DE3625752A1

DE3625752A1 - Mechanische dichtung fuer eine fluidpumpe

Info

Publication number: DE3625752A1
Application number: DE19863625752
Authority: DE
Inventors: Teruo Akema
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPS6228568A; GB2178493B; US4776598A; GB2178493A; GB8617586D0; CA1336006C

Description

Diese Erfindung betrifft eine mechanische Dichtung für eine Fluidpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Wasserpumpe, bei der es wichtig ist, daß das Eindringen oder Lecken von Fluid zur Drehwelle soweit wie möglich reduziert wird.

Eine mechanische Dichtung für eine Fluidpumpe umfaßt allgemein als prinzipielle Komponenten einen an der das Pumpenrad bzw. den Pumpenventilator tragenden Drehwelle angebrachten Sitzring und einen an dem Pumpengehäuse ge brachten angetriebenen Ring, wobei einander gegenüber liegende senkrecht zur Drehwelle angeordnete Kontakt flächen dieser Ringe durch eine Feder oder ein anderes elastisches Teil in dichtendem Eingriff miteinander gebracht sind. Durch eine solche Anordnung tritt eine Leckage so lange selten auf, wie die jeweiligen Ringe mit sehr hoher Genauigkeit gefertigt und genau montiert sind. In der Praxis ist es jedoch sehr schwierig, den angetriebenen Ring relativ zur Drehwelle exakt auszu richten und demgemäß variiert die Position des Bereichs, in dem die rotierenden Kontaktflächen des angetriebenen Rings und des Sitzrings aufgrund des axialen Fluchtungs fehlers während jeder Umdrehung einander berühren. Eine Folge davon ist, daß auf der Kontaktfläche des Sitz ringes in Abschnitten, die in Kontakt mit der Kontakt fläche oder Anschlagfläche des angetriebenen Ringes kommen, Fluid abgeschieden wird, das dann zu dem die Drehwelle umgehenden Raum durchlecken kann. Diese Leckage verfehlt den Zweck der mechanischen Dichtung, und wenn das Fluid Wasser ist, hat sein graduelles Ein dringen in den Raum unweigerlich eine korrosive Beschä digung der Welle zur Folge. Dieses Problem tritt häufig bei Wasserpumpen für wassergekühlte Brennkraftmaschinen auf, wie sie bei Kraftfahrzeugen verwendet werden. Ein Beispiel einer bekannten Wasserpumpendichtung, bei der dieses Problem auftritt, geht aus dem US-Patent Nr. 25 98 886 hervor.

Die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine Vor deransicht und einen axialen Schnitt, welche die Kon taktverhältnisse bei einer typischen Dichtung des Stan des der Technik zwischen einem normalerweise aus gesin tertem Kohlenstoff bestehenden angetriebenen Ring O 1, der an einem Pumpengehäuse aufgrund von Ungenauigkeiten relativ zu der durch die axiale Linie dargestellten Welle L exzentrisch befestigt ist, und einem normaler weise aus Keramik gefertigten Sitzring O 2, der exakt zur Welle L ausgerichtet befestigt ist. Wenn sich der Sitz ring O 2 aus der dargestellten Lage dreht, kommt der durch die schraffierte Fläche in den Figuren angedeutete Oberflächenabschnitt O 3 des Sitzringes O 2 in Kontakt mit der Anschlagfläche des angetriebenen Ringes O 1, und die feuchte Oberfläche des Sitzringes O 2 tendiert dazu, das Fluid unter die Anschlagfläche des angetriebenen Ringes O 1 zu tragen und eine Leckage zu verursachen. Erfindungsgemäß ist in einer Fluidpumpe mit einem Gehäu se und einer Drehwelle eine mechanische Dichtung vorge sehen, die einen im wesentlichen koaxial zur Welle aus gerichteten und zur Drehung mit der Welle befestigten Sitzring, einen in dem Gehäuse generell koaxial zur Wel le befestigten angetriebenen Ring und eine Einrichtung aufweist, die den angetriebenen Ring in Kontakt mit dem Sitzring zwingt, wobei der Sitzring und der angetriebene Ring zum dichtenden Eingriff miteinander einander gegen überliegende ringförmige Kontaktflächen aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle er strecken und wobei die auf dem Sitzring befindliche Kontaktfläche eine kleinere radiale Abmessung aufweist als die Kontaktfläche auf dem angetriebenen Ring. Vorzugsweise ist der Sitzring aus gesintertem Kohlen stoffmaterial und der angetriebene Ring und der ange triebene Ring aus Keramikmaterial gefertigt. Besonders vorteilhaft ist es, den angetriebenen Ring aus Keramik material zu fertigen, weil dieses Material nicht durch eine langlebige Kühlflüssigkeit korrodiert wird, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird, und weil dieses Material eine gute Verschleißfestigkeit aufweist, wodurch die Lebensdauer der Pumpe erhöht wird. Außerdem führt die Verwendung eines solchen Materials zu einer Reduzierung des Betriebsgeräusches. Eine Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Vorderansicht auf der linken Seite und einen axialen Schnitt durch einen Sitzring und einen angetriebenen Ring einer mechanischen Dichtung des Standes der Technik; Fig. 2 einen Schnitt durch eine vollständige erfin dungsgemäße mechanische Dichtung; und Fig. 3 eine schematische Vorderansicht auf der rechten Seite und einen axialen Schnitt durch die zwei Ringe der Ausführungsform nach Fig. 2. Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer hydraulischen Pumpe 10 für ein Kraftfahrzeug. In der hydraulischen Pumpe 10 ist eine ein Pumpenrad 16 tragen de Drehwelle 14 durch nicht dargestellte Lager drehbar in einem Pumpengehäuse 12 gelagert. Ein aus gesintertem Kohlenstoff oder Harz gefertigter Sitzring 22 sitzt mittels eines Puffergummis 20 mit L-förmigem Querschnitt dicht in einer kreisförmige Vertiefung 18, die am Basisabschnitt des Pumpenrades 16 ausgebildet ist. Ein aus nicht rostendem Stahl gefertigter und im Quer schnitt im wesentlichen U-förmiger Stütz- bzw. Lager zylinder 26 ist dicht oder fest in die Bohrung 13 des Pumpengehäuses 12 eingesetzt, wobei ein Flansch 30 des Zylinders am peripheren Ende der Bohrung 13 anliegt. Zwischen dem Zylinder 26 und dem Pumpengehäuse 12 ist eine O-Ringdichtung 15 eingesetzt, um diese beiden Kom ponenten gegen eine Leckage durch die Bohrung 13 abzu dichten. Auf der Innenseite der durch den Lagerzylinder 26 definierten ringförmigen Vertiefung 28 sitzt dicht oder fest ein Dichtungsgummi 32. Das freie Ende des Dichtungsgummis 32 ist in Form eines Bechers mit einer dünnen zylindrischen Wand ausgebildet, und ein aus Kera mik gefertigter und im wesentlichen L-förmigen Quer schnitt aufweisender angetriebener Ring 34 ist in den Becher eingesetzt. Auf dem Dichtungsgummi 32 sitzt eine komprimierbare Schraubenfeder 28, die an einem Ende in einer am äußeren Umfang des Dichtungsgummis ausgebilde ten nutartigen Vertiefung aufgenommen ist und die den angetriebenen Ring 34 von seiner Rückseite her durch die Dicke des Dichtungsgummis 32 elastisch vorspannnt. Dies bewirkt, daß die Kontaktfläche 36 des angetriebenen Rings 34 in Kontakt mit der gegenüberliegenden Kontakt fläche 25 des Sitzringes 22 gezwungen wird, welche als Endfläche auf einem schmalen Ring 24 definiert ist, der vom Sitzring 22 axial vorspringt. Die Kontaktfläche 25 ist flächenmäßig beträchtlich kleiner als die gegenüber liegende Kontaktfläche 36 und deshalb bleibt der ring förmige Kontaktbereich zwischen dem Sitzring 22 und dem angetriebenen Ring 34 während der Rotation des Pumpen rades 16 konstant, so daß ein großer Kontaktdruck auf recht erhalten werden kann, der das Eindringen von Wasser zur Drehwelle 14 verhindert.

Obwohl bei dieser Ausführungsform der Sitzring 22 mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausgebildet und fest auf dem Basisabschnitt des Pumpenrades 16 sitzt, ist es schwierig, den angetriebenen Ring 34 genau koaxial zur Welle auszurichten, weil dieser durch den Dichtungsgummi 32 gehalten und durch die komprimierbare Schraubenfeder relativ zur Welle 14 elastisch vorgespannt ist. Es ist deshalb möglich, daß das axiale Zentrum L ₁ des angetrie benen Rings 34 wesentlich von dem Zusammenfallen mit dem axialen Zentrum L ₀ der Drehwelle 14 abweicht, so wie es beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist. Da jedoch der Sitzring 22 als exakter Kreis mit hoher Genauigkeit aus gebildet und genau zur axialen Linie L ₀ ausgerichtet ist und da die Kontaktfläche 36 des angetriebenen Rings 34 wesentlich größer ist als die gegenüberliegende Kontakt fläche 25 des vorspringenden Rings 24, resultiert keine radiale Verschiebung im Kontaktverhältnis zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktflächen 25 und 36, wodurch eine effektive Wasserdichtung zwischen diesen Flächen erzielt wird. Dies steht im gegensatz zum Stand der Technik, wie er schematisch in der Fig. 1 gezeigt ist und bei dem die dichtende Fläche des Sitzrings O 2 die schmalere Dichtfläche des angetriebenen Rings O 1 "umkreist". Es ist deshalb einzusehen, daß wenigstens bei bevorzug ten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, auf grund der Tatsache, daß die Kontaktfläche des Sitzrings flächenmäßig kleiner ist als die gegenüberliegende Kon taktfläche des angetriebenen Rings, der Kontaktbereich zwischen den zwei Ringen konstant bleibt und während der Rotation der Pumpe nicht radial fluktuiert. Dies hat zur Folge, daß, so lange als der Sitzring mit hoher Genauig keit ausgebildet und genau zur Drehwelle ausgerichtet ist, die Möglichkeit einer Leckage in Richtung der Welle stark reduziert ist. In Zusammenfassung wurde eine mechanische Dichtung für eine Fluidpumpe beschrieben, wobei ein angetriebener Ring 34 in dem Pumpengehäuse 12 und ein Sitzring 22 auf dem Pumpenrad 16 montiert ist. Die zwei Ringe haben einander gegenüberliegende radial sich erstreckende Kontaktflächen 36, 25 zur Bewirkung der mechanischen Dichtung. Die Kontaktfläche 25 des Sitzringes hat kleinere Abmessungen als die Kontaktfläche 36 des angetriebenen Ringes, so daß jeder axiale Fluchtungs fehler des angetriebenen Ringes relativ zur Pumpen radwelle 14 den Kontaktbereich der die Dichtung bil denden zwei Kontaktflächen 36, 25 nicht beeinträchtigt, d. h. der ringförmige Kontaktbereich auf dem angetrie benen Ring 34 bleibt konstant und koextensiv zur Kon taktfläche 25 des Sitzringes 22.

Claims

1. Mechanische Dichtung für eine ein Gehäuse (12) und eine Drehwelle (14) aufweisende Fluidpumpe (10), mit einem zur Welle (14) im wesentlichen koaxialen und dreh festen Sitzring (22), mit einem im Gehäuse (12) generell koaxial zur Welle (14) montierten angetriebenen Ring (34) und mit einer Einrichtung (38), die den Sitzring (22) und den angetriebenen Ring (34) in Kontakt miteinan der zwingt, wobei der Sitzring (22) und der angetriebene Ring (34) zum dichtenden Kontakt miteinander sich gegen überliegende Kontaktflächen (25, 36) aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse (L ₀) der Welle (14) erstrecken, dadurch gekennzeich net, daß die Kontaktfläche (25) des Sitzringes (22) von kleinerer radialer Abmessung ist als die Kontaktflä che (36) des angetriebenen Rings (34).

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sitzring (22) aus gesintertem Kohlenstoffmaterial besteht.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Ring (34) aus Keramikmaterial besteht.

4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (22) einen Rumpfabschnitt und einen vorsprin genden Ring (24) aufweist, der von kleinerer radialer Abmessung als der Rumpfabschnitt ist, und daß die Kon taktfläche (25) des Sitzringes (22) auf dem vorsprin genden Ring (24) ausgebildet ist.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Ring (34) von einem ringförmigen Dichtungs gummi (32) gestützt wird, und daß die Einrichtung, die den Sitzring (22) und den angetriebenen Ring (34) in Kontakt miteinander zwingt, eine außerhalb des Dichtungs gummis (32) angeordnete schraubenförmige Kompressions feder (38) aufweist, die über den Dichtungsgummi (32) auf den angetriebenen Ring (34) drückt.