DE4200035A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine innerhalb eines Zylinder- /Rohrraumes axial verschiebbare Dichtungsanordnung, die auch zum Abdichten einer in besagtem Raum rotierenden und/oder axial verschiebbaren Welle, die Welle umschließend, geeignet ist.

Ziel der Erfindung ist das Hervorbringen einer verhältnismäßig einfachen, effektiven Dichtungsanordnung zum Abdichten von Zylinder-/Rohrräumen oder in diesen arbeitenden Wellen, ins­ besondere bei Anwendung verhältnismäßig hoher Betriebsdrücke. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die erfindungsgemäße Dich­ tungsanordnung für einen Zylinder-/Rohrraum durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angeführten Umstände gekennzeichnet. Die Wellendichtungsanordnung ist durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 6 angeführten Umstände gekennzeichnet.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist ihr verhältnismäßig einfacher Einbau, indem die Dichtungsanordnung mit verhältnismäßig weiten Toleranzen durchgeführt werden kann. Die Dichtung kann hierbei derart installiert werden, daß sie zu Beginn ein wenig Druckmittel durchläßt, womit sich mit Leichtigkeit im Druckmittel befindliche Luft daraus entfernen läßt, vor dem anfänglichen Festziehen, währenddessen der Dich­ tungsteil in innige Berührung mit der abzudichtenden Fläche gebracht wird. Nach Abschluß des anfänglichen Festziehens übt infolge der Bauweise der Dichtungsanordnung die vom Druckmittel auf die Dichtungsanordnung ausgeübte Druckwirkung auf den Dichtungsteil einen Druck aus, der höher als der Druck des Druckmittels ist, womit der Dichtungsteil enger an die abzu­ dichtende Fläche gedrückt wird, allen Leckfluß durch die Dichtungsanordnung hindurch verhindernd. Mittels geeigneter Wahl des Konuswinkels kann man die gewünschte Druckverstärkung am Dichtungsteil erzielen.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung mehr in Einzelheit mit Hilfe der in den beiliegenden Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsweise der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung für einen Zylinder-/Rohrraum in schematischem Längsschnitt dar,

Fig. 2 zeigt die Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 als Sprengbild,

Fig. 3 und 4 stellen alternative Weisen zur Formgebung des zur Dichtungsanordnung gehörenden Dichtungsteils dar, und

Fig. 5 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenabdichtungsanordnung dar.

Gemäß Fig. 1 und 2 gehören zur erfindungsgemäßen Dichtungs­ anordnung aus Metall bestehende Preßglieder 3 und 4, zwischen denen ein Dichtungsteil 5 angebracht ist. Das Preßglied 4 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einem Schaftteil 6 versehen, der das Ausführen des Festziehens der Preßglieder untereinander erleichtert, wenn sich die Preßglieder an ihrem Platz in dem abzudichtenden Raum befinden. Der Ausgangspunkt für den Dichtungsteil 5 kann z. B. ein bis nahe an die endgültige Form heran auf der Drehbank bearbeiteter Rohling oder auch einfach ein Rohling aus Dichtungsmaterialmasse sein. Das Formen des Dichtungsteils 5 zu gewünschter Endform erfolgt durch Pressen des Rohlings zwischen den einander gegenüberliegenden Preßflächen 17 und 18 der Preßglieder 3 und 4. Die Preßglieder 3 und 4 werden vermittels einer Schraube zusammengeschlossen, zu der ein Kopfteil 12, ein Schaftteil 11 und ein Gewindeteil 13 am Ende des Schaftteils gehören. Die Schraube geht durch ein im ersten Preßglied 4 und in dessen Schaftteil 6 vorgesehenes zentrales Loch und ein im Dichtungsteil 5 vorgesehenes zentrales Loch durch zu einem im zweiten Preßglied 3 vorgesehenen, mit Gewinde versehenen Befestigungsloch 21. Festziehen der Schraube bewirkt axiale Verschiebung der Preßglieder 3 und 4 auf einander zu, womit sich der zwischen denselben eingebrachte Dichtungsteil 5 radial in Richtung auf die Wandung 2a des abzudichtenden Raums 2 zu verlagert. Zugleich erfährt der Dichtungsteil noch einige Verformung zwischen den Preßflächen 17, 18.

Das Formpressen des Dichtungsteils 5 erfolgt vorteilhaft z. B. mittels einer separaten hydraulischen Presse zwischen den besagten Preßflächen, wenn die Preßglieder in den Raum 2 ein­ gebracht sind, und zwar werden dann die Preßglieder mit der vorbeschriebenen Schraube erst nach erfolgtem Formpressen zu­ sammengeschlossen. Beim Festziehen der Schraube müssen die Preßglieder 3, 4 gegen Verdrehung zueinander verriegelt sein. Man kann dies z. B. mit Hilfe eines am zweiten Preßglied 3 mit Verschraubung angeschlossenen Verriegelungszapfens 7 bewerk­ stelligen, der in ein im ersten Preßglied 4 vorgesehenes Ver­ riegelungsloch eingreift, wobei man beim Drehen der Schraube den Schaftteil 6 mit einem entsprechenden Werkzeug ergreift, um vereinte Drehung der Preßglieder zu verhindern. Wenn der abzudichtende Raum einen Querschnitt mit anderer als kreisrunder Form aufweist, ist Drehung der Preßglieder bereits ohne geson­ dertes Verriegelungsglied verhindert. Die Befestigungsschraube hat zur Aufgabe, die Preßglieder 3 und 4 zusammenzuschließen und die Anfangsstrammheit des zwischen denselben liegenden Dichtungsteils zu regeln. Diese Einstellnöglichkeit der Anfangsstrammheit läßt zu, daß man den Außendurchmesser des Dichtungsteils 5 kleiner als den Innendurchmesser des ab­ zudichtenden Raums bemißt, wodurch der Einbau der Dichtungs­ anordnung erleichtert wird. Man kann durch Verstellen der An­ fangsstrammheit den Dichtungsteil gegen die Wandung des abzu­ dichtenden Raums heranführen und damit einen Leckfluß des Druckmittels vor Beaufschlagung der Dichtungsanordnung mit Volldruck verhindern. In der Ausführungsform der Fig. 1 wirkt der Druck von der Richtung des Preßglieds 3 her, womit bei Druckeinwirkung des Druckmittels auf das Preßglied 3 dieses gegen das gegenüberliegende Preßglied 4 verschoben wird und dadurch eine weitere Verlagerung des Dichtungsteils zur Anlage gegen die Wandung des abzudichtenden Raums verursacht, damit die Funktion der Dichtung effektivierend. Diese axiale Verschiebung der Preßglieder ist ermöglicht worden, indem zwischen den Preßgliedern 3 und 4 ein axialer Spielraum 15 in deren Zentralbereich belassen worden ist, wo kein zwischenliegender Dichtungsteil 5 vorhanden ist. Diese Anordnungsweise ergibt auch eine Begrenzung für die besagte axiale Bewegung. In den Fig. 3 und 4 sind alternative Gestaltungen des Dichtungsteils 5 dargestellt, und zwar ist die Ausführung gemäß Fig. 4 z. B. für solche Anwendungen gedacht, in denen auf beiden Seiten der Dichtungsanordnung Druckmittel vorliegt und dadurch die Richtung der Druckwirkung wechseln kann.

Gemäß Fig. 1 gehören zur Dichtungsanordnung fernerhin Feder­ glieder 9, 10 zwischen dem Kopfteil 12 der Befestigungsschraube und der äußersten Stirnfläche des Schaftteils 6 des Preßglieds 4, die der Verschleißkompensation des Dichtungsteils 5 und/oder der Einstellung der Anfangsstrammheit dienen. Desweiteren gehört zur Dichtungsanordnung der Ausführungsform der Fig. 1 gemäß ein um den Schaftteil 6 herum liegendes Federglied 14, das zwischen einer Feststellmutter 22 und der Außenfläche des Preßglieds 4 eingesetzt ist. Das Federglied 14 hat die Aufgabe, die Preßglieder 3 und 4 in ihre Ausgangslage zurückzuführen, wenn die Druckwirkung aufhört, und im Verein mit der Feststellmutter 22 als Anschläge zu dienen, um Verschiebung der Dichtungsanordnung 1 aus dem abzudichtenden Raum heraus infolge der an der Außenfläche des Preßglieds 3 angreifenden Druckwirkung zu verhindern.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform weicht insofern von derjenigen der Fig. 1 ab als sie beabsichtigt ist, eine in dem Zylinderraum arbeitende Welle 16 abzudichten, und zwar umgibt die Dichtungsanordnung die Welle 16, und der Dichtungsteil 5 liegt im Zentralloch der Dichtungsanordnung und legt sich gegen die Welle 16, wenn die Preßglieder 3 und 5 in Richtung aufeinander zu gedrückt werden. In dieser Ausführungsform ist vorteilhaft eine Mehrzahl von Befestigungsschrauben vorgesehen, z. B. vier solche Schrauben, womit der Dichtungsteil 5 möglichst gleichmäßig gegen die abzudichtende Welle 16 zum Andruck kommt.

In der Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kommen als Dichtungsmaterial Graphit oder Kohlefasern, verschiedene mit Graphit oder Kohlefasern bemischte/armierte Kunststoffe, wie z. B. PTFE-Kunststoffe oder dergleichen einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisende, verhältnisnäßig leicht plastisch verformbare Materialien zur Anwendung.

Die vorstehend dargestellten Ausführungsformen sind lediglich gemeint, einige vorteilhafte Verwirklichungsformen der erfin­ dungsgemäßen Dichtungsanordnung zu erläutern, und sie bezwecken keine Einschränkung des in den nachstehenden Patentansprüchen definierten Schutzumfangs.

Claims (6)

1. Innerhalb eines Zylinder-/Rohrraums in axialer Richtung verschiebbare Dichtungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Dichtungsanordnung (1) gehören: zwei in bezug auf einander axial verschiebbare metallische Preßglieder (3, 4), deren Verdrehung zueinander verhindert ist (7), und ein zwischen besagten Preßgliedern (3, 4) liegender, aus einem Rohling in kaltem Zustand formgepreßter Dichtungsteil (5, 5a, 5b), dessen Material aus verhältnismäßig leicht plastisch verformbaren Materialien mit geringem Reibungskoeffizienten besteht, ins­ besondere aus PTFE-Kunststoffen mitsamt deren verschiedenen Mischungen oder aus Graphit, wobei das besagte Pressen mittels der besagten Preßglieder (3, 4) in dem Zylinder-/Rohrraum (2) ausgeführt ist, der das endgültige Anwendungsobjekt der Dich­ tungsanordnung (1) ausmacht oder hinsichtlich Bemessung dem endgültigen Anwendungsobjekt der Dichtungsanordnung gleichkommt; daß die gegen den Dichtungsteil (5, 5a, 5b) kommende Preßfläche (17, 18) zumindest des einen Preßglieds (3, 4) in der Richtung auf den Dichtungsteil (5, 5a, 5b) zu konisch oder konvex gestaltet ist, womit an dem gegen besagte Preßfläche kommenden Ende des Dich­ tungsteils ein keilartiger Lippenteil (19, 19a, 19b) entsteht, der sich gegen die Wandung des abzudichtenden Raums (2) legt; und daß zur Dichtungsanordnung (1) ferner Glieder (9-13) zum axialen Verschieben der Preßglieder aufeinander zu gehören, um den dazwischen liegenden Dichtungsteil (5) gegen die Wandung des abzudichtenden Raums mit einer zweckdienlichen Anfangsstrammheit anzudrücken bevor die Druckwirkung des Druckmittels/Druckgeräts auf die Dichtungsanordnung (1) zur Einwirkung kommt.

2. Dichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtungsanordnung (1) ferner Glieder (9, 10) gehören, die den Verschleiß des Dichtungsteils kompensieren, indem sie die Preßglieder (3, 4) in dem Maß axial im Verhältnis zueinander verschieben, in dem der Dichtungsteil (5) dem Verschleiß unterliegt.

3. Dichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsteil (5) ein zentrales Loch aufweist, daß die Preßglieder (3, 4) vermittels eines durch besagtes Zentralloch gehenden Befestigungselements (11-13) zusammengeschlossen sind, womit Verschiebung der Preßglieder näher aneinander heran eine Verlagerung des Dichtungsteils (5, 5a, 5b) radial nach außen in Richtung auf die Wandung (2a) des abzudichtenden Raums (2) zu bewirkt.

4. Dichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Befestigungselement eine Schraube ist, mit einem Kopfteil (12) und einem mit Gewinde versehenen Schaftteil (11, 13), der durch ein im ersten Preßglied (4) vorgesehenes Zentralloch und durch das Zentralloch des Dichtungsteils (5, 5a, 5b) hindurch und weiter in ein im zweiten Formungsteil (3) vorgesehenes, mit Gewinde versehenes Befestigungsloch (21) geht, welche Schraube das Glied zum Herstellen der besagten Anfangsstrammheit bildet, und daß zwischen dem Kopfteil (12) der Schraube und der Fläche des ersten Preßglieds (4), die von der gegen die Dichtung (5, 5a, 5b) liegenden Fläche (18) wegweist, ein Federglied (9, 10) eingebracht ist, welches ein Glied zum Kompensieren des Verschleißes des Glieds und/oder zum Einstellen der besagten Anfangsstrammheit bildet.

5. Dichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßglieder (3, 4) derart zusammengeschlossen sind, daß bei zwischen denselben eingebrachten Dichtungsteil (5, 5a, 5b) die Flächen der Preßglieder (3, 4), die in dem vom Dichtungsteil (5) frei gelassenen Mittelteil gegen einander liegen, in einem Ab­ stand (15) voneinander liegen, womit die Preßglieder nach erfolgter Einstellung der Anfangsstrammheit sich weiter in axialer Richtung auf einander zu unter der Druckwirkung des abzudichtenden Druckmittels verschieben können.

6. Dichtungsanordnung zum Abdichten einer in einem Zylinder- /Rohrraum rotierenden und/oder axial verschiebbaren Welle, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtungsanordnung gehören: zwei in bezug auf einander axial verschiebbare, die abzudichtende Welle (16) umschließende metallische Preßglieder (3, 4), deren Verdrehung zueinander verhindert ist (7), und ein zwischen besagten Preßgliedern (3, 4) liegender, sich gegen die Welle (16) anlegender, aus einem Rohling in kaltem Zustand formgepreßter Dichtungsteil (5, 5a, 5b), dessen Material aus verhältnismäßig leicht plastisch verformbaren Materialien mit geringem Reibungskoeffizienten besteht, insbesondere aus PTFE- Kunststoffen mitsamt deren verschiedenen Mischungen oder aus Graphit, wobei das besagte Pressen mittels der besagten Preß­ glieder (3, 4) ausgeführt ist; daß die gegen den Dichtungsteil (5a) kommende Preßfläche (17, 18) zumindest des einen Preßglieds (3, 4) in der Richtung auf den Dichtungsteil (5a) zu konisch oder konvex gestaltet ist, womit an dem gegen besagte Preßfläche kommenden Ende des Dichtungsteils ein keilartiger Lippenteil (19, 19a, 19b) entsteht, der sich gegen die abzudichtende Welle (16) legt; und daß zur Dichtungsanordnung (1) ferner Glieder (9- 13) zum axialen Verschieben der Preßglieder aufeinander zu gehören, um den dazwischen liegenden Dichtungsteil (5) gegen die abzudichtende Welle (16) mit einer zweckdienlichen Anfangs­ strammheit anzudrücken bevor die Druckwirkung des Druckmittels/Druckgeräts auf die Dichtungsanordnung (1) zur Einwirkung kommt.