DE3539100C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringabdichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

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

Als Material von Gleitringabdichtungen werden zum Beispiel Hartmetall oder Siliziumkarbid für die eigentlichen Gleitringe und säurebe­ ständiger Stahl für die Rahmenteile benutzt. Es ist klar, daß die Materialien immer nach der jeweiligen Gebrauchssituation gewählt werden.

Gemäß den früher benutzten Lösungen ist der Gleitring am allgemeinsten durch eine Schrumpfverbindung an seinem Dichtungs­ ring befestigt. Der Nachteil der 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 ebenen 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 einer nachteiligen geometrischen Form des Gleitrings und auf einer von dem radialen Schrumpfen verursachten asymmetrischen Preßkraft beruhen. In der Praxis ist festgestellt worden, daß die in der oben beschriebenen Weise befestigten Gleitringe sehr schnell abgenutzt 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 voneinander. Die Gleitflächen befinden sich also in einem Winkel zueinander.

Eine andere Gleitringabdichtung ist aus der AT-PS 3 06 464 bekannt. Bei der aus dieser Schrift bekannten Gleitringabdichtung ist es vorgesehen, durch Wahl der Spannkräfte der dortigen Befesti­ gungsschrauben die Konizität von Gleitflächen zu beeinflussen. Bei dieser speziellen Gleitringabdichtung soll so ein sich zur Mitte hin verjüngender, konzentrischer Spalt erzeugt werden, wobei eine vorgegebene Leckstrommenge den Spalt von außen nach innen durchfließen soll. Diese Leckstrommenge soll aufgrund der strömungsdynamischen Verhältnisse bei unterschiedlichen Eingangsdrücken im wesentlichen konstant bleiben.

Bei der Erfindung ist es jedoch wünschenswert, eine möglichst plane Gleitfläche zu schaffen. Wenn kein Leckstrom gewünscht wird, der verschleißmindernd wirken kann, hat eine kleine Anlagefläche - wie sie sich etwa in dem achsennahen Bereich der bekannten Gleitfläche als schmale Ringfläche einstellen würde - dort ein Verschleißen zur Folge, das für die Lebensdauer der Gleitringabdichtung ungünstig ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringabdichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die möglichst parallele Gleitflächen aufweist, wobei dennoch keine großen Herstellungskosten entstehen sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Dichtung zwischen dem Dichtungsring und dem Gleitring kann beispielsweise durch elastische Zusatzabdichtungen gesichert werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gleitringab­ dichtung ist vor allem, daß die Befestigung des Gleit­ rings keine Deformationen der ebenen Form der eigentlichen Gleitfläche verursacht. Die erfindungs­ gemäße Lösung ist außerdem hinsichtlich Herstellungs- und Gebrauchskosten zu bevorzugen. Die Gebrauchskosten sind u. a. deshalb vorteilhaft, weil die gegenübergestellten Gleitflächen im Gebrauch genau parallel sind, wobei praktisch gesehen gar keine ungleich­ mäßige Abnutzung vorkommt.

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

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

Fig. 2 eine im Zusammenhang mit der bekannten Konstruktion gemäß Fig. 1 gebrauchte Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings in einem vergrößerten Maßstab zeigt,

Fig. 3 ein Prinzipbild von einer Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings zeigt,

Fig. 4 ein Prinzipbild von einer zweiten Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings zeigt, und

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Konstruktion zum Befestigen eines Gleitrings gemäß Fig. 3 zeigt.

In Fig. 1 wird prinzipiell die auf diesem Gebiet bekannte Konstruktion einer Gleitringabdichtung gezeigt. In der Figur ist der Rahmenteil der Ab­ dichtungskonstruktion allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Welle der Pumpe ist mit 2 bezeichnet. Das zu pumpende Produkt ist mit dem Bezugszeichen 3 markiert. Die Dichtungsringe der Gleitringabdichtung sind mit dem Bezugszeichen 4 und die an den Dichtungsringen befestigten Gleitringe entsprechend mit 5 bezeichnet. Mit 6 ist in Fig. 1 die Absperr­ flüssigkeit 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 Fig. 1 prinzipiell bezeichnet. Das Obige besteht für einen Fachmann aus völlig bekannter Technik, weshalb die Konstuk­ tion gemäß Fig. 1 und ihre Funktion in diesem Zusammen­ hang nicht genauer beschrieben werden.

In Fig. 1 ist die Stelle mit einem Kreis markiert, die prinzipiell in einem größeren Maßstab in Fig. 2 gezeigt wird. In Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie an den entsprechenden Stellen in Fig. 1 benutzt. In der bekannten Konstruktion der Fig. 2 ist ein Gleitring 5 durch eine 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, wobe der Gleitring 5 an dem Dichtungsring 4 befestigt wird. Aus Fig. 2 ist leicht ersichtlich, daß eine von dem Schrumpfen des Gegen­ rings veranlaßte, radiale Kraft auf den Gleitring 5 gerichtet wird, welche Kraft eine Deformierung der Gleitfläche (die freie Fläche rechts in Fig. 2) des Gleitrings 5 sehr leicht verursacht. Nach der Abkühlung wird die Gleitfläche des Gleitrings 5 zu einer so gleich­ mäßigen und ebenen Fläche wie möglich bearbeitet, die senkrecht 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 Fig. 3 gezeigten Erfindung zu eliminieren. Fig. 3 zeigt ein Prinzipbild von einem entsprechenden Detail, das in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 3 werden die gleichen Referenznummern wie für die entsprechenden Teile in Fig. 2 gebraucht. Erfindungsgemäß 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 zur Gleitfläche parallele Tragflächen 9 und 10 auf. Der in der obenerwähnten Weise ausgeformte Dichtungsring 4 und der Gleitring 5 sind so dimensioniert, daß sich zwischen dem Außenumfang des Gleitrings 5 und dem Innenumfang des Dichtungsrings ein radialer Spielraum befindet, der mit 11 bezeichnet ist. Erfindungs­ gemäß ist der Dichtungsring 4 außerdem, ausschließlich durch eine axiale Klemmung an dem Gleitring 5 befestigt. Unter dem Terminus "axiale Schrumpfverbindung" wird verstanden, daß die durch Schrumpfen des Gegenrings veranlaßte, auf den Gleitring wirkende Kraft ausschließlich mit der Symmetrieachse der Abdichtung parallel ist. In Fig. 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 dem Außenumfang des Gleitrings 5 und dem Innen­ umfang des Dichtungsrings 4 befindet sich ein radialer Spielraum 11 über die ganze axiale Länge des Gleitrings 5.

Der Zusammenbau gemäß Fig. 3 kann z. B. in folgender Weise hergestellt werden. Das erste Ringteil 7 wird auf einer ebenen Unterlage angebracht. Der Gleit­ ring 5 wird auf das Ringteil 7 auf seinen richtigen Platz placiert, wobei das Ringteil 7 sich auf die erste Tragfläche 9 des Gleitrings 5 stützt. Das geheizte zweite Ringteil 8 mit dem L-förmigen Querschnitt wird dann auf die Teile 5 und 7 gemäß Fig. 3 angebracht, wobei das 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 axiale Kraft z. B. mittels einer geeigneten Preßvorrichtung auf die Abdichtungskonstruktion gerichtet. Mit der axialen Kraft soll die Abdichtung 12 zusammenge­ preßt werden, wobei der Gleitring 5 dicht an dem ersten Ringteil 7 anliegt. Wenn die Abdichtung 12 nicht be­ nutzt wird, so ist das Pressen nicht nötig. Nach der Abkühlung des zweiten Ringteils 8 ist eine Schrumpfverbindung zwischen dem ersten 7 und zweiten Ringteil 8 entstanden, und der Gleitring ist mittels einer auf die Tragfläche 10 gerichteten axialen Klemm­ kraft an seinem Platz befestigt.

In Fig. 4 wird eine zweite bevorzugte Aus­ führungsform der Erfindung gezeigt. In der Konstruktion der Fig. 4 werden für die entsprechenden Teile die­ selben Bezugszeichen gebraucht wie in den Fig. 2 und 3. In der Konstruktion der Fig. 4 ist das erste Ringteil 7 im wesentlichen L-förmig ausgeformt und so angeordnet, daß es sich in derselben Weise wie in der Konstruktion der Fig. 3 auf die erste Tragfläche 9 des Gleitrings stützt. Das zweite Ringteil 8 ist zu einem Ring mit rechteckigem Querschnitt ausgeformt und so ange­ ordnet, daß es sich auf eine an der Innenfläche des ersten Ringteils 7 angebrachte Paßfläche 13 radial und auf die zweite Anschlagfläche 10 des Gleitrings stützt. Der Zusammenbau kann etwa in der­ selben Weise hergestellt werden wie die Lösung der Fig. 3. Das erste Ringteil 7 wird geheizt, der Gleitring 5 wird an seinem Platz und das zweite Ringteil 8 auch entsprechend an seinem Platz in der in Fig. 4 gezeigten Weise angebracht. Nach der Abkühlung des Ringteils 7 ist eine Schrumpfverbindung zwischen den Teile 7 und 8 entstanden und der Gleitring 5 mittels einer auf die Tragfläche 10 wirkenden, axialen Kraft F an seinem Platz befestigt. Auf den Gleitring 5 wird auch in dieser Konstruktion keinerlei radiale Pressung ge­ richtet, weil sich ein radialer Spielraum 11 zwischen dem Außenumfang des Gleitrings 5 und dem Innenumfang des Dichtungsrings 4 befindet, welcher Spielraum sich über die axiale Länge des ganzen Gleitrings erstreckt, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Die Konstruktion gemäß Fig. 5 entspricht im Prinzip der Konstruktion gemäß Fig. 3. Einen wesent­ lichen Unterschied bildet der Gebrauch einer zweiten Abdichtung 14. Der Vorteil mit dem Gebrauch von zwei Abdichtungen 12, 14 besteht u. a. darin, daß die Her­ stellungstoleranzen der Ringteile 7 und 8 keine ent­ scheidend große Rolle spielen. Das ist ein wichtiger Gesichtspunkt insbesondere bei Abdichtungen mit großen Durchmessern, da der Gleitring 5 sich ggf. schwimmend auf die Ringteile 7 und 8 einstellen kann.

Claims (3)

1. Gleitringabdichtung, die ein flüssigkeitsabdichtend ange­ ordnetes Rahmenteil und mit Gleitringen (5) versehene Dich­ tungsringe (4) aufweist, wobei jeder Dichtungsring aus zwei Ringteilen (7, 8) besteht, und der Gleitring (5) mit im wesentlichen L-förmigem Querschnitt wenigstens zwei mit der Gleitfläche parallele Tragflächen (9, 10) aufweist, die sich auf dem Dichtungsring (4) zur axialen Lagerung des Gleitrings (5) abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (5) ausschließlich durch eine axiale Preßverbindung an dem Dichtungsring (4) befestigt ist, wobei sich ein radialer Spielraum (11) zwischen dem Außenumfang des Gleitrings (5) und der Innenfläche des Dichtungsrings (4) erstreckt, und daß die Ringteile (7, 8) durch eine radiale Schrumpfverbindung aneinander befestigt sind.

2. Gleitringabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Ringteil (7) so angeordnet ist, daß es sich auf die erste Tragfläche (9) des Gleitrings (5) stützt und daß das zweite Ringteil (8) einen im wesentlichen L-förmigen Quer­ schnitt aufweist und so angeordnet ist, daß es sich auf die Außenfläche des ersten Ringteils (7) und auf die zweite Tragfläche (10) des Gleitrings (5) stützt.

3. Gleitringabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ringteil einen im wesentlichen L- förmigen Querschnitt aufweist und so angeordnet ist, daß es sich auf die erste Tragfläche (9) des Gleitrings (5) stützt und daß das zweite Ringteil (8) so angeordnet ist, daß es sich auf die Innenfläche des ersten Ringteils (7) und auf die zweite Tragfläche (10) des Gleitrings (5) stützt.