DE3705448A1

DE3705448A1 - Dichtungssytem

Info

Publication number: DE3705448A1
Application number: DE19873705448
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Schroeder
Original assignee: Blohm and Voss GmbH
Current assignee: Blohm and Voss GmbH
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-09-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem aus der Gruppe der Berührungsdichtungen nach DIN 3750, und zwar ein Dichtungs system in einem den Drehkörper umgebenden oder ihm benachbarten Gehäuse mit einer zu dem Drehkörper hin offenen Nut für die Aufnahme eines Gleit- und eines auf den Gleitring vorspannend einwirkenden O-Ringes, um zwischen Gehäuse und Drehkörper gegen einen wirksamen Flüssigkeitsdifferenzdruck abzudichten. Das Dichtungssystem benötigt nur relativ kleine Einbauräume.

Eine bekannte typische Anordnung innen- bzw. außendichtend, zeigt Fig. 1.

Bei in einer Richtung drehender Bewegung treten, bis in den Hochdruckbereich hinein, bei genauer maßlicher Beachtung der Nutraumvorgaben und Oberflächenrauheiten keine nennenswerten Funktionsschwierigkeiten auf.

Die Abdichtung wird durch eine entsprechende Vorspannung des O-Ringes eingeleitet. Dabei entsteht in der Kontaktzone ein charakteristischer Pressungsverlauf.

Sobald das Dichtungssystem durch das Druckmedium beaufschlagt wird, erhöht sich etwa proportional mit dem Druckanstieg die Anpreßkraft, dadurch entsteht automatisch eine sich selbstverstärkende Dichtwirkung.

Mit dem Einsetzen der Drehbewegung wird zwischen Gleitring und metallischem Dichtkörper (Welle bzw. Gehäuse) ein Schmier film aufgebaut, der funktionstechnisch erforderlich ist, um Reibung, Reibungswärme und Verschleiß auf zulässige Werte zu reduzieren. Die Reibungsverluste sind dabei um so höher, je größer die Anforderungen an die Dichtheit sind, d. h. je geringer der Schmierfilm sich ausbilden kann. Der Aufbau des Schmier films ist für die Funktionsfähigkeit der Dichtung unbedingt erforderlich. Je höher der Betriebsdruck, je schwieriger wird der Aufbau des Schmierfilms.

Bei Dichtungen, wie vorstehend beschrieben, entsteht ein Haupt störfaktor, wenn die Gleitbewegung sich umkehrt. Um eine der artige pendelnde Schwenkbewegung durchzuführen, kommt es zu einem Abbau der Gleitgeschwindigkeit bis zum Stillstand, dann wieder zu einer erneuten Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung, einem Verharren in der erreichten Höchstgeschwindig keit, bis sich der Bewegungsablauf wieder umkehrt.

In dem Hochdruckbereich wird in der Umkehrphase der Schmier film derart reduziert bzw. durchbrochen, daß die Haftung zwischen Gleitring und Drehkörper größer wird als zwischen Gleitring und Nutwandung bzw. O-Ring. Dadurch dreht sich der Gleitring in dieser Bewegungsphase gemeinsam mit dem Drehkörper. Es entsteht ein hoher Reibungsverschleiß zwischen Gleitring und Nut-Seitenwand, bzw. auch zwischen Gleitring und O-Ring, der verknüpft ist mit einer Spaltextrusion trotz minimaler Dichtspalte. Dieser Effekt führt zur kurzzeitigen Zerstörung des Dichtungssystems.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Mitdrehen der Dichtung bei wechselnden Schwenk-Dreh-Bewegungen auszu schließen, weiterhin die Reibung zwischen Gleitring und Dreh körper wesentlich zu reduzieren.

Die Lösung dieser Aufgabe, und damit die Erfindung selbst ist in den Ansprüchen beschrieben.

Zur Erläuterung der Erfindung im einzelnen werden nachstehend, ausgehend von der typisch bekannten Ausführung gemäß Fig. I, Beispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. I die bekannte typische Anordnung eines Dichtungssystems, gesehen als Nutschnitt;

Fig. II bis Fig. IV Anordnungen des Dichtungssystems gemäß der Erfindung mit Mitnehmern verschiedener Form und Ausführung.

Verglichen mit der bekannten typischen Anordnung gemäß Fig. I wird die erfindungsgemäße Lösung gemäß Fig. II folgendermaßen erreicht.

Der Gleitring 3 a wird auch hier mittels eines O-Ringes 4 a vorgespannt. Auf der druckabgewandten Seite befindet sich zusätzlich der Mitnehmerring 1 a. Er ist zusammengekoppelt mit dem Gleitring 3 a mit Hilfe einer Vielzahl von Mitnehmer stiften 1 a′, die gegebenenfalls aus Kunststoff bestehen. Der Mitnehmerring 1 a besteht aus gummielastischem Material, z. B. PU.

Bei Druckbeaufschlagung preßt der O-Ring 4 a den Mitnehmer ring 1 a fest gegen die Seitenwand der Nut 2 a und den Gleitring 3 a gegen den Drehkörper 5. Die Anpreßkräfte des O-Ringes 4 a gegen den Mitnehmerring 1 a sind größer als die Anpreßkräfte des O-Ringes 4 a gegen den Gleitring 3 a. Diese Wirkung wird u. a. erreicht durch eine abgewandelte, vergrößerte Nutform gegen über der typischen Anordnung gemäß Fig. I. Außerdem ist der Nut einstich 2 a auf der druckabgewandten Seite zusätzlich mit einem Einstich versehen, der den O-Ring 4 a zwingt, bei Druckbeauf schlagung eine breitere Druckzone in Richtung des Mitnehmer ringes 1 a zu beaufschlagen, als in Richtung des Gleitringes 3 a.

Dieser Vorgang wird durch zusätzliche Ausgleichsbohrungen 7 unterstützt. Die Ausgleichsbohrungen 7 verringern mit ihren druckausgleichenden Einflußzonen die reibungsintensiven Ring flächen des Gleitringes 3 a zum Drehkörper 5 (Welle bzw. Gehäuse). Eine weitere Druckentlastung des Gleitringes 3 a entsteht durch den Aufhängeeffekt, der über die Mitnehmerstifte 1 a′ und den Mitnehmerring 1 a hervorgerufen wird. Es hängt der Gleitring 3 a über die Mitnehmerstifte 1 a′ an dem Mitnehmerring 1 a, aber die Elastizität des Mitnehmerringes 1 a gestattet trotzdem ein axiales Atmen des Gleitringes 3 a, so daß die Dichtfunktion des Gleitringes 3 a zum Drehkörper 5 nicht negativ beeinflußt wird.

Die hauptsächliche Druckentlastung des Gleitringes 3 a ent steht jedoch durch die Spaltanordnungen zwischen dem O-Ring 4 a, dem Gleitring 3 a und dem Mitnehmerring 1 a, denn während in der typischen Anordnung gemäß Fig. I der O-Ring 4 a lediglich den Spalt zwischen dem Gleitring 3 a und der druckentlasteten Nut- Seitenwand abdichten muß, sind in der Anordnung gemäß der Er findung in Fig. II zwei Spalte durch den O-Ring 4 a abzudichten, nämlich Spalt X zwischen Gleitring 3 a und Mitnehmerring 1 a und Spalt Y zwischen Mitnehmerring 1 a und dem druckentlasteten Nutgrund. Die Druckrichtungen des O-Ringes 4 a verlaufen in den Spalten X und Y entgegengesetzt. Dies führt zu einer zu sätzlichen Druckentlastung des Gleitringes 3 a, so daß die Ge fahr, daß der Schmierfilm zwischen dem Gleitring 3 a und dem Drehkörper 5 abreißt, verringert wird.

Diese Verbesserungen sind besonders wichtig in der Phase des Drehrichtungswechsels.

Das Dichtungssystem ist montierbar ohne eine axiale Trennung der Nut 2 a.

Fig. III zeigt eine Variante, in der die Mitnehmerstifte er setzt sind durch eine Veränderung der Mitnehmerscheibe 1 b und des Gleitringes 3 b.

In der Mitnehmerscheibe 1 b sowie in dem Gleitring 3 b befinden sich ringförmig umlaufend je ein Trapezprofil. Dieses verkettet beide Teile miteinander wie Keilriemen und Keilriemenscheibe, jedoch befindet sich das Profil nicht an dem Außendurchmesser sondern axial seitlich. Diese Verkettung beider Teile bewirkt, daß ein radiales Verrutschen zueinander nicht auftritt.

Die Montage nach Fig. III ist gegenüber der nach Fig. II wesentlich einfacher.

Fig. IV zeigt eine Variante, in der die Mitnehmerstifte durch ein Verzahnungsprofil ersetzt werden, welches eine Verzahnung in radialer Richtung aufweist. Die Kraftverknüpfung der Teile 1 c und 3 c ist damit in radialer Richtung kraftschlüssig an statt reibungsschlüssig.

Bezugszeichenliste 1 a-1 d Mitnehmer oder Stützteil 1 a′ Mitnehmerstift
2, 2 a-2 d Nut
3, 3 a-3 d Gleitring
4, 4 a-4 d O-Ring
5 Drehkörper
6 Druckrichtung
7 Ausgleichsbohrung
8 Verzahnungsprofil

Claims

1. Dichtungssystem in einem den Drehkörper umgebenden oder ihm benachbarten Gehäuse mit einer zu dem Drehkörper hin offenen Nut für die Aufnahme eines Gleitringes und eines auf diesen vorspannend einwirkenden O-Ringes zwecks Abdich tung gegen einen in Richtung der Oberfläche des Drehkörpers wirksamen Flüssigkeitsdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer zu Gunsten der besseren Verformung des Gleitringes (3) abgewandelten größeren Querschnittsform der Nut (4) ein auf den Gleitring (3) einwirkender Stützring (1) vorgesehen ist.

2. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (1) mit Stiften (1 a′) in den Gleitring (3) eingreift.

3. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (1 b) als Formteil ausgebildet ist, welches die Stifte (1 a′) ersetzt, durch ein Keilriemenprofil in axialer Anordnung, das beide Teile (1 b, 3 b) miteinander reibschlüssig verbindet.

4. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (1 c) und der Gleitring (3 c) je ein radial gerichtetes Verzahnungsprofil aufweist, daß die beiden Teile zusammengefügt miteinander kraftschlüssig verbindet. Das Profil ist so gestaltet, daß ein herzförmiges Zusammen schlingen beider Teile zum gemeinsamen Einsetzen in die Dichtnut möglich wird.

5. Dichtungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (1) aus gemeinschaftlichem Material be stehen.

6. Dichtungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (3) zur Dichtfläche Ausgleichsbohrungen (7) aufweisen.