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Wellendichtung
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Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs und bezieht sich insbesondere auf die Dichtung einer Welle, die durch
die Außenwand einer Pumpe verläuft, beispielsweise dem Gehäuse einer Pumpglocke.
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Eine Wellendichtung mit der Typenbezeichnung 880 wird von der Firma
Gits Bros Mfg. Co. in Tampa, Florida hergestellt, bei der eine Antriebsmuffe mit
einer Welle verbunden ist und einen Dichtungshalter dreht, dessen Dichtungselement
eine Dichtungsfläche aufweist, die drehbar gegen eine Endfläche eines stationären
Dichtungsringes angeordnet ist. Die Vorrichtung zur Kopplung der Antriebsmuffe und
des Dichtungshalters umfaßt eine Mehrzahl von Mitnehmern, die parallel zur Drehachse
aus dem Dichtungshalter herausragen und in Schlitze in der äußeren Randfläche der
Antriebsmuffe eingreifen.Der Dichtungshalter enthält eine interne ringförmige Kerbe,
in der ein O-Dichtungsring eingelegt ist, der gegen die äußere Oberfläche der Antriebsmuffe
drückt. Um die Dichtung zwischen der Dichtungsfläche und dem stationären Dichtungsring
aufrechtzuerhalten, sind in dem Halter Federn vorgesehen, die auf das Ende der Antriebsmuffe
eine Kraft ausüben.
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Die Antriebsmuffe enthält im wesentlichen zwei Teile, einen nach innen
weisenden Teil mit Gewindelöchern zur Aufnahme von Gewindestiften, um die Muffe
auf der Welle zu befestigen, und einen nach außen weisenden Teil mit Schlitzen für
die Aufnahme der Antriebsmitnehmer sowie eine Kerbe zum Spannungsausgleich zwischen
diesen beiden Teilen
Teilen. Die äußere Oberfläche des zweiten Teils
dient als Verschiebungsfläche für den O-Dichtungsring und ist auf dem nach außen
weisenden Ende durch die Kerbe für den Spannungsausgleich begrenzt, am nach innen
weisenden Ende durch die äußeren Enden der Schlitze für die Antriebs-Mitnehmer.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue und
verbesserte Wellendichtung der vorstehend allgemein beschriebenen Art anzugeben,
die bei gleicher Länge der Mitnehmer und der Verschiebungsfläche für den O-Dichtungsring
in axialer Richtung kürzer ist als die bisher bekannten Wellendichtungen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung
gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung schlägt vor, eine Antriebsmuffe zu verwenden, die mit
der Welle rotiert und über die in teleskopartiger Weise eine zweite Muffe geschoben
wird, und einen Dichtungshalter vorzusehen, der eine drehbare Dichtung gegen eine
Endfläche eines Dichtungsringes drückt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Antriebsmuffe in zwei Teile aufgeteilt, wobei der erste die Verbindung mit der
Welle vermittelt und der zweite den Dichtungshalter antreibt und beide Teile durch
eine Kerbe für den Spannungsausgleich getrennt sind. Der Teil zum Antrieb des Dichtungshalters
enthält eine Vielzahl von Sacklöchern, die jeweils an ihrem nach innen weisenden
Ende einen Antriebs-Mitnehmer enthalten. Die Muffe für den Dichtungshalter enthält
eine Vielzahl von Sacklöchern mit gegenseitigen Abständen, in denen jeweils eine
Feder angebracht ist, die
die auf das nach außen weisende Ende der
Antriebsmuffe drückt, um so die beiden Muffen voneinander zu trennen.
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Die Muffe für den Dichtungshalter enthält außerdem eine Vielzahl von
Schlitzen für die Aufnahme der Antriebs-Mitnehmer, die in der Antriebsmuffe befestigt
sind. Da die Schlitze für die Antriebs-Mitnehmer in der Muffe für den Dichtungshalter
zwischen den Sacklöchern für die Vorspannfedern liegen, erstreckt sich nun die Verschiebungsfläche
für den O-Ring, die bisher durch die Schlitze beschränkt war, von der Kerbe für
den Spannungsausgleich über die gesamte Strecke bis zu dem nach innen weisenden
Ende der Antriebsmuffe. Die hier vorgeschlagene Antriebsmuffe kann also bei gleich
großer Verschiebungs- oder Bewegungsfläche wie bisher beträchtlich kürzer ausgestaltet
werden. In einer Ausführungsform wurde dadurch die Länge der Dichtung von 44,8 mm
auf 38,4 mm reduziert, obwohl Antriebs-Mitnehmer der gleicher Länge und gleich lange
Federn verwendet wurden.
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Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß weniger Material gebraucht
wird und kürzere Herstellungszeiten anfallen.
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Ein dritter und grundsätzlicher Vorteil betrifft die größere Nähe
des Drehantriebs zur Dichtungsfläche.
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Idealerweise sollte der Antrieb zentrisch zur Dichtungsfläche liegen;
dies ist jedoch nicht möglich, da eine Kohlenstoffdichtfläche verwendet wird, die
in einem Metallhalter gehalten ist. Die Antriebsverbindung zwischen der Antriebsmuffe
und dem Dichtungshalter muß daher beim Metallhalter vorgesehen werden. Je näher
der Antrieb zur tatsächlichen Endfläche gerückt werden kann, desto kleiner ist die
Gefahr, daß bei der Drehbewegung der Muffe Flatterbewegungen oder ein radialer Schlag
auftreten.
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Bei
Bei einem radialen Schlag können die beiden Flächendichtungen
verkippen und dadurch ein halbmondförmiges Leck bilden. Außerdem verursacht ein
derartiger Wellenschlag eine dauernde Hin- und Herbewegung des O-Rings, da der Dichtungshalter
und die Antriebsmuffe nicht mehr während des gesamten Drehzyklus konzentrisch zueinander
liegen.
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Dadurch wird der Abrieb des O-Rings verstärkt und ruft so ein früh
auftretendes sekundäres Leck hervor.
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Zur näheren Erläuterung weiterer Merkmale und Vorteile der Erfindung
wird nun ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Wellendichtung
nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 einen Längsschnitt einer Wellendichtung
nach der vorliegenden Erfindung, die auf einer Welle montiert ist, beispielsweise
innerhalb einer Pumpe; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 111-1 II in Fig.
2; und Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt beim Bezugszeichen 10 eine Wellendichtung, die auf einer
Welle 12 (gestrichelt gezeichnet) montiert ist und eine Anordnung 14 mit einer Antriebsmuffe
sowie eine Anordnung 16 mit einer Ringdichtung enthält.
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Nach
Nach der detaillierteren Darstellung in Fig.
2 enthält die Anordnung mit der Antriebsmuffe eine Muffe 18 aus beispielsweise rostfreiem
Stahl mit einer Vielzahl von Gewindebohrungen 20, in die eine entsprechende Vielzahl
von Gewindestiften eingesetzt werden, um die Muffe auf der Welle 12 zu befestigen.
Die Muffe 18 enthält eine innere Oberfläche 24 mit einer ringförmigen Kerbe 26,
in die ein O-Dichtungsring 28 eingelegt ist, um die Muffe 18 gegenüber der Welle
12 abzudichten.
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Die Muffe 18 hat ein nach außen weisendes Ende mit einer Vielzahl
von Sacklöchern 30, in die jeweils ein entsprechender zylindrischer Teil 34 eines
Antriebs-Mitnehmers 32 gesteckt wird; der nach außen weisende Teil des Antriebs-Mitnehmers
32 ist im allgemeinen rechteckig.
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Eine zweite Muffe 38, nämlich ein Dichtungshalter, ist teleskopartig
über die Antriebsmuffe 18 geschoben und hat eine innere Oberfläche 40 sowie eine
Mehrzahl von Sacklöchern 42, in die jeweils eine Feder 44 eingesetzt ist, die gegen
die Endfläche 46 der Antriebsmuffe drückt.
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Aus Fig. 2 und noch deutlicher aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß der
Dichtungshalter 38 eine Vielzahl von Schlitzen 48 enthält, im dargestellten Beispiel
zwei, um die nach außen weisenden Teile 35 der Antriebs-Mitnehmer 32 aufzunehmen.
Man sieht, daß die Schlitze in Axialrichtung größer sind als die entsprechenden
Abmessungen der Mitnehmer.
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Nach der Darstellung im unteren Teil von Fig. 2 weist die Antriebsmuffe
18 eine Oberfläche auf, die eine Bewegungsfläche 62 darstellt. In teleskopartiger
Weise darübergeschoben ist ein Teil des Dichtungshalters 38 mit einer Oberfläche
Oberfläche
40, in der eine ringförmige Kerbe 50 zur Aufnahme eines O-Ringes 52 angebracht ist,
der gegen die Oberfläche 62 drückt. Wenn sich also der Halter 38 in axialer Richtung
bewegt, dichtet der O-Ring 52 längs der gesamten axialen Ausdehnung der Oberfläche
62.
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An seinem äußeren Ende enthält der Halter 38 eine ringförmige Vertiefung
54, in die eine Dichtung 56 mit einer Endfläche 64 eingepaßt ist. Die Dichtung 56
kann beispielsweise aus Kohlenstoff bestehen. Die Dichtfläche 64 dreht sich gegenüber
einer Oberfläche 58 eines Dichtungsringes 60, der in diesem Beispiel mit einem Preßring
68 und einer Vielzahl von Schrauben 70 an einer Stoffbuchse 66 befestigt ist.
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Wie oben schon erwähnt, kann die Antriebsmuffe 18 mit einem Spannungsausgleich
in Form einer Kerbe 65 versehen werden, die auf der Oberfläche der Antriebsmuffe
verläuft und diese in zwei Teile teilt, einen, der die Verbindung mit der Welle
besorgt, und einen, der die Kopplung zum Dichtungshalter vermittelt.
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Es ist vorteilhaft, in der Wellendichtung ein hydraulisches Gleichgewicht
zu erzeugen, beispielsweise im Verhältnis 80:20 durch entsprechende Wahl der radialen
Lage des äußeren Durchmessers des O-Rings 52 bezüglich der radialen Ausdehnung der
Dichtungsfläche in der Dichtung 64. Diese Struktur erleichtert es den Federn 44,
Schließkräfte zwischen der Dichtungsfläche 64 und der Oberfläche 58 des stationären
Dichtungsringes 60 zu erzeugen.