DE3402030A1

DE3402030A1 - Dichtung fuer eine welle

Info

Publication number: DE3402030A1
Application number: DE19843402030
Authority: DE
Inventors: Ralph Franklin John Devizes Wiltshire Flower
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1984-08-02
Also published as: GB8302450D0; US4526387A; GB2134604A; FR2540213B1; JPS59144859A; JPH052869B2; GB2134604B; FR2540213A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Dichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Dichtung der zuvor genannten Art dient dazu, die Leckage von Fluid durch eine Gehäusebohrung, in welcher eine Welle eingesetzt ist, zu minimieren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Dichtung der zuvor genannten Art, bei der eine Ringnut einen Teil der Welle umgibt, und zwar jenen Teil, der in der Bohrung

"10 des Gehäuses liegt. Dabei ist ein erstes Schlitzring-Dichtungsteil in die Ringnut eingesetzt. Die erwähnte Dichtung ist dazu geeignet, eine sich in der Bohrung eines Gehäuses drehende Welle abzudichten und ist insbesondere zur Dichtung der Wellen von Turbolader-Rotoren geeignet;

"15 die Erfindung wird daher nachfolgend beispielsweise in Verbindung mit solchen Vorrichtungen beschrieben.

Eine bekannte Dichtung der zuvor erwähnten Art weist eine Ringnut in dem Teil der Welle auf, der sich in der Bohrung befindet und ein ringförmiges Dichtungsteil ist derart in die Ringnut eingesetzt, daß der Ring sich an der die Bohrung bildenden Gehäusewand abstützt und in bezug auf das Gehäuse und gegenüber der Drehung der Welle festgehalten wird. Das Dichtungsteil besteht beispielsweise aus Metall und besitzt an einer Stelle seines Umfangs einen radialen Spalt oder Schlitz, wodurch der Ring in begrenztem Maße in Umfangsrichtung ausgedehnt oder zusammengedrückt werden kann. Der "natürliche" oder freie Durchmesser eines solchen Ringes sollte geringfügig größer als der Bohrungsdurchmesser sein, wodurch der in die Ringnut eingesetzte und sich darin befindende Ring in Umfangsrichtung geringfügig zusammengedrückt wird, so daß der Ring federnd gegen die die Bohrung bildende Wand drückt. Ein Dichtungsteil zur Verwendung in der zuvor beschriebenen Dichtungsanordnung wird nachfolgend als

"Schlitzring-Dichtungsteil" bezeichnet.

Eine Dichtung mit einem Schlitzring-Dichtungsteil wird häufig dazu verwendet, um eine drehbare Welle und ein dafür vorgesehenes Gehäuse abzudichten, und zwar insbesondere dann, wenn die Welle sich mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit drehen soll und daher eine verhältnismäßig hohe Oberflächengeschwindigkeit hat, was die Verwendung einer unmetallischen, federnden Dichtung, also beispielsweise die Verwendung von Dichtungselementen aus Natur- oder Kunstkautschuk, ausschließt. Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall ist die Abdichtung der Rotorwelle eines Turboladers. Aufgrund des für die Drehung der Welle notwendigen Zwischenraums sowie wegen auftretendem Verschleiß treten häufig Fluid-Leckagen, beispielsweise Schmieröl-Leckagen, durch eine Dichtung mit Schlitzring-Dichtungsteil auf, und zwar insbesondere dann, wenn die Welle still steht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Dichtung unter Verwendung eines Schlitzring-Dichtungsteils zu schaffen, bei der die Wahrscheinlichkeit von Leckage durch die Dichtung hindurch verringert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Dichtung der eingangs genannten Art, welche gekennzeichnet ist durch mindestens ein zweites Schlitzring-Dichtungsteil, das zumindest teilweise in der Ringnut angeordnet ist, und zwar derart, daß es das erste Schlitzring- Dichtungsteil überlagert und von diesem erfaßt wird, wobei das oder jedes zweite Schlitzring-Dichtungsteil außerdem gegen die Wand des die Bohrung bildenden Gehäuses drückt, um dagegen eine Dichtung zu bilden.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung können ein oder meh-

rere Schlitzring-Dichtungsteile einen einfachen radialen Spalt oder Schlitz aufweisen, bevorzugt ist es jedoch, daß mindestens eines der Schlitzring-Dichtungsteile einen versetzten Spalt hat, bei dem ein Abschnitt des Endes des Rings an einer Seite des Spalts in axialer Richtung neben einem Abschnitt des an der anderen Seite des Spalts liegenden Ringendes hat. Zur Verbesserung der Dichtungseigenschaften der Dichtung sind zweckmäßigerweise zwei oder sogar mehr als zwei zweite Schlitzring-Dichtungs- -IO teile vorgesehen, die in axialer Richtung Seite-an-Seite liegen und jeweils von dem ersten Schlitzring-Dichtungsteil erfaßt werden.

Vorzugsweise hat das erste Schlitzring-Dichtungsteil eine -j 5 größere axiale Breite als das zweite Schlitzring- Dichtungsteil oder als die gesamte axiale Breite aller zweiten Schlitzring-Dichtungsteile, wenn diese Seite-an-Seite liegen und mehr als ein solches zweites Schlitzring-Dichtungsteil vorgesehen ist. Das erste Schlitzring-Dichtungsteil soll jedoch freilaufend in der Ringnut sitzen, so daß das erste Dichtungsteil sich nicht mit der Welle dreht, sondern durch seinen Eingriff in das zweite Schlitzring-Dichtungsteil unbeweglich gehalten wird. Die Zwischenräume an den Seiten des ersten Schlitzring- Dichtungsteils, die gegenüber den Wänden der Ringnut bestehen, sollten auf einem Minimum gehalten werden, um eine minimale Leckage zu ergeben und den Ring kleineren axialen Schwankungen der Welle folgen zu lassen.

3Q Durch die Verwendung von zwei Schlitzring-Dichtungsteilen kann ein hinreichender axialer Zwischenraum in der Wellennut für das zweite Schlitzring-Dichtungsteil vorhanden sein, um ein "Schweben" im Betrieb zuzulassen und um Verschleiß nach einer anfänglichen "Einlauf"-Zeit auszugleichen, während dennoch eine hervorragende Dichtung ge-

schaffen ist, da das erste Schlitzring-Dichtungsteil eine Dichtung zwischen dem zweiten Schlitzring-Dichtungsteil und der Welle bildet. Da lediglich das erste Schlitzring-Dichtungsteil federnd gegen den Innendurchmesser des zweiten Schlitzring-Dichtungsteils zu drücken braucht und eine Dichtung gegenüber den Wänden der Ringnut bilden muß, kann das erste Schlitzring-Dichtungsteil eine geringere radiale Breite als das oder jedes zweite Schlitzring-Dichtungsteil haben.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Kombination

eines eine Bohrung aufweisenden Gehäuses, einer sich durch die Bohrungen erstreckenden und drehbar darin gehalterten Welle und auf eine in die Bohrung eingelegte und -) 5 zuvor erwähnte Dichtung. Die Kombintion von Welle und Gehäuse stellt beispielsweise die Welle für einen Turbolader-Rotor und das dafür vorgesehene Gehäuse dar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Teilschnitt in Längsrichtung durch ein Ausführungsbeispiel unter Darstellung der Rotor-Welle und des Gehäuses eines Turboladers;

Figur 2 eine Darstellung ähnlich wie Figur 1, jedoch von einem zweiten Ausführungsbeispiel der Dichtung;

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel; und

,

Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines für die erfindungsgemäße Dichtung geeigneten Dichtungselements mit versetztem Spalt.

Figur 1 zeigt die Welle 10 für den Rotor eines Turbo-

laders, die sich zur Drehung mit Spielraum durch eine Bohrung 11 erstreckt, welche in dem Gehäuse 12 des Turboladers vorgesehen ist. Dabei sind Zwischenräume 13 und 13a zwischen der Welle 10 und dem Gehäuse 12 an beiden Seiten einer Dichtung 14 vorgesehen. Die Dichtung 14 liegt in der Bohrung 11. Der Zwischenraum 13a ist vorzugsweise kleiner als der Zwischenraum 13 und liegt an der Seite der Dichtung 14, welche dem für das Rotorlager vorgesehenen Schmiermittel zugewandt ist; dieser Zwischenraum 13a stellt daher den minimalen wirksamen Laufzwischenraum für die Welle 10 im Gehäuse 12 dar, um einen minimalen Leckpfad für das Schmieröl zu bilden.

Die Dichtung 14 weist eine Ringnut 15 auf, welche einen Teil der Welle 10 bildet und bei in das Gehäuse 12 eingesetztem Zustand zur Gänze in dem Gehäuse 12, und zwar an einer Schulter 16 in der Bohrung 11 des Gehäuses 12 liegt. Die Dichtung 14 weist ferner ein erstes Schlitzring-Dichtungsteil 17 auf, das zur Gänze in der Ringnut 15 liegt, während ein zweites Schlitzring-Dichtungsteil 18 nur zum Teil in der Ringnut 15 der Welle liegt, jedoch die Schulter 16 der Bohrung 11 berührt. Beide Schlitzring-Dichtungsteile 17 und 18 sind aus Metall und haben Federeigenschaften, so daß das zweite Schlitzring-Dichtungsteil 18 gegen die Wand des die Bohrung 11 bildenden Gehäuses 12 drückt, während das erste Schlitzring-Dichtungsteil 17 auf dem Innendurchmesser des zweiten Schlitzring-Dichtungsteils 18 liegt.

Wie zuvor bereits erwähnt, bildet das erste Schlitzring-Dichtungsteil 17 eine enge Laufpassung in der Ringnut 15 der Welle 10, um nur einen minimalen Zwischenraum für Leckagen zu bilden, das zweite Schlitzring-Dichtungsteil 18 hat jedoch eine geringere axiale Breite als das erste Schlitzring-Dichtungsteil 17, wobei die Anordnung derart

ist, daß sich weder das erste noch das zweite Schlitzring-Dichtungsteil 17 bzw. 18 mit der Welle 10 drehen. Das erste Schlitzring-Dichtungsteil 17 folgt jedoch geringen axialen Schwankungen der Welle 10, die in bezug auf das Gehäuse 12 entstehen, und überdeckt zu jederzeit den nicht dargestellten Spalt im zweiten Schlitzring-Dichtungsteil 18, wobei das zweite Schlitzring-Dichtungsteil 18 dazu dient, eine Dichtung gegenüber dem Gehäuse zu bewirken.
10

Im Gebrauch wird die Dichtung 14 durch den Zwischenraum 13 mit Gasdruck, im Zwischenraum 13a jedoch mit Öldruck beaufschlagt, so daß die beschriebene Dichtung 14 eine verbesserte Dichtung darstellt, die weniger Fluid-Leckage besitzt.

Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung, wobei gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; diese Teile werden nicht noch einmal beschrieben. Bei der Dichtung nach Figur 2 ist das zweite Schlitzring- Dichtungsteil von Figur 1 durch zwei Schlitzring-Dichtungsteile 20 und 21 ersetzt, die Seite-an-Seite liegen, so daß die gesamte Breite der zwei zweiten Schlitzring- Dichtungsteile 20 und 21 vergleichbar mit der axialen Länge des einzelnen Dichtungsteils 18 der Anordnung nach Figur 1 ist. Es ist natürlich auch möglich, außerdem zweite Schlitzring-Dichtungsteile nebeneinander zusätzlich anzuordnen, vorausgesetzt, daß die gesamte kombinierte axiale Länge immer noch geringer als die axiale Länge des ersten Schlitzring-Dichtungsteils 17 ist. Bei einer solchen Anordnung besteht kaum eine Wahrscheinlichkeit, daß der Spalt eines zweiten Schlitzring-Dichtungsteils 20 mit dem Spalt eines oder beider zusätzlicher zweiten Dichtungsteile fluchtet, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Fluid-Leckage durch

die Dichtungsanordnung weiterhin reduziert ist.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei wiederum ähnliche Teile wie in Figur 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Anordnung gemäß Figur 3 sind die zwei zweiten Schlitzring-Dichtungsteile 20 und 21 nach Figur 2 durch Schlitzring-Dichtungsteile 25 und 26 ersetzt, die jeweils einen versetzten Spalt haben, um- weiterhin die Wahrscheinlichkeit einer Leckage durch die Dichtungsanordnung zu vermindern. Figur 4 zeigt die bei der Dichtungsanordnung von Figur 3 verwendeten Dichtungsteile mit versetztem Spalt, und man erkennt aus Figur 4, daß ein Abschnitt 27 eines Endes des Rings 29 an einer Seite des Spalts 30 eine verminderte axiale Breite hat, während der Abschnitt 31 des anderen Endes 32 an der anderen Seite des Spalts 30 ebenfalls eine verminderte axiale Breite, jedoch im komplementären Sinn besitzt, so daß die zwei reduzierten Abschnitte 27 und 31 einander Seite-an-Seite überlappen können. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Saplt 30 mit dieser besonderen Form weiterhin die Fluid-Dichtungseigenschaften des Rings 29 zu verbessern hilft.

Claims

Patentansprüche

1. Dichtung für eine Welle, die sich drehbar in einer in einem Gehäuse vorgesehenen Bohrung erstreckt, wobei die Dichtung eine in einem Teil der Welle gebildete Ringnut aufweist, welcher in der Bohrung des Gehäuses liegt, und mit einem in die Ringnut eingesetzten ersten Schlitzring-Dichtungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweites Schlitzring-Dichtungsteil (18;20,21) zumindest zum Teil in der Ringnut (15) derart angeordnet ist, daß es das erste Schlitzring-Dichtungsteil (17) überdeckt und von diesem berührt wird, und daß das oder die zweiten Schlitzring-Dichtungsteile (18;20,21) ebenfalls gegen die Wand der von dem Gehäuse (12) gebildeten Bohrung (11) drücken und demgegenüber eine Dichtung bilden.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Schlitzring-Dichtungsteile mit ei-

nem versetzten Spalt (Figur 4) versehen ist, bei dem ein Abschnitt (27) des an einer Seite des Spalts (30) liegenden Endes (28) in axialer Richtung neben einem Abschnitt (31) des an der anderen Seite des Spalts (30) liegenden Endes (32) des Rings (29) liegt.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zweiten Schlitzring-Dichtungsteile (20,21, Figur 2; 25,26,Figur 3) in axialer Richtung Seite-an-Seite angeordnet sind, wobei jedes zweite Schlitzring-Dichtungsteil (20,21; 25,26) von dem ersten Schlitzring-Dichtungsteil (17) erfaßt wird.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schlitzring-Dichtungsteil (17) eine größere axiale Breite als das zweite Schlitzring-Dichtungsteil (18, Figur 1) oder eine größere axiale Breite als die gesamte axiale Breite aller zweiten Schlitzring-Dichtungsteile (20,21, Figur 2; 25,26, Figur 3) hat, die Seite-an-Seite liegen, wenn mehr als ein zweites Schlitzring- Dichtungsteil vorgesehen ist.

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schlitzring-Dichtungsteil (17) freilaufend in der Ringnut (15) der Welle (10) sitzt, so daß sich das erste Schlitzring- Dichtungsteil (17) im Betrieb nicht mit der Welle (10) dreht.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schlitzring-Dichtungsteil (17) eine geringere radiale Breite als das oder jedes zweite Schlitzring-Dichtungsteil (18; 21,22) hat.