DE3426691A1

DE3426691A1 - Mechanische gleitringdichtungen

Info

Publication number: DE3426691A1
Application number: DE19843426691
Authority: DE
Inventors: Alan Cecil Portsmouth Hampshire Lane
Original assignee: Crane Packing Ltd
Current assignee: Crane Packing Ltd
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS6040870A; SE8403778D0; GB8319870D0; FR2549565A1; SE8403778L

Description

lltUll\c WUnuiMU iviXMt vinurL .Vertreter ceim tKA «j—

/"* O ^{; :} · '--"-D,pl-Ing H Tiedtkc I

- URAMS - OTRUir \.^: "&l-Chem. G Buhimg

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing P Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

^ A 9 R R Q 1 -4- Dipl.-lng. K. Grams

0 «+ L U U Ό I Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2 Tel.: 0 89-53 96 53 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München 19. JuLi 1984

DE 4097/case PP1485 CRA

Crane Packing Limited Slough, Großbritannien

Mechanische GIeitringdichtungen *

Die Erfindung bezieht sich auf mechanische GLeitringaichtungen.

Erfindungsgemäß umfaßt eine mechanische GLeitringdichrung zur Bildung einer fLuiddichten Abdichtung zwischen einen Paar von relativ zueinander rotierenden Bauteilen, die einen bezüglich zu einem ersten der Bauteile axial festen und abgedichteten Sitz und die ein axial bewegliches ringfcrrriges dem zweiten Bauteil zugeordnetes G I eitringdichtungselement hat, die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 .

Um den Zusammenbau und die Wartung des G I eitringdichtungselements zu erleichtern, kann die Umfangsnut in dem zweiten Bauteil durch eine in Umfangsrichtung gehende Ausnehmung am Ende dieses Bauteils und einen Klemmring gebildet sein, der an das Ende des Bauteils geschraubt ist.

Um auch den Austausch zu erleichtern, kann der elastomere Ring so geteilt sein, daß er um die koaxialen Bauteile mon-

F/23

D'<">dni» Bank iMuncnem Klo 3939844 Uk -.'·.< · c b.nk iVun^w. κ|.> 2Sb <"Ό P."!«:-.'!·.a— '.'.,-;"!.' «· '.".-i^-H -

tiert werden kann, ohne daß diese auseinandergebaut werden müssen.

Die Federkonstante und der Betrag der axialen von dem erfindungsgemäßen Ring aus elastomere ir, Werkstoff zugelassenen Bewegung hängt natürlich von den Eigenschaften des Elastomers, den Abmessungen des Rings und dem Abstand der koaxialen Bauteile ab. Bei einem gegebenen Ring kann die Federkonstante der Baueinheit das Vielfache der Federkon-

^q stante eines einzigen Rings betragen, indem mehrere einzelne Elemente verwendet werden. Alternativ kann bei der Verwendung von- gleichen elastomeren Ringen die Feder konstante verringert und die zugelassene axiale Bewegung erhöht werden, indem mehrere dieser Ringe nebeneinander in

ic ein einziges Paar gegenüberliegender Nuten gelegt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße mechanisehe Gleitringdichtung ■für die Schraubenwelle eines Schiffes,

Fig. 2 eine Abänderung der Dichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausfüh rungs fön cQr e rf i ndungsge^äßen mechanischen Gleitringdichtung, und

Fig. 4 eine weitere Ausfuhrungsfor^ ;er e ^ τ i η α u η g s g e - 3 ß e <-. G I e i t r i ngd i chtung.

Die in Fig. 1 dargestellte- Dichtung ist zwischen einer SchraubennabenwuIst 10, die an einer Schraubenwelle 11 angebracht ist, und einem Führungsrohr 12 angeordnet, durch das die Schraubenwelle 11 geht. Mittels einer Reihe von

-Ο

j^ unter Wi nke Labs t and stehenden Schrauben 14 ist ein (Dichtungs-)Sitz 13 an der SchraubennabenwuLst 10 befestigt und dreht sich zusammen mit der Schraube.

c Ein GLeitringdichtungseLernent 15, das ein auf einem Trägerring 17 montiertes Dichtungselement 15a umfaßt, wird axiaL mitte Ls eines O-Rings 16 in dichtende Beaufschlagung gegen den Sitz 13 gedrückt. Der O-Ring 16 sitzt zwischen dem Trägerring 17 und einem koaxiaL äußeren - _. Gehäuse 18, das an dem Führungsrohr 12 durch eine Reihe von im WinkeL abstand stehenden Schrauben 19 befestigt ist. In den gegenüberliegenden Flächen des Trägerrings 17 und des äußeren Gehäuses 18 sind zur Aufnahme des O-Rings 16 Umfangsnuten 20, 21 ausgebildet.

Diese Nuten 20, 21 sind in dem Trägerring 17 bzw. dem äußeren Gehäuse 18 so positioniert bzw. ausgerichtet, daß sie sich im Bereich zulässiger Verschleißgrenzen für das GLeitringdichtungseIement 15 überlappen, wobei jedoch

die Nut 20 relativ zur Nut 21 in Richtung des Führungs-ZO

rohrs 12 versetzt ist. Auf diese Weise wird der O-Ring

16, der zwischen dem Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 in der Nut 20, 21 angeordnet ist, verformt, so daß die Scherspannung eine axiale Kraft zwischen dem Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 bewirkt, die den 25

Trägerring axial gegen den Sitz 13 preßt und so eine dichtende Beaufschlagung zwischen dem Sitz 13 und dem G Leitringdichtungse lement 15 aufrecht erhält.

Die Nut 21 in dem äußeren Gehäuse 18 wird durch eine Aus-30

nehmung am Ende des äußeren Gehäuses 18 sowie einen Klemmring 22 gebildet, der an das Ende des äußeren Gehäuses 18 mittels einer Reihe von im WinkeI abstand stehenden Schrauben 23 geschraubt ist. Hierdurch kann der

O-Ring 16 fest in der Nut 21 geklemmt und auch axial in 35

"-Ί- DE 4 09 7

■γ einem gewissen Maß zusammengedrückt werden, so daß er sich radial in die gegenüberliegende Nut 20 in dem Tragei— ring 17 erstreckt. Somit ist der O-Ring 16 dazwischen fest angeordnet und auch in dichtender Beaufschlagung

ρ- mit dem Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 gehalten, wodurch dazwischen eine zweite Dichtung ausgebildet ist.

Der O-Ring 16 kann ferner durch Entfernen des Klemmrings - ~ 22 ersetzt werden. Um den Austausch des O-Rings 16 ohne Entfernung der Schraube zu ermöglichen, kann ein geteilter O-Ring verwendet werden, wobei auch der Klemmring 22 geteilt sein kann. In diesem Fall muß jedoch darauf geachtet werden, daß die zweite Dichtung zwischen dem

._ Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 zuverlässig Io

aufrechterhalten ist. *

Neben der Ausübung einer Axialkraft auf das Gleitringdichtungselement 15, bringt der beschriebene O-Ring 16

auf dieses einen Radialdruck auf, wodurch eine äußerst 20

stabile Anordnung gebildet ist.

Die Federkonstante des O-Rings 16 hängt von der Zusammensetzung des Gummis ab. Sie kann folglich erhöht oder

verringert werden, indem die Gummizusammensetzung geän-25

dert wird. Alternativ kann bei der Verwendung der gleichen Zusammensetzung für den O-Ring 16 die Federkonstante der Anordnung erhöht werden, inden zwei oder mehr einzelne O-Ringe 16 verwendet werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform sind zwei Nuten 20 in dem Trägerring 17 mit axialem Abstand ausgebildet. Ein Abstandsring 30 ist zwischen den Klemmring 22 und das Ende des äußeren Gehäuses 18 eingesetzt, um in diesem zwei

-Sr- ■- Dt 40

£426691

Nuten 21 zu begrenzen, die mit den Nuten 20 zusammenwirken. Wie bei der Ausführungs form gemäß Fig. 1 ist jedes Nutenpaar 20, 21 so angeordnet, daß es sich überlappt, wobei die Nut 20 in dem Trägerring 17 in Richtung des Führungsrohrs 12 relativ zur Nut 21 in dem äußeren Gehäuse 18 versetzt ist. Durch diese Anordnung ist die Federkonstante verdoppelt, wobei auch die zweite Dichtung zwischen dem Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 sowie die radiale Verspannung bzw. Beaufschlagung des. Gleit- ^q ringdichtungseIements 15 verstärkt ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Dichtung wird ein GleitringdichtungseIement 40 mittels einem Paar von 0-Ringen 43 axial zur Dichtungsbeaufschlagung gegen einen Sitz 42

iK gepreßt. Die 0-Ringe 43 sind radial nebeneinander angeordnet, wobei der eine zwischen der äußeren Umfangsf I äehe des Trägerrings 41 des GIeitringdichtungse I ements 40 und einem koaxial äußer en ' Gehäuse 44 und der andere zwischen der inneren UmfangsfIäche des Trägerrings 41 und einem

2Q inneren koaxialen Gehäuse 45 liegt. Inneres und äußeres Gehäuse 44, 45 sind aus koaxialen zylindrischen Flanschvorsprüngen an einem ringförmigen Bauteil gebildet, das mittels einer Reihe von im Winke I abstand stehenden Schrauben (nicht gezeigt) an einem feststehenden Gehäuse 46 befestigt sein kann.

Im äußeren Umfang des Trägerrings 41 und des äußeren Gehäuses 44 sowie dem inneren Umfang des Trägerrings 41 und des inneren Gehäuses 45 sind gegenüberliegende Paare von Umfangsnuten 47, 48 zur Aufnahme der 0-Ringe 43 auf die gleiche Art und Weise wie in den Fig. 1 und 2 ausgebildet Die 0-Ringe 43, die das GIeitringdichtungse I ement 40 in dichtende Beaufsehlaung gegen den Sitz 42 drücken und radiale Verspannung vorsehen, bilden dadurch auch eine fluiddichte Kammer 49 zwischen dem Trägerring 41 und d e ~

Dt AO

£426691

Bauteil, das das innere und äußere Gehäuse 4 4, 45 bildet. Für diese Kammer 49 kann ein Einlaß 50 vorgesehen sein, so daß Luft oder Fluid unter Druck zugeführt werden kann, um die axiale Kraft auf das GIeitringdichtungseIement 41 zu erhöhen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine begrenzte axiale Bewegung durch die einzeln montierten O-Ringe 16 43 zugelassen. Diese Bewegung ist durch das Ausmaß t> e grenzt, indem die O-Ringe verformt werden, ohne dabei "aus den Nuten in den Flächen der gegenüberliegenden Bauteile zu kommen. Diese Bewegung hängt von den Eigenschaften des Elastomers, aus dem der O-Ring gefertigt ist, und den Abmessungen des O-Rings, der Nuten und des Abstands zwischen den Bauteilen ab. Dennoch kann bei der Verwendung von "Standard"-O-Ringen der Betrag der axialen Be-* wegung erhöht und gleichzeitig die Federkonstante verringert werden, indem mehrere O-Ringe nebeneinander in einem Paar gegenüberliegender Nuten angeordnet sind, wie , Fig. 4 zeigt.

Die Dichtung gemäß Fig. 4 hat ähnlichen Aufbau wie die-' jenige in Fig. 1. Die Nuten 60 und 61 sind jedoch verbreitert, so daß zwei O-Ringe 62, 63 zwischen dem Trägerring 17 und dem äußeren Gehäuse 18 nebeneinander angeordnet werden können. Die durch diese 0-Ringe 62, 63 erzeugt Axialkraft wirkt zwischen dem hinteren Rand der Nut 61 in dem äußeren Gehäuse 18 und den vorderen Rand der Nut 60 in dem Trägerring 17. Der obere Abschnitt des vorderen O-Rings 62 ist federnd durch den hinteren· 0-Ring 63 abgestützt, während der untere Abschnitt des hinteren O-Rings 63 federnd durch den vorderen O-Ring abgestützt ist. Folglich ist bei gegebenem Versatz der Nuten 60, 61 die Verzerrung bzw. Verformung der O-Ringe 62, 63 geringer als bei den in den Fig. 1 bis 3 darge-

_1£ «4426691

stellten Fällen, bei denen einzelne O-Ringe verwendet

sind.. Diese Anordnung läßt folglich eine größere axiale Bewegung zu und bringt eine verringerte Federkonstante mit sich.
5

Die Federkonstante ist nämlich umgekehrt proportional zur Anzahl der innerhalb des Paars der gegenüberliegenden Nuten angeordneten O-Ringe. Folglich können geringere Federkonstanten und größere axiale Bewegungen erreicht werden, indem die Anzahl der O-Ringe noch weiter erhöht wird.

Verschiedenste Abänderungen können durchgeführt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. 15

Obwohl beispielsweise bei den obigen Aus f üh rungs f ο rrnen, O-Ringe aus Gummi verwendet sind, können elastomere Elemente mit beliebigem Querschnitt herangezogen werden.

Während bei den obigen Ausführungsfοrmen das Gleitringdichtungselement aus einem Dichtungselement und einem getrennten Trägerring aufgebaut ist, was normalerweise erforderlich ist, wenn das Dichtungselement aus einem relativ brüchigen Werkstoff wie z.B. Kohlenstoff gefertigt ist, kann das Gleitringdichtungselement bei widerstandsfähigeren Werkstoffen, wie z.B. gesinterten, hitzeoeständigen Werkstoffen, monolitisch, d.h. einstückig sein.

Offenbart ist eine mechanische Gleitringdichtung, die einen bezüglich eines ersten Bauteils axial Testen und abgedichteten Sitz und ein axial bewegliches ringförmiges Gleitringdichtungselement umfaßt, das einem zweiten Bauteil zugeordnet ist; sie weist ein oder mehrere elastomere Ringe auf, die in gegenüberliegenden Nuten in UmfangsfIächen des GLeitringdichtungseIements und seines

-Vl- ' " DE A

zugeordneten Bauteils angeordnet sind, wobei die Ringe in Sc_herrichtung verspannt sind und dadurch das Gleitring· dichtungselement axial in dichtende Beaufschlagung gegen den Sitz drücken und auch als eine zweite Dichtung zwischen dem GIeitringdichteIement und seinem zugeordneten Bauteil dienen.

£426691

stellten Fällen, bei denen einzelne O-Ringe verwendet

sind.. Diese Anordnung läßt folglich eine größere axiale Bewegung zu und bringt eine verringerte Federkonstante mi t s i ch .
5

Obwohl beispielsweise bei den obigen Ausführungsformen, O-Ringe aus Gummi verwendet sind, können elastomere Elemente mit beliebigem Querschnitt herangezogen werden.

Während bei den obigen Ausführungs formen das Gleitringdicht ungse lement aus einem Dichtungselement und einem getrennten Trägerring aufgebaut ist, was normalerweise erforderlich ist, wenn das Dichtungselement aus einem relativ brüchigen Werkstoff wie z.B. Kohlenstoff gefertigt ist, kann das GIeitringdichtungseIement bei widerstandsfähigeren Werkstoffen, wie z.B. gesinterten, hitzeoeständigen Werkstoffen, monolitisch, d.h. einstückig sein.

Offenbart ist eine mechanische Gleitringdichtung, die einen bezüglich eines ersten Bauteils axial festen und abgedichteten Sitz und ein axial bewegliches ringförmiges Gleit ringdichtungselement umfaßt, das einem zweiten Bauteil zugeordnet ist; sie weist ein oder mehrere elastomere Ringe auf, die in gegenüberliegenden Nuten in Umfangsflächen des Gleitringdichtungselements und seines

-·ίΙ~ " ' DE A097

zugeordneten Bauteils angeordnet sind, wobei die Ringe in ScJieinrichtung verspannt sind und dadurch das Gleit ringdichtungselement axial in dichtende Beaufschlagung gegen den Sitz drücken und auch als eine zweite Dichtung zwischen dem GIeitringdichte I ement und seinem zugeordneten Bauteil d i enen.

Claims

TeDTKE - BüHLlNG - KlNNE -. GrUPJ= .... .. JKSSSKSÄ

GQ ^; - ^{: :} -" - --. :Dinl.-lng. H.Tiedtke

RAMS " OTRU[F- -..· ; -.,- Dipl.-Chem. G. Buhling

Dipl.-Ing. R. Kinne

Q / 0 C C Q 1 ^Dipl*^ln9' ^{R GrUPe}

J 4 I D D 9 I Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20240: 8000 München 2

Tel.: 0 89-5396 53 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: O 89 - 537377 cable: Germaniapatent Münchei

19. Juli 1984 DE 4097/case PP1485CRA

Patentansprüche

1 .J Mechanische Gleitringdichtung zur Bildung einer f lui cJtnchten Abdichtung zwischen einem Paar relativ zueinander rotierender Bauteile, mit einem bezüglich zu einem ersten der Bauteile axial festen und abgedichteten Sitz und mit einem axial beweglichen ringförmigen dem zweiten Bautei I zugeordneten G Lei t ri ngd i chtungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil

(12) einen Wandungsabschnitt (18, 22) hat, der koaxial mit dem G Leitringdichtungselement (15) ist und dieses axial überlappt, daß die gegenüberliegenden Flächen des Gleitringdichtungselements (15) und des Wandungsabschnitts (18, 22) mit Umfangsnuten (20, 21) versehen sind, wobei die Nuten (20, 21) zueinander versetzt sind, dieser Versatz jedoch innerhalb der Verschleißgrenzen der Dichtungsflächen des Sitzes (13) und des Gleitringdichtungselements (15) liegt, wobei die Nut (21) in dem Wandungsabschnitt (18, 22) in Richtung des Sitzes

(13) relativ zur Nut (20) im Gleitringdichtungselement (15) versetzt ist, und daß ein Ring.(16) aus elastomerem Werkstoff zwischen dem Gleitringdichtungselement (15) und dem Wandungsabschnitt (18, 22) in die gegenüberliegenden Nuten (20, 21) eingreifend eingesetzt ist und unter einer Scherspannung eine Axialkraft ausübt, die das Gleitringdichtungselement (15) in dichtender Beaufschlagung gegen den Sitz (13) drückt, wobei der Ring

Dr«(dn*r Bank (München) KIo. 3939844 Deutsch« Bank (München) KIo 2861060 Postscheckamt (München) Klo 670-43-804

(16) aus elastomerem Werkstoff auch eine zweite Dichtung zwischen dem GLeitringdichtungseLement (15) und dem zweiten BauteiL (12) biLdet.

2. G Leitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (60, 61) in den gegenüber Liegenden Flächen des Wandungsabschnitts (18, 22) und des G LeitringdichtungseLements (15) zur Aufnahme von mehreren Ringen (62, 63) aus elastomerem Werkstoff, die axial aneinander anstoßen, angeordnet sind.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von gegenüberliegenden Nuten (20, 21) in den gegenüberliegenden Flächen des Wandlungsabschnitts (18, 22) und des G Leitringdichtungselements (15) vorgesehen sind, wobei zumindest ein Ring * (16) aus elastomerem Werkstoff in jedem Paar der gegenüberliegenden Nuten (20, 21) vorgesehen ist.

4. Gleitringdichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite BauteiL (46) mit koaxialen Wandungsabschnitten (44, 22; 45, 22) versehen ist, die das GLeitringdichtungseLement (40) nahe bei seiner inneren bzw. äußeren Fläche überlap pen, daß Paare von gegenüberliegenden Nuten (47, 43) zwischen jedem benachbarten Paar von Flächen und daß Ringe (43) aus eLastomerem Werkstoff in diesen Paaren von Nuten (47, 48) vorgesehen sind, wodurch eine fluiddichte Kammer (49) zwischen dem GLeitringdichtungseLement (40) und seinem zugeordneten BauteiL (46) ausgebildet ist, die zur Erhöhung der Axialkraft auf das GLeitringdichtungseLement (40) unter Druck gesetzt, werden kann.

5. G Leitringdichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut

10 15 20

-3- DE 40973426691

(21; 48; 61) in dem Wandungsabschnitt (18, 22; 44, 22) de-s zweiten Bauteils (12; 46) durch eine Umfangsausnehmung und einen wegnehmbaren Klemmring (22) begrenzt ist.

6. Gleitringdichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16; 43; 62, 63) aus elastomerem Werkstoff geteilt ist.

25 30 35