem radialen
Spiel im Verhältnis zum Rahmen gelegen ist,
- dass Spannmittel das
Dichtungsgehäuse mit dem Rahmen federnd verbinden, und dass - eine zweite ringförmige,
radial federnde Dichtung in die genannte Spielspalte angeordnet worden ist, um gegen
das Dichtungsgehäuse und gegen den Rahmen gedrückt zu werden.
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Die Erfindung gründet sich auf den Gedanken, dass die Dichtungsbuchse
als eine eigene separate Einheit ausgeführt wird, die ihre radiale Führung von der
Achse entnimmt, so dass die Dichtungsbuchse in einer Weise mit der Achse schwimmt,
aber doch undrehbar im Verhältnis zum Rahmen gelegen ist. Die Dichtungsbuchse dichtet
wieder gegen den Rahmen mittels der radial federnden Dichtung ab, welche statisch
wirksam ist und für welche somit unter statischen Dichtungen geeignete Materialien
und Konstruktionen sogar für schwierige Betriebsverhältnisse vorhanden sind.
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Anlässlich der schwimmenden Konstruktion der Dichtungsbuchse brauchen
die gegen die Achse dynamisch abdichtenden Dichtungen sich nicht den radialen dimensionellen
Veränderungen zwischen der Achse und dem Rahmen anzupassen, womit Graphitdichtungen
in der Dichtungsbuchse verwendet werden können, obwohl zwischen der Achse und dem
Rahmen auch grosse Exzentrizität vorkommen sollte und die Achse sogar beträchtliche
Schwingung aufweisen sollte. Mittels der Erfindung kann der Einsatzbereich von Graphit-
und ähnlichen harten Dichtungen auf solche Abdichtungsgegenstände erweitert werden,
bei denen Graphitdichtungen bisher nicht verwendet werden konnten.
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Es ist vorteilhaft, dass die Dichtungsbuchse an den Rahmen axial
federnd mittels der Druckhülse befestigt ist und dass die Druckhülse und das Dichtungsgehäuse
im Verhältnis zueinander derart montiert sind, dass der Druck des abzudichtenden
Mediums die Spannung der Dichtungsbuchse selbsttätig reguliert. Somit öffnen z.B.
Druckstösse in Rohrsystemen die Dichtungsringe
nicht, sondern streben
danach, sie fester zu spannen.
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Die Erfindung wird nachstehend näher beschrieben mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen, worin Figur 1 eine günstige Ausführungsform einer Dichtungsbuchse
gemäss der vorliegenden Erfindung für die Abdichtung einer umlaufenden Achse perspektivisch
als axialen Schnitt darstellt, Figur 2 eine zweite Ausführungsform der Dichtungsbuchse
als mit Dichtungsflüssigkeitsring ausgerüstet als axialen Schnitt darstellt, Figur
3 eine dritte Ausführungsform der Dichtungsbuchse als mit Fettfüllung ausgerüstet
als axialen Schnitt darstellt, und Figur 4 eine vierte Ausführungsform der Dichtungsbuchse
als eine Ausführungsform für einen heissen Gegenstand als axialen Schnitt darstellt.
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In Figur 1 der Zeichnungen wird die Dichtungsstelle der Achse einer
Pumpe dargestellt. Die Bezugsnummer 1 bezieht sich auf die hintere Wandung der Pumpe,
die nachstehend Rahmen genannt wird, und die Bezugsnummer 2 bezieht sich auf die
umlaufende Achse, die sich durch die zylinderförmige Öffnung 3 des Rahmens erstreckt.
Die Dichtungsbuchse, die die Spalte zwischen dem Rahmen und der Achse abdichtet,
wird als ein Ganzes mit Bezugsnummer 4 bezeichnet.
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Wegen einer exzentrischen Lage der Achse in der durchgehenden Öffnung
im Rahmen oder wegen einer beim Umlauf der Achse vorkommenden Schwingung führt die
Achse eine kleine radiale Bewegung in der durchgehenden Öffnung aus. Diese radiale
Bewegung wird mit S bezeichnet. Die Achse kann aus verschiedenen Gründen auch eine
kleine Neigungsbewegung im Verhältnis zu ihrer Mittellinie ausführen, und diese
Neigungsbewegung wird mit K bezeichnet.
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Die Dichtungsbuchse weist ein hülsenförmiges Dichtungsgehäuse 5 auf,
das die Achse umgibt und einen innenseitigen Raum für die Graphitdichtungsringe
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gestaltet, welche Ringe sich gegen die Achse drücken.
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Die Dichtungsbuchse weist ferner eine Druckhülse auf, die sich ins
Dichtungsgehäuse erstreckt und sich gegen die Dichtungsringe drückt. Gegen das Aussenende
der Druckhülse drückt sich ein aus einem separaten Teil bestehender Befestigungsflansch
8, der mittels mit Federn 9 ausgerüsteter Spannschrauben 10 mit einem am Aussenende
des Dichtungsgehäuses gelegenen Spannflansch 11 verbunden ist. Der Befestigungsflansch
der Druckhülse ist auch mit dem Rahmen verbunden, und zwar mittels mit Federn 12
ausgerüsteter Befestigungsschrauben 13.
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Das Dichtungsgehäuse ist mit einem radialen Spiel in der durchgehenden
Öffnung 3 im Rahmen gelegen, und die Aussenfläche des Dichtungsgehäuses weist eine
Rille 14 im Umkreis für den Dichtungsring 15 auf, der sich gegen die Fläche der
im Rahmen vorkommenden Öffnung drückt. Der Dichtungsring kann ein O-Ring, ein Rillenring
oder eine sonstige radial federnde Dichtung sein.
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Man merkt, dass die Dichtungsbuchse einen vom Rahmen separaten Teil
bildet, der seine radiale Führung aus der Achse mittels der Graphitdichtungsringe
erhält, so dass die Dichtungsbuchse auf der Achse schwimmt und mit der Achse eine
aus deren Schwingung herrührende radiale Bewegung im Verhältnis zum Rahmen ausführt.
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Die Dichtungsbuchse ist dagegen radial unbeweglich im Verhältnis zur
Achse, und dies ermöglicht die Verwendung von Graphitdichtungsringen als dynamische
Dichtung trotz einer radialen Bewegung der Achse im Verhältnis zum Rahmen. Die radialen
Bewegungen der Achse und des Dichtungsgehäuses im Verhältnis zum Rahmen werden mittels
des O-Ringes kompensiert, welcher Ring als statische Dichtung tätig ist und in radialer
Richtung federn kann.
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Man merkt auch, dass die Dichtungsbuchse nicht starr sondern federnd
am Rahmen befestigt ist und dass die gefederten Befestigungsschrauben 12, 13 die
Bewegung bzw. das Schwimmen der genannten Art der Dichtungsbuchse mit der Achse
im Verhältnis zum Rahmen zulassen. Bei
der Installation der Dichtungsbuchse
werden die Befestigungsschrauben 13 derart gespannt, dass die Federn 12 auf eine
bestimmte Abmessung zusammengedrückt werden.
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Die Spannung der Graphitdichtungsringe ist mittels der Spannschrauben
10 durch Vermittlung der Federn 9 einstellbar. Bei der Installation der Dichtungsbuchse
werden die Spannschrauben derart gespannt, dass die Federn eine erwünschte Vorspannung
der Dichtungsringe veranstalten. Weil der Befestigungsflansch und die Druckhülse
sich gegeneinander mit einer Kegelverbindung drücken, gestatten sie auch ein etwas
ungleichmässiges Spannen ohne Gefahr, dass die Druckhülse fest stecken würde. Beim
Verschleiss der Dichtungsringe drückt die Druckhülse die Ringe selbsttätig zusammen
zur Kompensierung des Verschleisses. Die Konstruktion der Dichtungsbuchse ist ausserdem
derartig, dass der Druck des abzudichtenden Mediums die Dichtungsringe festspannen
will, wenn der Druck die Dichtungsbuchse gegen die Druckhülse drückt.
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Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform der Dichtungsbuchse unterscheidet
sich vom oben beschriebenen nur in der Hinsicht, dass zwischen den Dichtungsringen
6 ein Dichtungsflüssigkeitsring 16 installiert worden ist und dass das Dichtungsgehäuse
mit den erforderlichen Verbindungen 17 ausgerüstet worden ist. Die Dichtungsflüssigkeit
schmiert die Dichtungsringe und kühlt sie bei Bedarf. Der Druck der Dichtungsflüssigkeit
ist in einer bekannten Weise vorzugsweise höher als der Druck des abzudichtenden
Mediums.
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Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform der Dichtungsbuchse unterscheidet
sich von der in Fig. 1 dargestellten nur in der Hinsicht, dass an der inneren Kante
des Befestigungsflansches 8 eine radiale Achsendichtung 18 installiert ist, so dass
zwischen der Druckhülse 7, der Achsendichtung 18, der Achse 2 und der Achsenhülse
19 ein Fettraum 20 gebildet wird. Die Druckhülse weist einen erforderlichen Schmiernippel
21 auf.
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Der Schmierstoff schmiert die Dichtungsringe und verhindert den Austritt
des abzudichtenden Mediums aus der Dichtungsbuchse. Diese Ausführungsform ist besonders
geeignet bei solchen Abdichtungsgegenständen, bei denen die Achse eine axiale Bewegung
im Verhältnis zum Rahmen ausführt.
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Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform der Dichtungsbuchse unterscheidet
sich von der in Fig. 1 dargestellten nur in der Hinsicht, dass die Abdichtung zwischen
dem Dichtungsgehäuse und dem Rahmen als Planabdichtung mittels eines Graphitdichtungsringes
22 erfolgt, der in einer in die am Rahmen 1 befestigte Stutzhülse 23 ausgeführten
Ringnute 24 installiert ist.
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Der Spannflansch 11 der Druckhülse ist an der Hülse mit einem Gewinde
25 befestigt, auf welchem Gewinde der Flansch im Verhältnis zur Hülse axial stellbar
ist zur Kompensierung des Verschleisses der Dichtungsringe.
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Eine solche Dichtungsbuchse eignet sich besonders für Einsatz bei
heissen Gegenständen. Die Dichtungsbuchse mit den Spann- und Befestigungsorganen
wird als eine Verpackung an den Rahmen installiert.
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Die Zeichnungen und die damit verbundene Beschreibung sind nur dazu
gemeint, die Idee der Erfindung zu veranschaulichen. In ihren Einzelheiten kann
die Dichtungsbuchse gemäss der Erfindung sogar beträchtliche Variation im Rahmen
der Patentansprüche aufweisen.
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Obwohl oben eine umlaufende Achse besprochen worden ist, kann die
Erfindung auch auf eine nur axial bewegliche Achse angewendet werden. Ebenso ist
es möglich, dass der bewegliche Teil der Rahmen ist, an Stelle der Achse.
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Die Dichtungsbuchse kann am Rahmen, statt mittels des Befestigungsflansches
8 der Druckhülse, mittels des Spannflansches des Dichtungsgehäuses befestigt sein,
wobei jedoch der Vorteil verloren wird, dass der Druck des abzudichtenden Mediums
danach bestrebt ist, die Dichtungsringe 6 fest zu spannen.
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