DE4415115C1 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, umfassend einen Gleitring und einen Stellring, die relativ unverdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzudichtende Welle relativ unverdrehbar umfangsseitig umschließen, wobei der Gleit- und der Stellring einander zumindest teilweise mit radialem Abstand umschließen, wobei für die gegenseitige Abdichtung zwischen dem Gleit- und dem Stellring ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff vorgesehen ist, der in dem durch den Abstand gebildeten Ringspalt unter elastischer Vorspannung dichtend angeordnet und axial beiderseits durch Vorsprünge des Gleitrings und/oder des Stellrings unverrückbar festgelegt ist.

Eine solche Gleitringdichtung ist aus der DE 35 43 160 C2 bekannt. Der Stellring der vorbekannten Gleitringdichtung ist durch mehrere in Umfangs­ richtung verteilte Befestigungselemente, die als Gewindestifte ausgebildet sind, relativ unverdrehbar auf der Welle befestigt. Die Achsen der Befesti­ gungselemente schließen mit der Rotationsachse der abzudichtenden Welle jeweils einen rechten Winkel ein. Unter der Voraussetzung sehr maßhaltiger Bauteile sowie deren exakter Montage, weist die vorbekannte Gleitringdich­ tung ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung der vorbe­ kannten Art derart weiterzuentwickeln, daß diese in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht kostengünstiger herstellbar ist, wobei die dy­ namische Dichtfläche des Gleitrings der Dichtfläche des in axialer Richtung angrenzenden Gegenrings absolut planparallel zugeordnet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteran­ sprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Stellring durch zumindest ein schraubenförmiges Befestigungselement relativ unver­ drehbar mit der Welle verbunden ist, daß das Befestigungselement den Stell­ ring entgegen dem Gleitring geneigt vom Außenumfang in Richtung der Welle durchdringt und mit der Oberfläche der Welle in Eingriff bringbar ist und daß der Stellring auf der dem Gleitring abgewandten Seite mit einer sich in radia­ ler Richtung erstreckenden Begrenzungsfläche versehen ist und durch das Befestigungselement mit der Begrenzungsfläche gegen eine sich in radialer Richtung erstreckende Schulter der Welle verspannbar ist. Hierbei ist von Vorteil, daß das Befestigungselement montage- und betriebsbedingte Axial­ kräfte aufzunehmen vermag. Außerdem werden Drehmomente zur Mitnahme des Gleitrings zuverlässig übertragen. Die Verspannung der Begrenzungsflä­ che des Stellrings an der Schulter der Welle bedingt eine exakte Positionie­ rung des Stellrings und des mit dem Stellring umlaufenden Gleitrings, so daß die Dichtflächen von Gleitring und Gegenring einander frei von Positionsfeh­ lern zugeordnet sind. Dabei ist es lediglich erforderlich, den Stellring und die Schulter der Welle auf den einander zugewandten Seiten einer exakten und maßhaltigen Bearbeitung zu unterziehen. Eine besonders hohe Oberflächen­ güte und Maßhaltigkeit der sich in axialer Richtung erstreckenden Oberfläche der Welle bedarf es bei einer derartigen Ausgestaltung dagegen nicht. Der betriebsbedingte Verschleiß der dynamisch beanspruchten Dichtflächen von Gleitring und Gegenring wird bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gleitringdichtung auf ein Minimum reduziert. Das Befestigungselement kann durch einen Gewindestift gebildet sein, der oberflächenbündig in den Stellring eingeschraubt ist und diesen gegen die Schulter der Welle verspannt.

Hinsichtlich einer gleichmäßigen Anpreßung des Stellrings an die Schulter der Welle und einer daraus resultierenden exakten Zuordnung der Bestandteile der Gleitringdichtung, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn zumindest drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Gewindestifte vorgesehen sind.

Zur Erzielung einer wirkungsvollen Anpreßung des Stellrings an die Schulter der Welle sowie einer Sicherung gegen eine axiale Verschiebung des Stell­ rings während des Betriebs der Gleitringdichtung, kann es vorgesehen sein, daß der Gewindestift auf der der Welle zugewandten Seite mit einer Ring­ schneide versehen ist. Der Gewindestift wird in die Bohrung des Stellrings zunächst eingeschraubt, bis der Gewindestift die Oberfläche der Welle anlie­ gend berührt. Anschließend wird der Gewindestift weiter in den Stellring ein­ geschraubt, wobei sich die Ringschneide des Gewindestifts in die Oberfläche der Welle eingräbt und dadurch eine Verkrallung der beiden Teile miteinander bewirkt. Durch die Schrägstellung des Gewindestifts, bezogen auf eine Senk­ rechte zur Rotationsachse der Welle, erfolgt eine axiale Anpreßung der Be­ grenzungsfläche des Stellrings an die Schulter der Welle. Bezogen auf eine Radialebene, die sich senkrecht zur Rotationsachse der Welle erstreckt, ist das Befestigungselement auf der der Welle abgewandten Seite bevorzugt um einen Winkel von 5 bis 20° in Richtung der Schulter der Welle geneigt. Die Ausgestaltung des Stellrings und/oder des Befestigungselements muß derart vorgenommen sein, daß unabhängig von der Größe der abzudichtenden Drücke eine Leckage des abzudichtenden Mediums in diesem Bereich zuver­ lässig vermieden wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Gewindestift auf der der Welle zugewandten Seite mit einer Spitze versehen sein, wobei die Spitze nur mit einem Teilbereich ihres Umfangs an die Begrenzung einer sich in radialer Richtung erstreckenden kegelförmigen Eintiefung der Welle anlegbar ist. Ein derartiges Befestigungselement gelangt bevorzugt dann zur Anwendung, wenn die zu übertragenden Axialkräfte, bezogen auf die zuvor beschriebene Ausführung, vergleichsweise höher sind. Die Gewindestifte mit Spitze sind bevorzugt nach DIN 914 ausgeführt, wobei die Schrägstellung des Gewinde­ stifts auch in diesem Falle eine axiale Anpressung der Begrenzungsfläche des Stellrings an die Schulter der Welle bewirkt. Der Neigungswinkel, bezogen auf eine Radialebene, beträgt in den meisten Anwendungsfälle etwa 10°.

Zur Abdichtung des Befestigungselements im Stellring kann es vorgesehen sein, daß der Stellring auf der dem Gleitring zugewandten Seite des Befesti­ gungselements mit einer in Richtung der Welle geöffneten, umlaufenden Nut versehen ist, die einen Dichtring aus elastomerem Werkstoff dichtend um­ schließt.

Die Welle und die Schulter sind bevorzugt einstückig ausgebildet. Verkantun­ gen der beiden Teile relativ zueinander werden dadurch zuverlässig vermie­ den. Eine exakte Positionierung des Stellrings bei axialer Anpreßung an die Schulter ist durch diese Ausgestaltung stets sichergestellt.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung sind nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung, wobei als Befestigungselement eine Gewindestift mit einer Ringschneide zur Anwendung gelangt.

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei das Befestigungselement aus einem Gewindestift mit Spitze besteht.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä­ ßen Gleitringdichtung gezeigt, die zwischen einer abzudichtenden Welle 3 und einem Gehäuse 19 beispielsweise einem Pumpengehäuse angeordnet ist. Die Gleitringdichtung umfaßt einen Gleitring 1 mit einer dynamisch bean­ spruchten Dichtfläche 20, die sich in radialer Richtung erstreckt und an einer entsprechenden Dichtfläche 21 des Gegenringes 22 in axialer Richtung relativ elastisch nachgiebig abgestützt ist. In diesen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, daß der Gleitring 1 und der Stellring 2 gemeinsam mit der ab­ zudichtenden Welle 3 in eine Drehbewegung versetzbar sind, wobei der ab­ zudichtende Raum 23 durch einen O-Ring 4 zwischen dem Gleitring 1 und dem Stellring 2 sowie einem Dichtring 18 zwischen dem Stellring 2 und der Welle 3 abgedichtet ist. Sowohl der O-Ring 4 als auch der Dichtring 18 sind unter elastischer Vorspannung in ihrer Position gehalten.

Der Stellring 2 ist durch ein Befestigungselement 8 mit der Welle 3 verbun­ den, wobei das Befestigungselement 8 - bezogen auf die Radialebene 24 - mit seiner der Welle abgewandten Seite um 10° in Richtung der Schulter 12 der Welle 3 geneigt ist. Bei einer Befestigung des Stellrings 2 auf der Welle 3 ergibt sich durch die Schrägstellung des Befestigungselements 8 eine axiale Anpressung der Begrenzungsfläche 11 des Stellrings 2 an der Schulter 12. Der Gegenring 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine stiftförmige Verdrehsicherung 25 mit dem Gehäuse 19 verbunden, das den Gegenring 22 zumindest teilweise mit radialem Abstand umschließt, wobei innerhalb des durch den radialen Abstand gebildeten Ringspalts ein weiterer O-Ring 26 zur Abdichtung des in axialer Richtung relativ beweglichen Gegenrings 22 ange­ ordnet ist. Die elastische Anpreßung des Gegenrings 22 an den Gleitring 1 erfolgt durch eine Druckfeder 27, die innerhalb des Gehäuses 19 abgestützt ist. Das Gehäuse 19 und der Gegenring 22 stehen, bezogen auf den mit der Welle 3 umlaufenden Gleitring 1, fest.

In Fig. 1 sind als Befestigungselemente 8 drei gleichmäßig in Umfangsrich­ tung verteilte Gewindestifte vorgesehen, die auf der der Welle 3 zuge­ wandten Seite mit einer Ringschneide 13 versehen sind. Die Ringschneide 13 gräbt sich während der Montage in die Oberfläche 10 der Welle 3 form­ schlüssig ein und bewirkt dadurch eine axiale Anpreßung des Stellrings 2 an die Schulter 12 der Welle 3.

Abweichend von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 Befestigungselemente 8 gezeigt, die durch ebenfalls drei gleichmäßig in Um­ fangsrichtung verteilte Gewindestifte gebildet sind. Die Gewindestifte haben auf der der Welle 3 zugewandten Seite jeweils eine Spitze 14, wobei die Spitze 14 durch die Schrägstellung der Gewindestifte mit der Begrenzung 15 der kegelförmigen Eintiefung 16 der Welle 3 in Berührung bringbar ist. Wäh­ rend der Montage des Stellrings 2 wird der Gewindestift so lange in Richtung der Welle 3 eingeschraubt, bis die Spitze 14 die Eintiefung 16 berührt und der Stellring 2 mit seiner Begrenzungsfläche 11 an der Schulter 1 2 der Welle 3 zur Anlage kommt und gegen diese verspannt ist.

Claims (6)

1. Gleitringdichtung, umfassend einen Gleitring und einen Stellring, die relativ unverdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzudichtende Welle relativ unverdrehbar umfangsseitig umschließen, wobei der Gleit- und der Stellring einander zumindest teilweise mit radialem Abstand umschließen, wobei für die gegenseitige Abdichtung zwischen dem Gleit- und dem Stellring ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff vorgesehen ist, der in dem durch den Abstand gebildeten Ringspalt unter elastischer Vorspannung dichtend angeordnet und axial beiderseits durch Vorsprünge des Gleitrings und/oder des Stellrings unverrückbar festgelegt ist, wobei der Stellring durch zumindest ein schraubenförmiges Befestigungselement relativ unverdrehbar mit der Welle verbunden ist, wobei das Befestigungselement mit der Oberfläche der Welle in Eingriff bringbar ist und wobei der Stellring auf der dem Gleitring abgewandten Seite mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Begrenzungsfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (8) den Stellring (2) entgegen dem Gleitring (1) geneigt vom Außenumfang (9) in Richtung der Welle (3) durchdringt und daß der Stellring (2) durch das Befestigungselement (8) mit der Begrenzungsfläche (11) gegen eine sich in radialer Richtung erstreckende Schulter (12) der Welle (3) verspannbar ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (8) durch einen Gewindestift gebildet ist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Gewindestifte vorgese­ hen sind.

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestift auf der der Welle (3) zugewandten Seite mit einer Ringschneide (13) versehen ist.

5. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestift auf der der Welle (3) zugewandten Seite mit einer Spitze (14) versehen ist und daß die Spitze (14) nur in einem Teilbe­ reich ihres Umfangs an die Begrenzung (15) einer sich in radialer Richtung erstreckenden kegelförmigen Eintiefung (16) der Welle (3) anlegbar ist.

6. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring (2) auf der dem Gleitring (1) zugewandten Seite des Be­ festigungselements (8) mit einer in Richtung der Welle (3) geöffneten, umlaufenden Nut (17) versehen ist, die einen Dichtring (18) aus ela­ stomerem Werkstoff dichtend umschließt.