DE4314171C2 - Einsatzwasserdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einsatzwasserdichtung, wie diese bei Wasserpumpen mit endothermischen Motoren zur Anwendung gelangt und welche entwickelt wurde, um bessere Leistung und längere Haltbarkeit als übliche Dichtungen zu bieten.

Die Abdichtung der Welle von Wasserpumpen mit endothermi­ schen Motoren erfolgt gegenwärtig durch radiale oder axiale Dichtungen, mit Reibflächen aus keramischem Mate­ rial.

Bei den Betriebsbedingungen, welchen diese Art Dichtung unterworfen wird, können hohe Temperaturen auftreten, da sich die Pumpenwelle mit 2000 bis 8000 U/min dreht. Es können im Wasser suspendierte aggressive Stoffe erwartet werden, sowie Verhältnisse vorliegen, welche die Haltbar­ keit der Dichtung auf weniger als den gewünschten Zeitraum verkürzen und dementsprechend die Integrität des Aggregats in Frage stellen, insbesondere falls es sich um eine grö­ ßere Anlage handelt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einsatzwasserdichtung bereitzustellen, die die genannten Probleme löst und auch unter schwierigen Bedingungen, insbesondere bei größeren Aggregaten zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch eine Einsatzwasserdichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Es wird eine radiale Dichtung bereitgestellt, die im wesentlichen aus einem ge­ eigneten Verbund von Elastomeren und Kunststoffen besteht, die in einem Metallgehäuse montiert sind, mit oder ohne Feder, und so aufgebaut sind, daß die Dichtungslippen nicht in direkter Reibung mit der Welle stehen, sondern gegen eine eigene Lauffläche der Dichtung, keinen Abrieb verursachen und welche um die Welle herum eine Zwischen­ schicht gegen statische und/oder dynamische Drücke, Wirbelbildung des Wassers und seiner Zusätze und/oder an­ dere Einflüsse bilden, die sich aus dem normalen Betrieb der Pumpe ergeben.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung besteht in der Tatsache, daß keine besondere Bearbeitung des Pumpenkörpers und der Welle für den Einbau dieser Ein­ satzwasserdichtung erforderlich ist.

Aus der US 3 214 180 geht eine Dichtung hervor, die einen Außenring aufweist, der an einer stationären Wand festge­ legt ist und an welchem radial nach innen gerichtet ein Flansch bzw. eine Schulter ausgebildet sind, die der Halterung von Stützringen dienen, die jeweils mit einem sich radial nach innen gerichteten Ringabschnitt einander gegenüberliegen und zwischen diesem radial nach innen gerichteten Ringabschnitt den entsprechenden Bereich eines Dichtelements einspannen. Bei dieser Dichtung ist nur ein einziges Dichtelement vorgesehen, das sich mit einer Dichtlippe zum nassen Bereich hin erstreckt.

Aus der DE-OS 38 26 628 ist eine weitere Wellenabdichtung bekannt. Bei diesem Dichtungssystem sind zwei Dichtele­ mente vorgesehen, wobei ein Dichtungselement dem nassen Bereich und das andere dem trockenen Bereich zugeordnet ist. Der Aufbau der als Außenring und Innenring zu bezeichnenden Bauelemente ist grundsätzlich von dem Aufbau der Erfindung verschieden.

Die einzige Figur zeigt eine Einsatzwasserdichtung, welche Gegenstand dieses Patents ist als teilweise aufgeschnit­ tene Seitenansicht auf der Pumpenwelle montiert.

Gemäß der o.g. Figur dichtet die Einsatzwasserdichtung, die Welle 1 der Wasserpumpe mit endothermischem Motor ra­ dial ab, um einen trockenen Teil 2 von einem nassen Teil 3 der Pumpe zu trennen. Sie besteht aus einem ringförmigen Gehäuse 4-5, welches in dem ringförmigen Raum zwischen der Welle 1 und der Wand 6 des Pumpenkörpers angeordnet ist und aus folgenden zwei Teilen besteht: Einem festen äuße­ ren Teil 4, welcher durch Interferenz an der Wand 6 des Pumpenkörpers befestigt ist und einem inneren beweglichen Teil 5, welcher fest auf der Welle 1 montiert ist. Das ge­ nannte ringförmige Gehäuse 4-5 enthält innen zwei Dich­ tungselemente, eines aus Kunststoff 7 und eines aus einem Elastomeren 8, welche jeweils auf den nassen Teil 3 und den trockenen Teil 2 der Pumpe gerichtet sind. Sie sind im genannten festen äußeren Teil 4 des Gehäuses montiert und dichten gegen eine besondere Lauffläche 9 ab, welche durch die Innenseite des inneren beweglichen Teils 5 des ring­ förmigen Gehäuses 4-5 gebildet wird.

Genauer: Der feste äußere Teil 4 des ringförmigen Gehäuses 4-5 wird durch einen umgekehrt U-förmigen Ring gebildet, bestehend aus einem axialen Rohrabschnitt 10, dessen äu­ ßere Oberfläche mit einer aufvulkanisierten Elastomerbeschichtung 11 versehen ist, welche unter kon­ trolliertem Interferenzdruck gegen die Wand 6 des Pumpen­ gehäuses gepreßt ist. Vom axialen Rohrabschnitt 10 er­ strecken sich zwei radiale Flansche 12 und 13. Einer der genannten Flansche 12, hat einen leicht Z-förmigen Quer­ schnitt und ist auf die nasse Seite 3 der Pumpe gerichtet und der andere Flansch 13, hat einen geradlinigen Quer­ schnitt, wird nach Zusammenbau der die Dichtung darstel­ lenden Baugruppe geformt und ist auf den trockenen Teil 2 gerichtet.

Den inneren beweglichen Teil 5 bildet ein Ring mit U-för­ migem Querschnitt, bestehend aus einem axialen Rohrab­ schnitt 14 von dem zwei radiale Flansche ausgehen, einer mit geradlinigem Querschnitt 15 und der andere mit Z-för­ migem Querschnitt 16.

Der Flansch 15 mit geradlinigem Querschnitt ist auf den nassen Teil 3 der Pumpe gerichtet und befindet sich außer­ halb des entsprechenden Radialflansches 12 des äußeren fe­ sten Teils 4 des Gehäuses und sein freies Teil steht etwas über das-freie Teil des Flanschen 12 über. Dieser Flansch 15 mit geradlinigem Querschnitt wirkt als Abschluß der Baugruppe und dient in Zusammenwirkung mit dem entspre­ chenden Flansch 12 als Basis für die Montage des Einsatzes in die Wasserpumpe.

Der Flansch mit Z-förmigem Querschnitt 16 ist auf den trockenen Teil 2 der Pumpe gerichtet. Sein unteres Teil steht nach außen über den entsprechenden Flansch 13 des äußeren festen Teils 5 des Gehäuses vor und das äußere Teil des genannten Flansches mit Z-förmigem Querschnitt 16 steht über das freie Teil des Flansches 13 vor und ist im Innern des Gehäuses 4-5 angeordnet.

Die Innenseite des axialen Rohrabschnitts 14 bildet die Lauffläche 9, gegen welche die Abdichtung durch die Dich­ tungselemente 7 und 8 erfolgt. Die Außenseite des genann­ ten Rohrabschnitts 14 ist mit einer aufvulkanisierten Ela­ stomerschicht 17 überzogen, welche unter kontrolliertem Interferenzdruck zwischen dem Rohrabschnitt 14 und der Welle 1 angeordnet ist. Diese Elastomerbeschichtung 17 be­ deckt ebenfalls die ganze äußere Oberfläche des Flansches mit Z-förmigem Querschnitt 16, welche auf die trockene Seite 2 der Pumpe gerichtet ist und definiert hydrodyna­ mische Aufwölbungen 18 für den Rückfluß von Flüssigkeiten, Staub und anderen Substanzen. Der Flansch mit Z-förmigem Querschnitt 15, beschichtet mit dem Elastomeren 17, wirkt auch als Anschlag, falls das Pumpenaggregat eine spieler­ zeugende Abnützung aufweist.

Das aus einem Elastomeren bestehende Dichtungselement 8 ist auf einen metallischen Stützring mit L-förmigem Quer­ schnitt 19-20 aufvulkanisiert, welcher in seinem rohrför­ migen Abschnitt 19 axial zur Baugruppe angeordnet und an der Innenseite des äußeren festen Teils 4 des Gehäuses 4-5 befestigt ist und von welchem sich ein radialer Flansch mit leicht Z-förmigem Querschnitt 20 erstreckt an dem das aus einem Elastomeren bestehende Dichtungselement 8 befe­ stigt ist.

Das aus einem Elastomeren bestehende Dichtungselement 8 besitzt drei oder mehr Dichtungslippen 21, welche die Dichtung gegen die innere Lauffläche 9 des beweglichen Teils 5 des Gehäuses 4-5 bewirken. Die erste Dichtungs­ lippe 21, die auf die trockene Seite 2 der Pumpe gerichtet ist, kann eine Ringfeder 22 enthalten, wie sie bei Öldich­ tungsringen bekannt ist und welche die genannte Lippe ge­ gen die Lauffläche 9 drückt.

Im Zwischenbereich des genannten Flansches mit leicht Z- förmigem Querschnitt 20 und zwischen diesem und der Innen­ seite des Flansches mit Z-förmigem Querschnitt 16 des in­ neren beweglichen Teils 5 des Gehäuses besitzt das aus ei­ nem Elastomeren bestehende Dichtungselement 8 Aufwölbungen 23, welche auf die trockene Seite 2 der Pumpe gerichtet sind, die als hydrodynamisches Dichtungselement gegen den Rückfluß des Schmiermittels (Fett) der Dichtung wirken und weiterhin als regulierender Anschlag der inneren Entfer­ nung bei der Montage des Einsatzes in die Wasserpumpe die­ nen.

Das aus Kunststoff bestehende Dichtungselement 7 besteht aus einem ursprünglich kronenförmigen Ringteil, dessen Pe­ ripherie zwischen dem Radialflansch mit Z-förmigem Quer­ schnitt 20 des Ringes 19-20, an den das aus einem Elasto­ meren bestehende Dichtungselement 8 montiert ist und dem Radialflansch 24 eines zweiten Montagerings mit L-förmigem Querschnitt 24-25, dessen axialer Rohrabschnitt 25 an der Innenseite des äußeren festen Teils 4 des Gehäuses zusam­ men mit dem axialen Rohrabschnitt 19 des genannten Ringes 19-20 festgelegt ist, auf welchen das aus einem Elastome­ ren bestehende Dichtungselement 8 montiert ist, befestigt ist. Der mittlere Bereich des aus Kunststoff bestehenden­ den Dichtungselements 7 ist in Richtung des nassen Teils 3 der Pumpe gebogen und der Innenrand des genannten, aus Kunststoff bestehenden Dichtungselements 7 wird gegen die Dichtungslauffläche 9 selbst gedrückt. Auf der Innenseite des genannten Zwischenbereichs und dem Rand des aus Kunst­ stoff bestehenden Dichtungselements 7 können Rillen 26 zur hydrodynamischen Dichtung vorgesehen werden.

Das aus Kunststoff bestehende Element 7 wird vorzugsweise aus PTFE oder hochwiderstandsfähigen Polyamiden herge­ stellt.

Bei der Montage der die Dichtung darstellenden Baugruppe ist die Anwendung von Spezialfett 27 vorgesehen, genauer gesagt, zwischen den Dichtlippen und der eigenen Laufflä­ che 9.

Die dem Wasser ausgesetzten Metallteile der Dichtung sind gegen Korrosion geschützt.

Eine Dichtung mit diesen Merkmalen wird geeigneterweise, aber nicht ausschließlich, bei größeren Aggregaten ange­ wendet, wo die Bauteile demontierbar sind.

Claims (14)

1. Dichtungsanordnung zwischen einer trockenen und einer nassen Seite einer Pumpenanordnung, mit einem an einer kreisförmigen Wand (6) festlegbaren Außenring (4), an dessen Ränder radial nach innen gerichtete Flansche (12, 13) ausgebildet sind, einem auf einer Welle fest­ legbaren Innenring (5), an dem, der trockenen Seite zu­ gewandt, ein radial nach außen gerichteter Flansch (16) ausgebildet ist, der den zugeordneten Flansch (13) des Außenrings (4) innen hintergreift und mit einem der nassen Seite zugeordneten, radial nach außen gerichte­ ten Flansch (15) den zugeordneten Flansch (12) des Au­ ßenrings außen übergreift, wobei zwischen den Flanschen (12, 13) des Außenrings (4) zwei im wesentlichen L-för­ mige Stützringe (19-20, 25-24) mit ihren L-Schenkeln radial nach innen gerichtet und einander zugewandt eingesetzt sind, und wobei letztere zwischen sich zum einen ein erstes ringförmiges Dichtungselement (7), das mit dem frei innenliegenden Ringteil zum nassen Bereich (3) ausgebogen auf der Innenfläche (9) des Innenrings (5) dichtend anliegt und zum anderen einen Teil eines zweiten Dichtungselements (8) einspannen, das sich zum trockenen Bereich (2) erstreckt und mehrere hinterein­ anderliegende Dichtungslippen (21) besitzt, die mit ei­ nem zugeordneten Bereich der Innenfläche (9) des Innen­ rings (5) zusammenwirken.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Außenring (4) einen U-förmigen Querschnitt bildet und die radial nach innen gerichteten Flansche (12, 13) die freien U- Schenkel sind und dazwischen ein axialer Rohrabschnitt (10) gebildet ist, dessen äußere Oberfläche mit einer aufvulkanisierten Schicht (11) aus einem Elastomer überzogen ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der dem trockenen Bereich zugewandte Flansch (16) des In­ nenrings (5) annähernd Z-förmig ausgebildet ist, und mit seinem unteren Bereich axial nach außen über den entsprechenden Flansch (13) des Außenrings (4) vorsteht und der Innenring (5) einen axialen Rohrabschnitt (14) aufweist, dessen Innenfläche die Lauffläche (9) defi­ niert, mit der die genannten Dichtungselemente (7, 8) zusammenwirken.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Außen­ oberfläche des Innenrings mit einer aufvulkanisierten Schicht (17) eines Elastomer bezogen ist, die auch die äußere Oberfläche des Z-förmigen Flansches (16) be­ deckt.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, wobei am freien Ende des Z-förmigen Flansches (16) eine Aufwölbung (18) aus der Elastomerschicht bestehend angeformt ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Z-förmige Flansch (16) mit dem Überzug als Anschlag bei Spiel des Aggregats ausgebildet ist.

7. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das dem trockenen Bereich zugeordnete Dichtungs­ element (8) an dem L-förmigen Schenkel (20) des Stütz­ rings (19-20) anvulkanisiert ist, wobei der L-förmige Schenkel (20) des Stützrings (19-20) mit seinem freien Rand Z-förmig zum trockenen Bereich hin ausgebogen ist.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, wobei an der Innen­ seite des Dichtungselements (7) im gebogenen Zwischen­ bereich und an dessen Rand Rillen für eine hydrodynami­ sche Dichtung (26) ausgebildet sind.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an dem der trockenen Seite zugewandten Dichtungs­ element (8) drei oder mehrere Dichtungslippen (21) vor­ gesehen sind, welche die Dichtung gegenüber der Lauf­ fläche (9) bewirken.

10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, wobei die Dich­ tungslippe, die zur trockenen Seite gerichtet ist, als erste Dichtungslippe bezeichnet, eine Ringfeder (22) enthält oder trägt.

11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im Zwischenbereich des Schenkels mit dem Z-förmi­ gen Querschnitt (29) und zwischen diesem und der Innen­ seite des Flansches (16) des Dichtungselements (8) Auf­ wölbungen (23) ausgebildet sind, die zum trockenen Be­ reich gerichtet sind und als hydrodynamisches Dich­ tungselement gegen einen Rückfluß von Schmiermitteln (der Dichtung) ausgelegt sind, sowie als regulierender Anschlag der inneren Abstände bei der Montage.

12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das dem nassen Bereich zugeordnete Dichtungsele­ ment (7) aus einem ursprünglich kronenförmigen Ringteil besteht, dessen Außenrandbereich zwischen den L-Schen­ keln der Stützringe (19-20, 25-24) eingespannt ist.

13. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Dichtungselement (7) aus Kunststoff, vorzugs­ weise einem PTFE oder hochwiderstandsfähigem Polyamid hergestellt ist.

14. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zwischen den Dichtungslippen (21) und der Lauf­ fläche (9) ein Sonderfett eingebracht ist.