DE3539100A1 - Gleitringabdichtung - Google Patents

Description

Gleitringabdichtung

Die Erfindung betrifft eine Gleitringabdichtung, die einen mit Absperrflüssigkeitverbindungen versehenen Rahmenteil und mit Gleitringen versehene Dichtungsringe aufweist, wobei jeder Gleitring angeordnet ist, durch eine Schrumpfverbindung an seinem Platz befestigt zu werden.

Solche Abdichtungen sind auf verschiedenen Gebieten der Technik sehr bekannt. Gleitringabdichtungen eignen sich besonders gut z.B. für Pumpen der schweren Prozessindustrie, mittels welcher Pumpen Flüssigkeiten, die Feststoffe und Verunreinigungen enthalten, gepumpt werden.

Als Herstellungsmaterial von Gleitringabdichtungen werden zum Beispiel Hartmetall oder Siliziumkarbid allgemein zu eigentlichen Gleitringen und säurebeständiger Stahl allgemein zu Rahmenteilen benutzt. Es ist klar, dass die Materialien immer nach der jeweiligen Gebrauchssituation gewählt werden.

Gemäss der früher benutzten Lösungen ist der Gleitring am allgemeinsten durch eine in der Radialrichtung wirkende Schrumpfverbindung an seinem Dichtungsring befestigt. Der Nachteil der in der Radialrichtung wirkenden Schrumpfverbindung ist eine Deformation der Gleitfläche des Gleitrings. Es ist klar, dass eine Deformation durch eine Bearbeitung der Gleitfläche in der Herstellungsphase zum Teil eliminiert werden kann, in einer Gebrauchssituation aber, wobei die Temperatur sogar bedeutend von der Temperatur bei der obenerwähnten Bearbeitung der Gleitfläche abweichen kann, können sogar bedeutende Deformierungen der Gleitfläche von der ursprünglichen planaren Fläche vorkommen. Es ist klar, dass durch eine solche deformierte Fläche keine effiziente Abdichtung zustandegebracht werden kann. Eine solche Deformation der Gleitfläche kann z.B. auf

eine nachteilige, geometrische Form des Gleitrings und auf eine von dem radialen Schrumpfen verursachte asymmetrische Presskraft beruhen. In der Praxis ist festgestellt worden, dass die in der obenbeschriebenen Weise befestigten Gleitringe schnell abgenützt werden, weil die während des Gebrauchs der Gleitringe einander gegenüberliegenden Gleitflächen nicht über die ganze Fläche ihrer Gleitflächen parallel sind, sondern die einen Kantenteile befinden sich nahe beieinander und die anderen Kantenteile entsprechend weiter von einander. Die Gleitflächen befinden sich also in einem Winkel zu einander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringabdichtung zu schaffen, die die Nachteile der vorbekannten Lösungen nicht aufweist und deren Herstellungskosten trotzdem vorteilhaft sind. Dies wurde durch eine erfindungsgemässe Gleitringabdichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Dichtungsring aus zwei Ringteilen besteht, die angeordnet sind, durch eine radiale Schrumpfverbindung an einander befestigt zu werden, dass der Gleitring zu einem Teil mit wesentlich L-förmigem Querschnitt so ausgeformt ist, dass der Gleitring wenigstens zwei mit der Gleitfläche parallele Tragflächen aufweist, dass ein radialer Spielraum sich zwischen der Peripherie des Gleitrings und der Innenfläche des Dichtungsrings befindet und dass die Tragflächen des Gleitrings angeordnet sind, sich auf den Dichtungsring zu stützen, wobei der Gleitring angeordnet ist, ausschliesslich durch eine achsiale Pressverbindung an dem Dichtungsring befestigt zu werden. Die Dichtung zwischen dem Dichtungsring und dem Gleitring kann beispielsweise durch elastische Zusatzabdichtungen gesichert werden.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Gleitringabdichtung ist vor allem, dass die Befestigung des Gleitrings keine Deformationen in der planaren Form der

eigentlichen Gleitfläche verursacht. Die erfindungsgemässe Lösung ist ausserdem bevorzugt/ was Herstellungsund Gebrauchskosten betrifft. Die Gebrauchskosten sind u.a. deshalb vorteilhaft, dass die gegenübergestellten Gleitflächen in einer Gebrauchssituatidin genau parallel sind, wobei praktisch gesehen gar keine ungleichmassige Abnutzung vorkommt.

Im folgenden wird die Erfindung mittels der in der beigefügten Zeichnung gezeigten bekannten Technik und der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung genauer beschrieben, wobei

Figur 1 ein Prinzipbild von einem Beispiel für eine bekannte Konstruktion einer Gleitringabdichtung zeigt,

Figur 2 eine im Zusammenhang mit der bekannten Konstruktion gemäss Figur 1 gebrauchte Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings in einem vergrösserten Massstab zeigt,

Figur 3 ein Prinzipbild von einer erfindungsgemässen Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings zeigt,

Figur 4 ein Prinzipbild von einer zweiten erfindungsgemässen Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings zeigt, und

Figur 5 eine zweite Ausführungsform der Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings gemäss Figur 3 zeigt.

In Figur 1 wird prinzipiell die in diesem Bereich bekannte Konstruktion einer Gleitringabdichtung gezeigt. In der Figur ist der Rahmenteil der Abdichtungskonstruktion allgemein mit der Referenznummer

1 bezeichnet. Die Achse der Pumpe ist mit der Referenz

2 bezeichnet. Das zu pumpende Produkt für sein Teil ist mit der Referenz 3 markiert. Die Dichtungsringe der Gleitringabdichtung sind mit der Referenznummer 4 und die an den Dichtungsringen befestigten Gleitringe

entsprechend mit der Referenznummer 5 bezeichnet. Mit der Referenznummer 6 ist in Figur 1 die Absperrflüssigkeit bezeichnet, die einen Schmierfilm zwischen den Gleitflächen der Gleitringe 5 bildet. Mittels der Pfeile M und N sind ausserdem die Eintritts- respektive Ausgangspunkte der Absperrflüssigkeit in Figur 1 prinzipiell bezeichnet. Das Obige besteht aus für einen Fachmann völlig bekannter Technik, weshalb die Konstruktion gemäss Figur 1 und ihre Funktion in diesem Zusammenhang nicht genauer beschrieben werden.

In Figur 1 ist die Stelle mit einem Zirkel markiert, die prinzipiell in einem grösseren Massstab in Figur 2 gezeigt wird. In Figur 2 werden die gleichen Referenznummern wie an den entsprechenden Stellen in Figur 1 benutzt. In der bekannten Konstruktion der Figur 2 ist ein Gleitring 5 durch eine radial wirkende Schrumpfverbindung an einem Dichtungsring 4 befestigt. Diese Schrumpfverbindung ist in einer bekannten Weise gebildet, und zwar durch Heizen des Dichtungsrings 4, wobei er sich ausdehnt. Darauf wird der Gleitring 5 an dem ausgedehnten Dichtungsring angebracht, der bei der Abkühlung schrumpft, wobei der Gleitring 5 an dem Dichtungsring 4 befestigt wird. Aus Figur 2 ist leicht ersichtlich, dass eine von dem Schrumpfen des Gegenrings veranlasste, radiale Kraft auf den Gleitring 5 gerichtet wird, welche Kraft eine Deformierung der Gleitfläche (die freie Fläche rechts in Figur 2) des Gleitrings 5 sehr leicht verursacht. Nach der Abkühlung wird die Gleitfläche des Gleitrings 5 zu einer so gleichmassigen und planaren Fläche wie möglich bearbeitet, die vertikal zu der Symmetrieachse der Abdichtung ist. Die obigen Massnahmen gehören zu einer in diesem Bereich völlig bekannten Technik. Der Nachteil dieser bekannten Technik besteht jedoch in den Faktoren, die am Anfang der Beschreibung erwähnt sind.

Es war möglich, die früher erwähnten Nachteile

mittels der in Figur 3 gezeigten Erfindung zu eliminieren. Figur 3 zeigt ein Prinzipbild von einem entsprechenden Detail, das in Figur 2 gezeigt ist. In Figur 3 werden die gleichen Referenznummern wie für die entsprechenden Teile in Figur 2 gebraucht. Erfindungsgemass besteht der Dichtungsring 4 aus zwei Ringteilen 7 und 8. Der Gleitring 5 ist ausserdem zu einem Teil ausgeformt, dessen Querschnitt wesentlich L-förmig ist. Infolge dieser L-Form weist der Gleitring 5 wenigstens zwei mit der Gleitfläche parallele Tragflächen 9 und 10 auf. Der in der obenerwähnten Weise ausgeformte Dichtungsring 4 und Gleitring 5 sind so dimensioniert, dass zwischen der Peripherie des Gleitrings 5 und der Innenfläche des Dichtungsrings ein radialer Spielraum sich befindet, der mit der Referenznummer 11 bezeichnet ist. Erfindungsgemäss ist der Dichtungsring 4 ausserdem angeordnet, ausschliesslich durch eine achsiale Pressung an dem Gleitring 5 befestigt zu werden. Unter dem Terminus "achsiale Schrumpfverbindung" wird verstanden, dass die durch Schrumpfen des Gegenrings veranlasste, auf den Gleitring wirkende Kraft ausschliesslich mit der Symmetrieachse der Abdichtung parallel ist. In Figur 3 wird diese Kraft prinzipiell mit den Pfeilen F bezeichnet. In einer erfindungsgemässen Konstruktion wird gar keine radiale Presskraft auf den Gleitring gerichtet, denn zwischen der Peripherie des Gleitrings 5 und der Innenfläche des Dichtungsrings 4 befindet sich ein radialer Spielraum über die ganze achsiale Länge des Gleitrings

Die Konstruktion gemäss Figur 3 kann z.B. in folgender Weise hergestellt werden. Der erste Ringteil 7 wird auf eine ebene Unterlage angebracht. Der Gleitring 5 wird auf den Ringteil 7 auf seinen richtigen Platz placiert, wobei der Ringteil 7 sich auf die erste Tragfläche 9des Gleitrings 5 stützt. Der geheizte zweite Ringteil 8 mit dem L-förmigen Querschnitt wird

dann auf die Teile 5 und 7 gemäss Figur 3 angebracht/ wobei der Ringteil sich u.a. auf die zweite Tragfläche 10 des Gleitrings 5 stützt. Wenn bei der Konstruktion eine Abdichtung 12 gebraucht wird/ so wird eine achsiale Kraft z.B. mittels einer geeigneten Pressvorrichtung auf die Abdichtungskonstruktion gerichtet. Die Absicht der achsialen Kraft ist, die Abdichtung 12 zusammenzupressen, wobei der Gleitring 5 dicht an dem ersten Ringteil 7 anliegt. Wenn die Abdichtung 12 nicht benutzt wird, so ist das Pressen nicht nötig. Nach der Abkühlung des zweiten Ringteils 8 ist eine radiale Schrumpfverbindung zwischen dem ersten 7 und zweiten Ringteil· 8 entstanden, und der Gleitring ist mittels einer auf die Tragfläche 10 gerichteten achsialen Presskraft an seinem Platz befestigt.

In Figur 4 wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In der Konstruktion der Figur 4 werden für die entsprechenden Teile dieselben Referenznummerη gebraucht wie in den Figuren 2 und 3. In der Konstruktion der Figur 4 ist der erste Ringteil 7 wesentlich L-förmig ausgeformt und angeordnet sich in derselben Weise wie in der Konstruktion der Figur 3 auf die erste Tragfläche 9 des Gleitrings zu stützen. Der zweite Ringteil 8 wiederum ist zu einem Ring mit rechteckigem Querschnitt ausgeformt und angeordnet, sich auf eine an der Innenfläche des ersten Ringteils 7 angebrachte Anschlagflache 13 und auf die zweite Anschlagfläche 10 des Gleitrings radial zu stützen. Die Konstruktion kann wesentlich in derselben Weise hergestellt werden wie die Lösung der Figur 4. Der erste Ringteil 7 wird geheizt, der Gleitring 5 wird an seinem Platz und der zweite Ringteil 8 auch entsprechend an seinem Platz in der in Figur 4 gezeigten Weise angebracht. Nach der Abkühlung des Ringteils 7 ist eine radiale Schrumpfverbindung zwischen den Teilen 7 und 8 entstanden und der Gleitring 5 mittels einer

auf die Tragfläche 10 wirkenden, achsialen Kraft F an seinem Platz befestigt. Auf den Gleitring 5 wird auch in dieser Konstruktion keinerlei radiale Pressung gerichtet, weil ein radialer Spielraum sich zwischen der Peripherie des Gleitrings 5 und der Innenfläche des Dichtungsrings 4 befindet, welcher Spielraum sich über die achsiale Länge des ganzen Gleitrings erstreckt, wie aus Figur 4 ersichtlich ist.

Die Konstruktion gemäss Figur 5 entspricht im Prinzip der Konstruktion gemäss Figur 3. Einen wesentlichen Unterschied bildet der Gebrauch einer zweiten Abdichtung 14. Der Vorteil mit dem Gebrauch von zwei Abdichtungen 12, 14 besteht u.a. darin, dass die Herstellungstoleranzen der Ringteile 7 und 8 keine entscheidend grosse Rolle spielen. Das ist ein wichtiger Faktor besonders im Zusammenhang mit grossen Abdichtungen. Infolge der Abdichtungen kann der Gleitring 5 sich frei auf die Ringteile 7 und 8 einstellen.

Die obenbeschriebenen Beispiele sind in keiner Weise gemeint, die Erfindung zu beschränken, sondern die Erfindung kann im Rahmen der Patentansprüche in vielen verschiedenen Weisen variiert werden. Somit brauchen die verschiedenen Teile selbstverständlich nicht gerade so sein, wie in den Figuren gezeigt wird, sondern auch Teile anderer Art, beispielsweise anderer Form₇ können gebraucht werden. Auch ist es klar, dass die erfindungsgemässen Abdichtungen nach der Herstellung in jeder beliebigen, an sich bekannten Weise behandelt werden können, zum Beispiel können die Gleitflächen bearbeitet werden, usw.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleitringabdichtung, die einen mit Absperrflüssigkeitverbindungen versehenen Rahmenteil und mit Gleitringen (5) versehene Dichtungsringe (4) aufweist, wobei jeder Gleitring (5) angeordnet ist, durch eine Schrumpfverbindung an seinem Platz befestigt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Dichtungsring (4) aus zwei Ringteilen (7, 8) besteht, die angeordnet sind, durch eine radiale Schrumpfverbindung an einander befestigt zu werden, dass der Gleitring (5) zu einem Teil mit wesentlich L-förmigem Querschnitt so ausgeformt ist, dass der Gleitring wenigstens zwei mit der Gleitfläche parallele Tragflächen (9, 10) aufweist, dass ein radialer Spielraum (11) sich zwischen der Peripherie des Gleitrings (5) und der Innenfläche des Dichtungsrings (4) befindet und dass die Tragflächen (9, 10) des Gleitrings (5) angeordnet sind, sich auf den Dichtungsring (4) zu stützen, wobei der Gleitring (5) angeordnet ist, ausschliesslich durch eine achsiale Pressverbindung an dem Dichtungsring (4) befestigt zu werden.

2. Gleitringabdichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringteil (7) angeordnet ist, sich auf die erste Tragfläche (9) des Gleitrings (5) zu stützen und dass der zweite Ringteil (8) zu einem Teil mit wesentlich L-förmigem Querschnitt ausgeformt ist und angeordnet ist, sich auf die Aussenflache des ersten Ringteils (7) und auf die zweite Tragfläche (10) des Gleitrings (5) zu stützen.

3. Gleitringabdichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringteil (7) zu einem Teil mit wesentlich L-förmigem Querschnitt ausgeformt ist und angeordnet ist,

sich auf die erste Tragfläche (9) des Gleitrings (5) zu stützen und dass der zweite Ringteil (8) angeordnet ist, sich auf die Innenfläche des ersten Ringteils (7) und auf die zweite Tragfläche (10) des Gleitrings (.5) zu stützen.