DE3534452A1 - Ruehrwerksdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksdichtung, insbeson­ dere doppelt wirkende Gleitringdichtung, die zwischen einer üblicherweise vertikal verlaufenden Rührwerkswelle und einem diese konzentrisch umgebenden Gehäuse angeord­ net ist, wobei die Dichtung mindestens eine aus Gleit- und Gegenring gebildete Dichtstelle aufweist, Gleit- und Gegenring statisch gegenüber den sie umgebenden Bauteilen abgedichtet sind, im Bereich der Dichtung mindestens ein in axialer Richtung wirkendes Federelement vorgesehen ist, daß gegebenenfalls wellenseitig eine Wellenhülse an­ geordnet ist, und daß sich gehäuseseitig ein Sperrflüs­ sigkeitszufluß befindet.

Auf Seite 149ff des Fachbuches "Axiale Gleitringdichtun­ gen" von Dr.-Ing. Eberhard Meyer, erschienen im VDI-Ver­ lag im Jahre 1965, sind unter anderem als Sonderkonstruk­ tionen auch Rührwerksdichtungen der angesprochenen Gat­ tung offenbart. Diese können sowohl einfach- als auch doppelt wirkend ausgebildet sein. Die Rührwerksdichtung besteht in der Regel aus mindestens einem Gleitring, min­ destens einem Gegenring, einer Wellenhülse, einem Zufluß für eine Sperrflüssigkeit sowie Federelementen zur Erzeu­ gung der axialen Dichtkraft. Gleitring, Gegenring und Wellenhülse sind auf einer vertikal verlaufenden Rühr­ werkswelle angeordnet und gegenüber den sie umgebenden Bauteilen mittels O-Ringen abgedichtet. Der Druck der Sperrflüssigkeit liegt üblicherweise um 1 bis 3 bar höher als der abzudichtende Mediumsdruck im Behälter.

Nachteilig an einer solchen Konstruktion ist, daß durch Ablagerungen aus dem Medium im Behälterinneren, durch quellende Einflüsse des Mediums und notwendige enge Tole­ ranzen ein Blockieren der Dichtung an den O-Ring-Dicht­ stellen eintreten kann. Die Reinigungsmöglichkeit wird bei Verwendung von O-Ringen durch enge Spalte und Hinter­ schneidungen darüberhinaus noch erschwert.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine im gattungsgemäßen Teil des Hauptpatentanspruches beschrie­ bene Rührwerksdichtung konstruktiv dahingehend zu verbes­ sern, daß die Funktionssicherheit bei gleichzeitiger Er­ höhung der Lebensdauer gesteigert wird. Gleichzeitig soll auch bei Rührwerksdichtungen, die ohne Wellenhülsen aus­ gerüstet sind, sichergestellt werden, daß sie ohne größe­ ren Aufwand und bei gleichbleibender Abdichtgüte in ein­ facher Weise montiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleitring mediumseitig über einen Balgen aus elasti­ schem Werkstoff mit der Wellenhülse verbunden ist, und daß gleitringseitig aus dem Balgen ein umlaufendes, im wesentlichen radial sich erstreckendes und an der Rühr­ werkswelle anliegendes Dichtelement herausgeformt ist.

Alternativ dazu ist in einem Nebenanspruch eine Rühr­ werkswelle angesprochen, die keine Wellenhülse aufweist. Hier wirkt der Gleitring ebenfalls mit einem Balgen zu­ sammen, dessen Haftteil sich jedoch nicht - wie vorab an­ gesprochen - auf der Wellenhülse, sondern unmittelbar auf der Welle verdrehsicher abstützt, und daß auch hier me­ diumseitig aus dem Balgen ein an der Welle anliegendes zusätzliches Dichtelement angeformt ist.

Beide Lösungen basieren auf der gleichen Aufgabenstel­ lung. Anstelle der sonst üblichen O-Ringe werden nunmehr Formteile aus elastomeren Werkstoffen oder aber geeigne­ ten Kunststoffen verwendet. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

Bedingt durch die flexible Aufhängung des Gleitringes, können Taumelbewegungen der Rührwerkswelle beziehungs­ weise Winkelfehler derselben ausgeglichen werden. Die Verschiebestelle Gleitring-O-Ring-Wellenhülse entfällt. Dadurch wird die angesprochene Blockierungsmöglichkeit unterdrückt sowie der Verschleiß an der Welle und der Wellenhülse wird vermieden beziehungsweise erheblich reduziert. Ferner ist ein Ausgleich des Kraftverlustes bei zwangsläufig auftretendem Gleitflächenverschleiß durch eine elastische Verformung der Membranmasse des Balgens gewährleistet. Durch die so geschaffene zusätz­ liche Dichtstelle wird das Eindringen des Sperrmediums und/oder des abzudichtenden Mediums in die vorhandene Trennspalte sicher verhindert, wodurch der Spaltkorrosion in diesen Bereichen entgegengewirkt wird.

Vorzugsweise ist das Dichtelement einstückig aus dem Bal­ gen herausgeformt und liegt unter radialer Vorspannung an der Welle an.

Bei Rührwerksdichtungen, die mit einer Wellenhülse ver­ sehen sind, ist das Dichtelement im wesentlichen axial, vorzugsweise in Richtung auf die Wellenhülse, abgebogen.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist die Wel­ lenhülse mit einer umlaufenden Nut versehen, die zur Auf­ nahme des freien Endes des axial abgebogenen Dichtelemen­ tes dient, welches vorzugsweise verdickt ausgebildet ist. Der verdickte Bereich kann dann in eine mit einem Radial­ ansatz versehene Nut der Wellenhülse eingedrückt werden. Um die Abdichtung sowie die Stabilität des Dichtelementes im Bereich der Wellenhülse weiter zu verbessern, wird darüberhinaus vorgeschlagen, daß der im wesentlichen ra­ dial sich erstreckende Bereich des Dichtelementes bündig an der gleitringseitigen Stirnfläche der Wellenhülse an­ liegt. Anstehende Drücke oder Druckabfälle führen somit zu keiner Beschädigung des Balgens.

Sowohl das Dichtelement als auch der Balgen beziehungs­ weise dessen Haftteil können mittels geeigneter, radial wirkender Spannelemente gegenüber der Wellenhülse oder der Welle festgelegt werden. Ebenfalls denkbar ist, den gleitringseitigen Balgenbereich gegenüber der zugehörigen Umfangsfläche des Gleitringes mittels gleichartiger oder ähnlicher Spannelemente festzulegen.

Bei Verwendung einer koppelt wirkenden Gleitringdichtung als Rührwerksdichtung sind üblicherweise zwei Balgen vor­ gesehen, von denen mindestens einer, nämlich vorzugsweise der mediumseitige, mit dem erfindungsgemäßen Dichtelement versehen ist, und daß die Balgen, sich axial aneinander beziehungsweise an weiteren Bauteilen der Dichtung ab­ stützend, sich in Richtung des jeweils zugehörigen, axial beabstandeten Gleitringes erstrecken. Vorzugsweise sind die Balgen durch ein die Federelemente aufnehmendes Bau­ teil beabstandet, wobei das Bauteil etwa auf halber axia­ ler Höhe mit einem in Richtung der Welle sich erstrecken­ den Ansatz versehen ist. Das Bauteil selber ist etwa auf halber axialer Höhe zwischen den die Gleitringe aufneh­ menden Balgen angeordnet.

Rührwerksdichtungen, die mit einer Wellenhülse versehen sind, werden in der Regel so montiert, daß die Bauteile der Dichtung auf die Wellenhülse aufgeschoben und zumin­ dest reibschlüssig mit dieser verbunden werden. Dann wird die Wellenhülse, ein Hilfsmittel bildend, mittels geeig­ neter Montagewerkzeuge auf die Welle aufgedrückt und ge­ gen axiales Verrutschen gesichert.

Wie eingangs schon angesprochen, ist die Verwendung von Wellenhülsen mit einer Reihe von Problemen behaftet. Ins­ besondere durch auftretende Spaltkorrosion kann eine De­ montage der Dichtung sich dadurch erheblich verteuern, daß die durch Korrosion beschädigten Teile entweder kom­ plett ausgetauscht oder nachgearbeitet werden müssen. Im letzteren Fall treten unter Umständen bei der neuen Mon­ tage Toleranzprobleme auf, die im Betriebszustand einen noch schnelleren Verschleiß nach sich ziehen.

Rührwerksdichtungen ohne Wellenhülse sind aufgrund der fehlenden Stabilität nur sehr schwer zu montieren, ins­ besondere sind die Gleit- und Gegenringe nur unter großem Aufwand lagerichtig zueinander auszurichten. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird ferner vorgeschlagen, daß ein im wesentlichen winkelförmiges Montagewerkzeug verwendet wird, welches wellenseitig die Gleitringdichtung zen­ trisch aufnimmt, während der Radialschenkel des Montage­ werkzeuges an der Stirnfläche des Gehäuses anliegt. Vor­ zugsweise liegt der Axialschenkel des Montagewerkzeuges am luftseitigen Balgen an, und zwar im Bereich der Welle. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Rühr­ werksdichtung zusammen mit dem Gehäuse in einem Arbeits­ gang auf die Rührwerkswelle aufschiebbar ist. Somit wird eine leicht zu handhabende, alle Bauteile lagerichtig zu­ einander haltende Einrichtung gebildet.

Üblicherweise werden Montagewerkzeuge nach erfolgter Mon­ tage wieder entfernt und unter Umständen - je nach Anwen­ dungsfall - vernichtet. Ist die Rührwerksdichtung mon­ tiert, so wird ein zusätzlicher Deckel benötigt, der ein luftseitiges Eindringen von Schmutz, Verunreinigungen oder dergleichen in den Bereich der luftseitigen Gleit­ ringdichtung verhindern soll. Um dieses weitere Bauteil einzusparen, wird vorgeschlagen, den Radialschenkel des Montagewerkzeuges als Abschlußdeckel zu verwenden, indem dieser mit dem Gehäuse verbunden wird. Somit bildet das Montagewerkzeug gleichzeitig den luftseitigen Abschluß­ deckel der Rührwerksdichtung. Da sich der Axialschenkel des Montagewerkzeuges an dem Balgen abstützt, kann even­ tuell von außen eindringender Staub oder dergleichen le­ diglich bis in den Balgenbereich vordringen. Weitere zu­ sätzliche Dichtelemente, wie zum Beispiel Radial-Wellen­ dichtringe oder dergleichen, können somit ebenfalls ent­ fallen.

Die gewählte Konstruktion bietet gegenüber dem Stand der Technik eine wesentlich größere Funktionssicherheit durch folgende Merkmale:

Die Dichtung ist sowohl von der Sperrflüssigkeit als auch von der Mediumseite (Produktseite) her hydraulisch bela­ stet. Gegenüber bekannten Ausführungen hebt die produkt­ seitige Gleitringdichtung auch bei Abfall des Sperrflüs­ sigkeitsdruckes nicht ab. Im eingebauten Zustand der Gleitringdichtung ist die Membranzone des Balgens so ein­ gestellt, daß die aus dem Kräfteparallelogramm resultie­ renden Kraftkomponenten vornehmlich in radialer Richtung wirken. Dadurch ist eine genauere Vorbestimmung der Gleichflächenbelastung möglich, weil nur die Kräfte der Federelemente wirksam werden. Bei axialem Verschleiß der Gleitflächen nimmt die Axialkraftkomponente aus der Mem­ branzone zu, so daß der Kraftabfall der Federelemente teilweise eliminiert wird. Die unter hohem Sperrdruck stehende Membran des Balgens der luftseitigen Gleitring­ dichtung kann sich an der Rückseite des Gleitringes ab­ stützen. Das gleiche gilt für die produktseitige Dichtung bei Ausfall des Behälterdruckes. Die Mantelfläche des Formteiles ist größer als die vom Sperrdruck beaufschlag­ te Stirnfläche, so daß eine axiale Verschiebung nicht möglich ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 konstruktiv unterschiedliche Rühr­ werksdichtungen mit Wellenhülsen,

Fig. 3 eine Rührwerksdichtung mit Montagewerkzeug ohne Wellenhülse.

Da die Fig. 1 und 2 Rührwerksdichtungen mit teilweise gleichen Bauteilen zeigen, sind diese auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Rührwerksdichtungen bestehen im wesentlichen aus fol­ genden Bauteilen:

Eine mit der Welle 1 durch eine Klemmverbindung 2 verbun­ dene Wellenhülse 3 ist über einen O-Ring 4 luftseitig ab­ gedichtet. Radial außerhalb der Welle 1 ist konzentrisch dazu ein mit dem Rührwerksbehälter 5 verbundenes Gehäu­ se 6 angeordnet. Radial zwischen der Wellenhülse 3 und dem einen Zufluß 7 für eine Sperrflüssigkeit aufweisenden Gehäuse 6 erstrecken sich jeweils zwei Gleitringe 8, 9 so­ wie zwei Gegenringe 10, 11. Die Gleitringe 8, 9 sind ela­ stisch im Balgen 12, 13 gehalten, die wiederum über Spann­ elemente 14, 14′ auf der Wellenhülse 3 festgelegt sind. Fig. 1 zeigt, daß die Balgen 12, 13 sich axial aneinander abstützen 15. Die Balgen 12, 13 gemäß Fig. 2 werden durch ein etwa mittig zwischen denselben angeordnetes Bauteil 16 axial beabstandet. Zu diesem Zweck ist ein radialer Ansatz 17 vorgesehen, der etwa auf halber axialer Höhe aus dem Bauteil 16 herausgeformt ist. Gleitringseitig ist der Balgen 12, 13 mittels radial wirkender Spannelemen­ te 18, 18′ festgelegt. Axial wirkende Federelemente 19, 19′ sorgen für die notwendige axiale Anpreßkraft der Gleit­ ringe 8, 9 an die Gegenringe 10, 11. Die Wellenhülse 3 ist mediumseitig M mit einer umlaufenden Nut 20 versehen. Aus dem Balgen 13 ist einstückig ein zusätzliches Dichtele­ ment 21 herausgeformt, welches wellenseitig etwa axial in Richtung der Wellenhülse 3 abgebogen ist. Das freie En­ de 22 ist verdickt ausgebildet und greift mit diesem Be­ reich 22 in die Nut 20 ein. Die Nut 20 selber wird durch einen stirnseitigen Radialansatz 23 an der Wellenhülse 3 begrenzt. Um hier eine gute Abdichtung zu gewährleisten, liegt das Dichtelement 21 unter radialer Vorspannung an der Rührwerkswelle 1 an.

Fig. 3 offenbart ebenfalls eine Rührwerksdichtung, die im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht:

Zwei Gleitringen 24, 24′, zwei Gegenringen 25, 25′, zwei Balgen 26, 26′, mehreren Federelementen 27, radial wirken­ den Spannelementen 28, 28′, 29, 29′, einem die Federelemen­ te 27 aufnehmenden, die Balgen 26, 26′ axial beabstanden­ den Bauteil 30, einem Gehäuse 31 mit Sperrflüssigkeitszu­ fluß 32 sowie einem Sprengring 33. Diese Rührwerksdich­ tung weist im Gegensatz zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Dichtungen keine Wellenhülse auf, die somit kein Montagehilfsmittel bildet. Um eine derartige Rühr­ werksdichtung jedoch auch ohne größere Probleme montieren zu können, wird ein separates Montagewerkzeug 34 verwen­ det. Dieses besitzt einen etwa rechtwinkligen Quer­ schnitt. Der Axialschenkel 35 des Montagewerkzeuges 34 nimmt die Rührwerksdichtung zentrisch auf, während dessen Radialschenkel 36 an der Stirnfläche 37 des Gehäuses 31 anliegt und gegenüber diesem zentriert ist. Mit Hilfe des Montagewerkzeuges 34 kann die Rührwerksdichtung zusammen mit dem Gehäuse 31 in einem Arbeitsgang montiert werden, wobei sich das freie Ende 38 des Axialschenkels 35 am wellenseitigen Balgen 26′ abstützt. Das Montagewerk­ zeug 34 wird nach erfolgter Montage der Rührwerksdichtung nicht, wie sonst üblich, entfernt, sondern dient gleich­ zeitig als luftseitiger Abschlußdeckel für die Dichtung und wird im Bereich des Radialschenkels 36 durch Ver­ schraubung 39 mit der Stirnfläche 37 des Gehäuses 31 ver­ bunden. Analog zu den Fig. 1 und 2 ist an dem medium­ seitigen Balgen 26 axial ein lippenförmiges Dichtele­ ment 40 einstückig angeformt, welches eine zusätzliche Dichtstelle bildet, d. h. ein Eindringen des abzudichten­ den Mediums zwischen Balgen 26′ und Welle 1 verhindert.

Claims (17)

1. Rührwerksdichtung, insbesondere doppelt wirkende Gleitringdichtung, die zwischen einer üblicherweise vertikal verlaufenden Rührwerkswelle und einem diese konzentrisch umgebenden Gehäuse angeordnet ist, wo­ bei die Dichtung mindestens eine aus Gleit- und Ge­ genring gebildete Dichtstelle aufweist, Gleit- und Gegenring statisch gegenüber den sie umgebenden Bau­ teilen abgedichtet sind, im Bereich der Dichtung mindestens ein in axialer Richtung wirkendes Feder­ element vorgesehen ist, daß wellenseitig eine Wel­ lenhülse angeordnet ist, und daß sich gehäuseseitig ein Sperrflüssigkeitszufluß befindet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleitring (9, 10) mediumseitig über einen Balgen (12, 13) aus elastischem Werkstoff mit der Wellenhülse (3) verbunden ist, und daß gleitringseitig aus dem Balgen (12, 13) ein umlaufen­ des, im wesentlichen radial sich erstreckendes und an der Rührwerkswelle (1) anliegendes Dichtele­ ment (21) angeformt ist.

2. Rührwerksdichtung, insbesondere doppelt wirkende Gleitringdichtung, die zwischen einer üblicherweise vertikal verlaufenden Rührwerkswelle und einem diese konzentrisch umgebenden Gehäuse angeordnet ist, wo­ bei die Dichtung mindestens eine aus Gleit- und Ge­ genring gebildete Dichtstelle aufweist, Gleit- und Gegenring statisch gegenüber den sie umgebenden Bau­ teilen abgedichtet sind, im Bereich der Dichtung mindestens ein in axialer Richtung wirkendes Feder­ element vorgesehen ist, und daß sich gehäuseseitig ein Sperrflüssigkeitszufluß befindet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleitring (24, 24′) mit einem Balgen (26, 26′) zusammenwirkt, dessen Haftteil ver­ drehsicher auf der Rührwerkswelle (1) befestigt ist, und daß mediumseitig aus dem Balgen (26′) ein an der Welle (1) anliegendes Dichtelement (40) angeformt ist.

3. Rührwerksdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (21, 40) ein­ stückig aus dem Balgen (13, 26′) herausgeformt ist.

4. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (21, 40) unter radialer Vorspannung an der Welle (1) anliegt.

5. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (21) wel­ lenseitig im wesentlichen axial abgebogen ist.

6. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenhülse (3) mit einer umlaufenden Nut (20) zur Aufnahme des freien Endes (22) des Dichtelementes (21) versehen ist.

7. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (22) des axial abgebogenen Dichtelementes (21) verdickt aus­ gebildet ist.

8. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Bereich (22) in eine mit einem Radialansatz (23) versehene Nut (20) der Wellenhülse (3) eindrückbar ist.

9. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen sich radial erstreckende Bereich des Dichtelementes (21) an der gleitringseitigen Stirnfläche der Wellen­ hülse (3) anliegt.

10. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (21, 40) beziehungsweise der Balgen (13, 26, 26′) mittels ra­ dial wirkender Spannelemente (14, 14′, 28, 28′) gegen­ über der Welle (1) beziehungsweise der Wellenhül­ se (3) festgelegt sind.

11. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Balgen (13, 26, 26′) ge­ genüber dem Gleitring (7, 24, 24′) mittels radial wir­ kender Spannelemente (18, 18′, 29, 29′) festgelegt ist.

12. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer dop­ pelt wirkenden Gleitringdichtung zwei Balgen (12, 13, 26, 26′) vorgesehen sind, von denen mindestens einer (13, 26′) mit einem Dichtelement (21, 40) ver­ sehen ist, und daß die Balgen (12, 13, 26, 26′), sich axial aneinander (15) beziehungsweise an weiteren Bauteilen (16, 30) der Dichtung abstützend, in Rich­ tung des jeweils zugehörigen, axial beabstandeten Gleitrings (9, 10, 24, 24′) erstrecken.

13. Rührwerksdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Balgen (12, 13, 26, 26′) durch ein das oder die Federelemente (19, 27) aufneh­ mendes, etwa mittig zwischen den Balgen (12, 13, 26, 26′) angeordnetes Bauteil (16, 30) beabstandet ist, wobei das Bauteil (16, 30) etwa auf halber axialer Höhe mit einem in Richtung der Welle (1) weisenden Ansatz (17) versehen ist.

14. Einrichtung zur Montage der Rührwerksdichtung, ins­ besondere der doppelt wirkenden Gleitringdichtung, nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein etwa win­ kelförmiges Montagewerkzeug (34), welches wellensei­ tig die Gleitringdichtung zentrisch aufnimmt, wäh­ rend der Radialschenkel (36) des Montagewerkzeu­ ges (34) an der Stirnfläche (37) des Gehäuses (31) anliegt.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß sich das freie Ende (38) des Axialschen­ kels (35) des Montagewerkzeuges (34) am luftseitigen Balgen (26) der Rührwerksdichtung axial abstützt.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerksdichtung zusammen mit dem Gehäuse (31) in einem Arbeitsgang auf die Rührwerkswelle (1) aufschiebbar ist.

17. Einrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Montagewerkzeug (34) mit dem Gehäuse (31) verbindbar ist.