DE3347779C2

DE3347779C2 - Berührungsfreie Dichtung

Info

Publication number: DE3347779C2
Application number: DE3347779A
Authority: DE
Inventors: Joachim 8060 Dachau Lorenz; Horst Dipl.-Ing. 8000 München Zimmermann
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1983-03-26
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3347779A1; US4563012A

Abstract

Berührungsfreie Dichtvorrichtung zum Abdichten zweier kontrarotierender Wellen mit Hilfe eines reifenmantelähnlichen Teils, das wenigstens eine Schleuderscheibe umgibt, die mit einer Drehwelle festverbunden ist und diese mit engem Spalt umgibt, wobei dieser Mantel exzentrisch zur Achse der Welle angeordnet ist auf der die Schleuderscheibe sitzt, um so ein zu einer Rückführung für das fluide Dichtmittel wie Öl zu Lagerstellen (im Kreislauf) zu sorgen. Die Erfindung ermöglicht wechselnde Druckbeaufschlagungen und ist besonders gut zur Anwendung zwischen wenigstens zwei Lagerkammern von Flugtriebwerken.

Description

Die Erfindung betrifft eine berührungsfreie Dichtung, zwischen zwei entgegengesetzt zueinander rotierenden Wellen.
Die Abdichtung von Wellen bei geringem Überdruck in einem Gehäuse ist vielfältig gelöst worden; z.B. durch F. Wankel. Es fehlt aber an einfachen und zuverlässigen Dichtungen.
Mithin ist es Aufgabe der Erfindung eine berührungsfreie Dichtung für den eingangs genannten Zweck zu schaffen, die sowohl einfach als auch zuverlässig ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Wesentlich für die Erfindung ist die Schleuderscheibe die von einem fangrinnenartigen Teil so umgeben ist, daß sie einen Hohlraum bildet in den von einer Seite Dichtmittel einführbar ist und der zur anderen Seite hin mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Sperrwirkung entfaltet sich beim Drehen der Welle, auf der die Schleuderscheibe angeordnet ist, da durch die Zentrifugalkräfte ein relativ großer Überdruck entsteht. Vergleiche mit den Zeichen B und C versehene Seiten der Räume für Dichtmittel und Atmosphäre. Die Sperrwirkung entfaltet sich obwohl keine geschlossene Packung oder geschlossenes Dichtungsgehäuse vorhanden ist. Die neue Dichtung stellt daher eine einfache und wirksame Abdichtung zwischen zwei Räumen unterschiedlichen Drucks, insbesondere zwischen zwei Lagerkammern kontrarotierender Teile dar.
In vorteilhafter Weiterbildung können zwei voneinander im axialen Abstand angeordnete Schleuderscheiben vorgesehen sein, die von einer gemeinsamen Fangrinne umschlossen sind.
Der Umfangsrand der Schleuderscheibe ist zweckmäßigerweise spitzwinklig ausgebildet um ein Wegschleudern des Dichtmitels auch bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten des sich drehenden Teils zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise besitzt der Umfangsrand der Schleuderscheibe einen erweiterten Axialflansch-Umfangsabschnitt zwecks Ausbildung einer atmosphärenseitigen Labyrinthdichtung mit der Fangrinne um die Sperrwirkung des Dichtmittels auf der Atmosphärenseite weiter zu verbessern; insbesondere bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten des Drehteils.
Eine berührungsfreie Dichtung die für einen etwas größeren Überdruck geeignet ist, sieht - in der Weiterbildung der Erfindung - auf der Dichtmittelseite der Scheibe, eine Sekundärumfangsdichtung vor, um zu verhindern, daß zu viel Dichtmittel bzw. Öl in die Hauptdichtung eindringt, und nach der Rückführung zu einer starken Verwirbelung in der Lagerkammer führt. Die Sekundärumfangsdichtung ist zweckmäßigerweise ein Dichtring und/oder eine Lippenabdichtung.
Zur Verstärkung der Dichtwirkung sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß zumindest auf der Dichtmittelseite die Scheibe an der Radialerweiterung Rippen oder Schaufeln besitzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine berührungsfreie Dichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine berührungsfreie Dichtung 1 bei einem sich drehenden Teil 2 dargestellt. Das sich drehende Teil 2 besitzt an der Abdichtungsstelle einen integrierten Bund in Form einer Scheibe 3 auf der gleichen Achse. Die Scheibe 3 ist in einem Wandungsteil eines zweiten, in Gegenrichtung zum ersten, drehbaren Teils 11 enthalten. Dieses Wandungsteil des zweiten drehbaren Teils umgibt somit nicht nur die Schleuderscheibe 3, sondern auch das erste drehbare Teil 2. Es ist bevorzugt fangrinnenartig als Blechteil 4 ausgeführt und am zweiten drehbaren Teil 11 befestigt.
Die Anordnung des fangrinnenartigen Wandungsteils 4 des zweiten drehbaren Teils ist so getroffen, daß auf der Dichtmittelseite in Fig. 1 links, sowie auf der Atmosphärenseite in Fig. 1 rechts, jeweils ein schmaler, radial sich erstreckender Umfangsspalt zwischen dem fangrinnenartigen Wandungsteil 4 und der Scheibe 3 ausgebildet ist. Der radial äußere Umfangsteil von 11 weist Hohlzylinderform auf, wobei die Achse des Hohlzylinders bezüglich der Achse des ersten drehenden Teils versetzt sein kann. Es entsteht dann ein spiralförmiger Hohlraum 5, zwischen dem radial äußeren Fangrinnenabschnitt und der Maximalerstreckung der Scheibe 3.
Im Bereich der größten Erweiterung des spiralförmigen Hohlraums 5 ist umfangsseitig an den Hohlraum außen eine Rückführleitung für das Dichtmittel so anschließbar, daß sie das Dichtmittel wieder in die Lagerkammer, d.h. hier auf die Dichtmittelseite, zurückführt. In der Rückführleitung kann ein Restriktor vorgesehen sein, um die Rezirkulationsmengen des Dichtmittels zu begrenzen.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Dichtung beschrieben:
Dichtmittel, vorzugsweise in Form eines Luft-Öl-Gemisches wird auf der Dichtmittelseite der Welle 2 durch den dichtmittelseitigen Spalt des fangrinnenartigen Wandungsteils 4 des zweiten drehbaren Teils gemäß Pfeil B infolge der Drehung der Scheibe 3 und der dadurch erzeugten Fliehkräfte in den Hohlraum 5 gesaugt, bzw. durch Rotation der Scheibe 3 radial nach außen geschleudert in den radial äußeren Abschnitt des fangrinnenartigen Wandungsteils 4. Gleichermaßen tritt auf der anderen Seite ( Atmosphärenseite) Luft durch den dortigen Spalt in Pfeilrichtung C in den Hohlraum 5 ein. In diesem baut sich durch das rotierende Öl ein hoher Druck auf und letzteres wird über die Rückführleitung in die Lagerkammer des zweiten drehbaren Teils zurückgefördert. Mit vorbeschriebenen Restriktionsmitteln ist es möglich im stationären Betrieb lediglich Öl zurück zu fördern und keine Luft.
Zur Verstärkung der Dichtwirkung sind an beiden Seiten der Scheibe 3 radial sich erstreckende Rippen 10umfangsmäßig angebracht wie dies in Fig. 2 schematisch veranschaulicht ist.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der auf der Welle 2 zwei voneinander im axialem Abstand befindliche Scheiben 3 und 3&min; vorgesehen sind. Beide Scheiben 3 und 3&min; werden durch eine gemeinsame Wand 4 fangrinnenartig umschlossen so daß im Betrieb dichtmittelseitig Öl-Luft-Gemisch gemäß Pfeil B und atmosphärenseitig Luft-Gemisch Pfeil C in den spiralförmigen Hohlraum 5 eintritt und das Öl-Luft-Gemisch nach Rotation der drehbaren Teile getrennt und am Ort der größten Erweiterung des Hohlraums 5 Öl in die Rückführleitung zurückgefördert wird, wie durch den Pfeil D veranschaulicht ist.
Die dichtmittelseitige erste Scheibe 3 ist integral oder drehfest auf der Welle 2 befestigt. Die atmosphärenseitige weitere Scheibe 3&min; weist einen spitzwinkligen Umfangsrand auf, durch den auch bei geringeren Umfangsgeschwindigkeiten die Welle Tropföl und eventuell auch Schitzöl nochmals radial nach außen gefördert wird. Auch die dichtmittelseitige Scheibe 3 kann auf dem Umfang spitzwinklig ausgebildet sein, wie die koaxiale Scheibe 3&min;.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zusätzlich eine Sekundärumfangsdichtung 9 in Form einer Gleitringdichtung auf die der Scheibe 3 dichtmittelseitig vorgelagert ist. Die Scheibe 3 besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Umfangsrand mit einem erweiterten Axialflansch - Umfangsabschnitt 8 zwecks Ausbildung einer atmosphärenseitigen Labyrinthdichtung mit der fangrinnenartigen Wandung. Die fangrinnenartige Wandung 4 bildet auch hier wie in Fig. 1 einen Teil, insbesondere einen Endteil des zweiten drehbaren Teils der entgegengesetzt zum ersten rotiert. Die Dichtung nach Fig. 2 eignet sich aufgrund der Sekundärumfangsdichtung 9 für etwas größeren Überdruck im Vergleich zur Atmosphäre so daß verhindert wird, daß zu viel Öl in die Hauptabdichtung eindringt und nach der Rückführung zu einer starken Verwirbelung der Lagerkammer führt.

Claims

1. Berührungsfreie Dichtung zwischen einem sich in einer Richtung drehenden Teil und einem zweiten in Gegenrichtung zum ersten drehenden Teil mit auf einer Welle angeordneter Schleuderscheibe, die zwei zu ihrer Drehachse im wesentlichen senkrechte, ebene Stirnflächen aufweist und von einem fangrinnenartigen Teil umgeben ist, der an die Scheibe dicht angrenzt, jedoch diese berührungsfrei umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das fangrinnenartige Teil (4) einen Hohlraum (5) einschließt, der zur Rückführung eines Dichtmittels als Fluid (bei D) ausgebildet ist und mit einer Lagerkammer eines Drehteils (2) in Verbindung steht und abgedichtet ist gegen eine Lagerkammer für wenigstens eine zum ersten Drehteil (2) kontra-rotierendes weiteres Drehteil (11).

2. Berührungsfreie Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rinnenförmige Teil (4) am ersten drehenden Teil (2) einen Hohlraum (5) bildet, aus dem Dichtmittel rückführbar ist, in das zweite, entgegengesetzt zum ersten drehenden Teil (11).

3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtmittelrückführleitung mit der Lagerkammer des zweiten drehenden Teils (11) in Verbindung steht (bei D).

4. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtmittel ein Öl, vorgesehen ist.

5. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ersten drehenden Teil (2) zwei axial voneinander beabstandete Scheiben (3, 3&min;) vorgesehen sind, die von einer gemeinsamen Fangrinne (4) umschlossen sind.

6. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand der Scheibe (3&min;) spitzwinklig ausgebildet ist.

7. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand der Scheibe (3) einen erweiterten Axialflansch-Umfangsabschnitt (8) zwecks Ausbildung einer atmosphärenseitigen Labyrinthdichtung mit der Fangrinne (4) besitzt.

8. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Dichtmittelseite der Scheibe (3) eine Sekundärumfangsdichtung (9) vorgelagert ist.

9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärumfangsdichtung (9) ein Dichtring und/oder eine Lippenabdichtung ist.

10. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf der Dichtmittelseite die Scheibe (3) an ihrer Radialerweiterung Rippen oder Schaufeln (10) besitzt.