DE3535444A1 - Wellenabdichtungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellenabdichtungssystem zum Trennen zweier Flüssigkeiten, insbesondere für Steven­ rohre, bestehend aus mindestens drei axial nebeneinander auf der Welle angeordneten elastomeren Lippendichtungs­ ringen.

Wellenabdichtungen aus einem Lippendichtungsring, wie sie erfolgreich zur Trennung von Gasen und Flüssigkeiten ein­ gesetzt werden, können zum Trennen unterschiedlicher Flüssigkeiten nur bedingt verwendet werden. Im am Dicht­ spalt der Dichtlippe unter Betriebsbedingungen entstehen­ den Flüssigkeitsfilm würden sich die beiden zu trennenden Flüssigkeiten miteinander vermischen und es entstünden Flüssigkeitsemulsionen. Insbesondere bei Stevenrohrab­ dichtungen, bei denen das schmierölgefüllte Stevenrohr vor eindringendem Seewasser geschützt werden muß, würden bei Verwendung eines einfachen Lippendichtungsringes Schmierölleckagen beziehungsweise Schmieröl-Seewasser- Emulsionen im Stevenrohr mit nachfolgenden Korrosions­ schäden am hinteren Stevenrohrlager entstehen.

Bei Stevenrohren ist es daher beispielsweise nach der DE-PS 12 64 187 oder der US-PS 39 02 726 üblich, zur Ab­ dichtung ein System aus mindestens drei axial nebeneinan­ der die Welle umgebenden Lippendichtungsringen zu verwen­ den. Die beiden äußeren Lippendichtungsringe dichten ge­ genüber dem Seewasser beziehungsweise dem Schmieröl des hinteren Stevenrohrlagers ab, und ihre Dichtlippen sind entsprechend den bestehenden Montagevorschriften gegen die abzudichtenden Flüssigkeiten gerichtet. Die dazwi­ schen angeordneten Lippendichtungsringe bilden zusätzli­ che Abdichtungen, allerdings müssen die zwischen den Rin­ gen liegenden Kammern zusätzlich mit Schmierölen gefüllt sein, um das Trockenlaufen und damit Verschleißerschei­ nungen an den Ringen zu verhindern, wobei nachteilig wie­ der das Problem der Trennung zweier Flüssigkeiten mit Schmierölverlusten oder Schmieröl-Seewasser-Emulsions­ bildung auftritt. Zur Abhilfe dieses Problems ist es da­ her beispielsweise nach der US-PS 44 13 829 üblich, die Schmierölräume über Kanäle miteinander zu verbinden und den Schmieröldruck in den Kammern mit dazwischengeschal­ teten Regelvorrichtungen aufeinander abzustimmen.

Solche Maßnahmen sind allerdings relativ aufwendig und kompliziert mit entsprechender Schadensanfälligkeit.

Zur Ausbildung eines optimalen Schmier- und Flüssigkeits­ films am Dichtspalt ist ferner die Montage des Lippen­ dichtungsringes mit einer zur Flüssigkeitsseite ausge­ richteten Dichtlippe erforderlich (vgl. Zeitschrift Kon­ struktion und Design, April 1983, Seiten 56 bis 60). Bei Seewasserabdichtungen ist jedoch diese Anordnung des Lip­ pendichtungsringes nachteilig, denn dann kann Seewasser in den von der Dichtlippe gebildeten Raum einfließen, und es lagern sich dort von der Schiffsschraube aufgewirbelte Schmutzpartikel ab, so daß vor allem die Spannkraft der die Dichtlippe belastenden Feder durch Korrosion und Ver­ unreinigungen nachläßt und schließlich der ganze Ring un­ dicht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, ein Wellenabdichtungssystem entsprechend dem Oberbegriff des Hauptpatentanspruchs mit verbessertem Ab­ dichtverhalten und längerer Lebensdauer bei einfacherer Konstruktion zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Wellenabdichtungssystem mit mindestens drei Lippendichtungsringen gelöst, bei dem er­ findungsgemäß die erste Abdichtung zur ersten Flüssig­ keitsseite aus zwei mit den Dichtlippen zueinander ge­ richteten Lippendichtungsringen besteht, deren Zwischen­ raum mit einem Schmiermittel gefüllt ist, bei der die zweite Abdichtung zur zweiten Flüssigkeitsseite aus einem Lippendichtungsring mit zur Flüssigkeit weisenden Dicht­ lippe besteht und bei der der zwischen den beiden Abdich­ tungen bestehende Raum mit einem Gas, wie bevorzugt Luft, gefüllt ist. Bei einem Stevenrohr dichtet dann die erste Abdichtung zum Seewasser und die zweite Abdichtung zum ölgefüllten hintern Stevenrohrlager ab.

Obwohl jetzt im ersten Abdichtungssystem die Dichtlippe des äußersten Lippendichtungsringes entgegen den Montage­ vorschriften nicht zur Flüssigkeitsseite gerichtet ist, ist das erste Abdichtungssystem dicht. An der äußersten Dichtlippe eingetretene Flüssigkeit kann sich lediglich mit der Schmiermittelfüllung unter Emulsionsbildung mi­ schen, und der zweite nachgeschaltete Lippendichtungsring mit zum Schmiermittel weisenden Dichtlippe dichtet das erste Abdichtungssystem ab. Der zweite nachgeschaltete Lippendichtungring trennt dabei das gegebenenfalls emul­ gierte Schmiermittel gegenüber einem gasgefüllten Raum, so daß sich an seiner Dichtlippe ein optimaler Schmier­ mittelfilm zum optimalen und verschleißfreien Lauf aus­ bilden kann. Der erste äußerste Lippendichtungsring bil­ det zusätzlich keinen freien Raum zur ersten Flüssig­ keitsseite in dem sich Schmutzpartikel ablagern können oder deren Schraubenfeder durch Korrosion oder Ablagerun­ gen unwirksam wird, so daß dieses System, insbesondere beim Einsatz zum Abtrennen von Seewasser, mit wesentlich verlängerter Lebensdauer im Betrieb sein kann. Das zweite Abdichtungssystem trennt die gasgefüllte Kammer von der zweiten Flüssigkeit in an sich bekannter Weise. Durch die Ausrichtung der Dichtlippe zur Flüssigkeit kann sich am Dichtspalt der Flüssigkeitsfilm zur optimalen hydrodyna­ mischen Schmierung mit entsprechend langer verschleiß­ freier Lebensdauer ausbilden.

Im Sinne der Erfindung kann ferner mindestens eine Dicht­ lippe mit hydrodynamischen Dichthilfen versehen sein und der die zweite Flüssigkeit abdichtende Lippendichtungs­ ring kann eine zum gasgefüllten Innenraum weisende, die Welle nicht berührende Schutzlippe besitzen. Gegebenen­ falls können auch zwischen beiden Abdichtungssystemen weitere Lippendichtungsringe angeordnet sein.

Durch die Erfindung ist somit ein Wellenabdichtungssystem zum Trennen zweier Flüssigkeiten mit einfachen konstruk­ tiven Maßnahmen geschaffen, welches optimal bei langer Lebensdauer abdichtet. Insbesondere in Stevenrohrabdich­ tungen ist das Wellenabdichtungssystem mit langer Lebens­ dauer ohne Schmierölleckage und Korrosion am Abdichtungs­ system und am Stevenrohrlager vorteilhaft einsetzbar. Das erfindungsgemäße Wellenabdichtungssystem kann aber zum Trennen zweier Flüssigkeiten auch in anderen Systemen, wie beispielsweise als Rührwerksdichtung oder als Pumpen­ abdichtung, in denen üblicherweise Gleitringdichtungen verwendet werden, eingesetzt werden.

Die Erfindung wird durch das in der Abbildung als Schnittbild dargestellte erfindungsgemäße Wellenabdich­ tungssystem eines Stevenrohrs näher erläutert.

In der Abbildung ist 1 das Stevenrohr mit der Welle 2 und der Wellenbuchse 3 zwischen dem das Wellenabdichtungss­ ystem 4 eingebaut ist, das gegenüber dem Seewasser 5 und dem ölgefüllten hinteren Stevenrohrlager 6 abdichtet. Das Wellenabdichtungssystem besteht aus der ersten Abdich­ tung 7 mit den beiden Lippendichtungsringen 9 und 10 so­ wie der zweiten Abdichtung 8 mit einem Lippendichtungs­ ring 11. Der seewasserseitige 5 Lippendichtungsring 9 ist mit der Dichtlippe 12 zur Dichtlippe 13 des mittleren Lippendichtungsringes 10 gebildet, und der von den Lip­ pendichtungsringen 9 und 10 umschlossene Raum 14 ist mit Schmiermittel ausgefüllt. Während des Betriebs emulgiert von der äußeren Dichtlippe 12 eindringendes Seewasser mit dem Schmiermittel und das Schmiermittel beziehungsweise die Schmiermittelemulsion schmiert die Dichtlippe 13 des mittleren Lippendichtungsringes 10 durch optimale Ausbil­ dung des Schmiermittelfilms. Die Dichtlippe 13 trennt zum luftgefüllten Raum 15 zwischen den beiden Abdichtungs­ systemen 7 und 8, so daß das gesamte erste Abdichtungs­ system 7 dicht ist. Der Schraubenfederring 16 des äußer­ sten Lippendichtungsringes 9 ist vor Ablagerungen und Seewasser 5 geschützt, so daß die Federkraft über lange Betriebszeit erhalten bleibt.

Die Dichtlippe 17 des Lippendichtungsringes 11 im zweiten Abdichtungssystem 8 ist zum ölgefüllten Lager 6 gerichtet und trennt Luft 15 von Schmieröl 6, so daß unter Ausbil­ dung des optimalen Schmierfilms ein verschleißfreier Lauf mit langer Lebensdauer möglich ist. Die Lippendichtung 11 besitzt zusätzlich im Luftraum 15 die Schutzlippe 18, die die Wellenbuchse 3 nicht berührt.

Claims (4)

1. Wellenabdichtungssystem zum Trennen zweier Flüssig­ keiten, insbesondere für Stevenrohre, bestehend aus mindestens drei axial nebeneinander auf der Welle angeordneten Lippendichtungsringen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Abdichtung (7) zur ersten Flüssigkeitsseite (5) aus zwei mit den Dichtlip­ pen (12, 13) zueinander gerichteten Lippendichtungs­ ringen (9,10) besteht, deren Zwischenraum (14) mit einem Schmiermittel gefüllt ist, daß die zweite Ab­ dichtung (8) aus einem Lippendichtungsring (11) mit zur zweiten Flüssigkeit (6) gerichteter Dichtlip­ pe (17) besteht, und daß der Raum (15) zwischen den beiden Abdichtungssystemen (7 und 8) mit einem Gas gefüllt ist.

2. Wellenabdichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer Stevenrohrabdichtung das erste Abdichtungssystem (7) gegenüber Seewasser (5) und das zweite Abdichtungssystem (8) gegenüber dem ölgefüllten hinteren Stevenrohrlager (6) abdichtet.

3. Wellenabdichtungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippendichtungs­ ring (11) eine zum Luftraum (15) weisende und die Wellenbuchse (3) nicht berührende Schutzlippe be­ sitzt.

4. Wellenabdichtungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine der Dichtlippen (12, 13, 17) der Lippen­ dichtungsringe (9, 10, 11) in an sich bekannter Weise hydrodynamische Dichthilfe aufweist.