DE6602264U - Mechanische dichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr. ing. H. Megendank

Dipl. ing. H. Hauck

Dipi Phys. V«/. SJimitz

S^lünchen 15, Mozartstr.23

ToI. 5 38 05 86

Borg-Varner Corporation

200 South Michigan Avenue , _ _{( t}

Chicago, in. 6O6Q4 (USA) · 22, Jan, 1959 ' ■

Hccho.nJ.qcho

Dio Neuerung besieht ßich auf mechanische Dichtungen· ^

Inaboecndere bezieht Dich dio Erfindung auf eine mo- g

chanische Dichtung, die einein Einbau entweder inner- Ä

halb oder außerhalb einer Stopfbuchse leicht angepaßt ^ίΓ

v/erden loan. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anord- liming zur Befestigung eines umlaufenden DichtungBkörpers >i {

einer mechanischen. Dichtung an einer Welle· ; =

Eine mechanische Dichtung wird benutzt, um eine ualau- ,«

fende Welle an einem Gehäuse, durch welohes ßich die Weile ' Ji hindurcherstreclefc, abzudichten· Eino solche Dichtung um- _:'£ _s . faßt einen festen Dichtungsring, der an dem Gehäuse ab

gedichtet ist, und einen, entsprechend geformten ualaufenden Dichtungsring, der an der Wolle abgedichtet is'·.
Diese Dichtungsringe haben aneinanderanstoßonde, geiäjtpte

Siner der Ringe i3t in Iangoriohtung der
beweglich und wird durch ein© Peder oder sin anderes
^oparraungsEi-lttel in Dichtungoeingriff mit; Benug aUi den an«
deren der Ringe gedrückt, !leser andere Hing ist befetroiternaßsn nicht auf der Welle entlang be-rfeglich. Die geläppten
DichtungGflächen der Ringe lauf-an relativ zueinander ua
und dicht en die umlaufende Welle virksaEi gegenüber den
Durchfluß von. Strc5nrang^5i^|tel voa Inneren des Gehäuses auf

dor Vf ell ο entlaus nach außen. Infolge dea Druckabfalls an dou Dichtunijnflilchon otrümt daa Stromungmaittel sv/ischen ihnen mit geringer Goöchv/iudiß&oit und schmiert somit die tiohtungHtluohon·

eochanioclion Dichtungen al« innere Dichtungen oder U Clchtunßcn Isczeichiiot v/ordon, j ο nach dom_f o"b eine solche Dichtung innerhalb oder außerhalb der Stopi« isatalliart wird, dio einen Soil doo Gehäuses bildet Bei diooor 3oseichi\uns ;lat ea eine Hauptaufgabe der Neuerung eine mechanische I/ichtungßancfrdnung au cchaffen, 4io leicht und achnoll entv/eder als eine Innendichtung oder •ü.0 eine Außondichtung eingebaut werden lcann·

Eine weitere Aufgabe der Neuerung/: besteht in der Schaffung einer mechanischen Dichtungsanordnung, die aus sswei ein— lachen Unter einbaut en besteht, nämlich einem stationären Uateroinbau und einen unlaufenden Untereinbau.

noch weitere Aufgabo des Neuerung besteht in der Schaffung einer Mchtvofigßanordnung, die zur Verwendung eis Innendichtung geeignet iot und leicht und einfach ,für eine Verwendung als Außendichtung auf einer Stopfbuchco uagev.andalt -werderi ls.nn, die au klein ist, im dtc neeba-» nisehe Diclitungsanordnuri^ ionea aufaunehncn.

Heehanisehe I/Ic2itungi3yöi*richtiia;:Gs. nüosen bestiraate lüttol zur Sefsstigun,^ des unlaufenaeu richtungalc'drpera an der Welle besitzen. Derartige Kittel können die Form γοη einer oder-mehreren Stellschraube», annehmo-n« 4i^e-^i^Q umlaufenden

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• 3 -

Toile an dor Welle befestigen· In einigen Beiopiolen kann die Well ο rolativ woich soin odor flio kann hart jedoch mit oinon woichon !Material, a.D. einem Kunstharz überzogen sein. Wenn Htollochrauboii ßOßon oino Wollo gedrückt wordoiii lui. ·ι ülo »cLU oUor dor "besc'jlldigt werden· Dahor bostoht oino woitore Aufgabe dor Erfindung in dor Schaffung einer nochauisohon Dichtungseinrichtung söwiö üinor Anordnung, durch welche die Welle durch Stoll3chrauban odor dgl·, die sur Defootigung *₍ des umlaufenden Dichtungskürpera an dor V/olle genutet werden, nioht beschädigt worden.

Bine weitere 'ufgabo dor Neuerung bootoht in der Schaffung einer mechanischen Dichtung, bei welcher dio £&chtungaringanordnung so abgeglichen ist, daß sio eine Dichtung der Welle bewirkt, umgeachtοtdessen, ob die Anordnung alo Innendichtung oder als Außendichtung installiert ist.

Außerdem richtet eich die Neuerung auf die Schaffung einer mechanischen Dichtung, bei v/elcher da3 axial bewegliche Dichtungselement nicht durch getrennte Federaittel in ©inen Dichtungseingriff mit Bezug auf das akial feststehende Dichtungselement vorgespannt ist.

ITach einem ihrer Merkmale wird die Neuerung I ausgeführt in Fora, einer mechanischen Dichtung mit einem Plansch, einem <?uf dem Plansch angeordneten Dichtungsring, einem entsprechend £-'Jisgebildoten Dichtungsring, sowie mit Mitteln sur Lagerung des entsprechend ausgebildeten Dichtungsringes auf einer Welle. Der Flansch weiset JDichtung3elemente

1$ ODU I 4.Ki 4 -.4...

auf, und zwar Jeweila einen auf jeder S-Hte^ vm wahlweise mit entsprechend geformten Dichtungaelementen auf einem Gehauoe susammensuwirkcn. Dio Dichtungaringo sind in dar Lag©,,» gegenüber einem an ihnen vorhandnnea Druckdifferential in beiden Richtungen abdichtend zu VTxXiLUXi

ITach einem weitoren Merkmal wird die Neuerung ausgeführt in Porsa einer mechanischen !Dichtung mit einem umlaufenden Dichtungsring, der οine Wolle umgeben kann, oinca Spaltriu£ der die Wolle umgeben kann, oowie mit Mitteln sur löo* baren Tei^iegeluns der Dichtungsringe an der V£Lle, die Kittel einschließen, welche von den DichtunsGringon aufgenommen worden, um einen Verriegelung3druck durch den Spaltring auf die Welle auszuüben* Die Kittel sur lösbaren Befestigung der Dichtungarinrganordnimg an der Welle können in einer oder mehreren Stellschrauben bestehen, die von dem Dichtungsringmittei aufgenommen werden. Die Erfindung wird jetzt ausführlicher beschrieben, v>nd es ßind weitere Zwecke, Angaben sowie Torteile derselben aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Es seigens

Pig. 1 einen Axialschnitt durch ein Aunführungsbeiapiel

der mechanischen Dichtung gemäß der Neuerung * und zwar bei .'nordnung der Dichtungsringe innerhalb der Stopfbuchse,
Fig« 2 einen Schnitt nach der Linie 2-z der Fig, i bei

Blickrichtung In Richtung der >teile, 3 einen Schnitt durch die in Pig, 1 gezeigte mechanise Dichtung iiL einer leicht abgewandelten Ausf ühmmgs-* wobei die DiehtungselesiGnte außerhalb — 5 —

- ρ —

w~r stopfbuchse angeordnet sind·

lic Zeichnungei. insbesondere die ?ic· 1 und 2 seifen die - ;ch3.nischo Dichtungsanordnung, die allgemein durch, das Losu^sseichen 10 bezeichnet wird, Diese Anordnung ist auf eines GohJ.ua© 11 nit 3incr Stopfbuchse 12 gelagert. Die 3trbiäO steht alt uea Inneren q©3 GöüILuscq düxcs. eiso

g 13 in Verbindung. Dureii die CtopfbuchGe cov/j.0 durch, die V'cllenöffnung orotrockt oich eins Well ο hindui-cli 'xnü ist davon auf .Vbatand gehalten. Dao Gchäuae, welches untor hohen !Druck stellenden "trönuncaniittel eincch2.ie3t, kann i3.B_e ein Pucpengchäuse aein, Von linken Unde der V/clle 14 (wie es in dor rig. 1 orochcint) kann ein r^pcrusch.uiielrad (nicht geseilt) aufgononsion werdon. Dan rechte IJide der Veile lcann an eine Antriebooinrichtung, s.B. einon JHektrc ~otor angeachloooon v/crdcn. Die UoIIo iot in hekannter Weioo in ipoigneton Lagern gelagert ( nicht

Die '..'eile 14 Iraun elnea ^f'trüaunca^ittel in dem Gehäuse aua i:c3ctst oein, wolchoc Korrosionen an dorVollo verurcachon hü.uate. Ua die Welle vor Korrooion zu cchlitson, kann .Mio v.it oir;a uborzug 15 aua Kunatcjtoff überzogen worden· ?cr Uborsug ißt wenig widerstandsfähig und kann leicht be- oder abgerieben werdon.

Λη der V/c?.1g ist ein umlaufender rdchtungoring zum um— l.iuf mit diesor befestigt und ist in der Stopfbuchse 12 angoordnot- Das * aufende Dichtungaaittel umfaßt einon Faltenbalgvorbinder 16₉ an dessen eines Endo ist ein

metallener Faltenbalg 17 angeschweißt, an den wiederum ein Balgflansch 13 angeschweißt ist. Dieser Plansch nissat einen unlaufenden Dichtungsring 19 auf. Zwoäcs Abdichtens

de3 Verbinders on der Welle ist ein O-Hing 20 zwischen j den Verbinder und dor Welle in oinor O-^ingnut 21 angeordnet

Die Cchwcißverbindungen zwischen den Balg 17 und den Ycr— f

"binder sowie zwischen den Balg \md dca EalcClonach 13 sind I

vollständig» Der umlaufende üichtungsrins 19 ist ia Press— I

sitz in den Plansch 18 eingebracht und bildet eine strö— j

Yerbindur^g zwischen diesen Toilen· |

Auf dea Innenumfang des Verbinders ist eine Uofangonut 22 gebildet. In die3or Hut ist zwischen den Vorbinder und dor Velle ein Schlitz 23 eingesetzt. Tor King kann aus Metall gebildet sein und besitzt einen Schlitz 24 zwischen den ringenden. Stellschrauben 25» von denen zweckmäßigervireioe drei vorhanden sind, aind in dom Verbinder eingeschraubt und so angeordnet, daß sie gegor. den Außonuofang dos Spaltringeo 25 angetrieben worden. Diene Stellschrauben können ait gleiehsiiißlgcm Abstand auf den Umfang des Verbinders Tertoilt sein«

Um don Verbinder und soine zugeordneten Teile an der Wolle zu verriegeln, wordon die Stellschraubon 25 unter

Die durch dieiae Stellschrauben ausgeübten Verriegelungs»· lcrllfte worden unn,ittelbaxⁱ auf den Spaltring und über dom Spaltring auf dio Welle, und zwar auf viel größere Bereiche übertragen, al3 dom Querschnitt der Schrauben entspricht· Somit grabon sich dio Stellschrauben nicht in die Obor-

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fliehe der n'elle ein und können diese Oberfläche nicht beschädigen. PaIlB es erwünscht ist, die Oberfläche der 'f/elie oder den ITbersug auf ihr gegenüber irgendwelchen durch die Stellschrauben bewirkten Beschädigungen su schützen, \der Schutzring 23 angewendet werden soll. Venn jedoch die Beschädigung der V/elle belanglos ist, kann öer Schutzring in Portfall kommen, J Wenn es nicht erforderlich ist, die V/eile gegenüber Korrosion au schützen, dann der Kunststoffüberzug t5 in Portfall kommen.

So wird ein stationärer Dichtungsring 26 im Pressitz in eino Ausnehmung 27 in den Stopfbuchsenflansch 23 eingebracht. Di© Oberflächengüte der Teile sowie die enge Passung

ihres gegensoit-igen Eingriffs bilden eine statische Dich- j

i tung zwischen dem Ring und dem Plausch, Die Bolzen 29 und |

30 bofostigen den Plansch an dem Gehäuse 11o In oinex' ringförmigen 0—Ringnut 32 wird ein 0—Ring 31 aufgenommen, welcher don Plansch an dem Gehäuse abdichtet. Die Verbindung zwischen dem stationären Ring 26 und dor Au3-nohmung 27 dos Planschen wird gegenüber den auftretenden Drücken strömungDraittcldicht gemacht, romit wird ein lecken von otrömungnnittol aus dor Buchaß swischon dom stationären und dem Flansch, vorhindert#

Dio ontsprecliend auaßobildoton. Dichtungaringe 19 und 26 können aua vorschiodenen Matorialien horgeotollt werden, BoißpiolawoiDQ kann dor ualaufendo Dichtungoring aus Kohl© und dor ötationäro Dichtungsring aus Stollit oclor anderem liorton Material horgostollt noin* Eo können auch andere Kombinationen.» wie sum Boiopiol oin Kohlo« odor Bronzering

einem keramischen, Wolfram-Garbid- oder Stahl-Ring benutz Si werden.

Der umlaufende Ring 19 besitzt eine der Dich.tunc3fla.che 34 des stationären Rinses gegenüberliegende Dicntungsfläcfre 33. Diene Dich.tung3flach.en si.Λ geläppt, so daß Eie in wesentlichen planeben und hochgradig poliert sind. Im Betrieb fließt Strönungsniittel von der stopfbuchse 12 nit geringer Geschwindigkeit zwischen den entsprechend geformten Dichtungsflächen der Dichtungsringe, um diese Ringe zu Schmieren und zu kühlen.

Au3 Pig· 1 geht heryor, daß ar Stopfbuchsenflansch 23 gegenüber der 0-Ringnut 32 eine weitere ringförmige O-Ring— nut 35 aufweist. Der Zweck dieser beiden O-Ringnuten v/ird im Anschluß hieran ausführlicher erläutert,

V/enn die Dichtung gemäß der Darstellung in l'ig. 1 eingebaut ist, befindet sich der Balg 17 unter axialem Druck. Sonit wird auf den umlaufendeu Dichtungsring 19 eine kufangskraft oder eine Vorspcnnung ausgeiibt^ um ihn mit dem stationären Dichtungsring 26 in Berührung zu drücken. £.Ιώ.& zusätzliche Kraft zum Zusammendrücken der Dichtungsringo wird durch den erhöhten Strömungsmitteldruck in der Stopfbuchse 12 auge übt. V/enr> dio V<ello gedreht v/ird, dixan reibt der umlaufende Dichtungsring an dem stationären Dichtungsring· Der Strömungsmitteldruck innerhalb der Stopfbuchse verursacht oinon Strb'mungsmittelfluß in Fora eines dlinnon Pilms nach außen zwischen die Dichtungsflächen 33 und 34 und von dort auf der V/ello entlang an dio Außen« eoite des Planscheo. ν ö ¹^ / / R /j » 9 -

Ea wird jo «st unter Bezugnahme auf Fig· 3 der'Einbau der EiQcli.aniach.on Dichtungsanordnung gemäß dor Erfindung als oino Außondichtung beschrieben·

xn ü'ig. 3 ßääüigtö xüile, die dis gloiehss oäes Uknlisl* v/ie die in Pig. 1 und 2 geneigten 2oilo sind» v/erdon durch entsprechende, jedoch mit einem Strich vorsoheno Bosugc-. zeichen bezeichnet.

ι./ In der it Pig. 3 gezeigten Anordnung ist daa Gehüuoo 11^f so ähnlich v/ie das Gehäuse 11 der Pig· 1. Jedoch booitst die Stopfbuchse 12^s einen kleineren Innendurchmesser als die Stopfbuchse 12_e Die Stopfbuchse 12^f ist su eng, um die/ Dichtungselemento der mechanischen Dichtung aufzunehmen, j Daher muß die Dichtung außerhalb der Stqofbuchse installiert werden. Zu diesem Zwecke wird die Zentrierhülce 36 des

Flansches 28 der Pig· 1 so weit abgedreht, daß ein Plansch 36⁹ von vermindertem Durchmesser gebildet wird, der in enger Anlage in das Bnde der Stopfbuchse 12* eingepaßt wird. In die 0—Kingnut 35 des Plansches wird ein O-Ring 31' . eingesetzt₉ um den Xurchtritt von Flüssigkeit swischen dem Plansch und dem Gehäuse zu verhindern. Bsi der Einrichtung nach Pig· 3 ist der stationäre Dichtungsring 26* außerhalb der Stopfbuchse 12* angeordnet. Der mit diesem Dichtungsring zusammenwirkende umlaufende Dichtungsring 19¹ wird von dem Balgflansch 1S¹ aufgenommen, der wiederum auf dem Balgverbindor 16* getragen, der durch die Stellschrauben 25* auf der Welle festgeklemmt ist. Diese Stellschrauben bewirken, liter den fchlits-ring 23* eine Verriegelung des Tciilitsverbiiiaers auf der Welle 14*· |

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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung wahlv/eiao entweder alo Innendichtung oder alo Außendichtung benutzt werden kann, und »war düiröh ciafcicho u'mkohr der solle·

Wie beroita im Vorhergehenden erwähnt, ist die mochanincho I

Dichtung, genLiß der vorliegenden Erfindung so auagegl? ^ daß sie effektiv dichtet, gleichgültig ob oio als Innendichtung oder als Außendichtung benutst wird. Das Ausgleichen der Dichtung für diesen Zweck wird wie folgt erläutert. In den Pig. 1 und 3 bezeichnet die Mittellinie A einen godachten Zylinder» der konzentriach au der Stopf— buchsenachse liegt und durch den Balg hindurchgeht, ua ihn in swei benachbarte ringfönaige Abschnitte su unterteilen· Der radial nach innen gelegene ringförinige Abschnitt su hat einen Querschnitt gleich demjenigen des radial nach j|: außen gelegenen ringförmigen Abschnitts. Die Mittellinie B . der Pig,1 sseigt einen Zylinder, der konzentrisch zu der Achse der Dichtungaeleaente liegt und den Außenrand der dichtenden Zwischenfläche cwicchen dem umlaufenden Dichtungs« ring 19 und den stationären DichtungDring 26 schneidet» Die Zylinder A und B begrenzen einen rxngföraigcn Bereich D» auf welchen das StronungGiaittel innerhalb der rtopf— buchse der I?ig. 1 in einer solchen Richtung wirksam ist, daß die Dichtungsringe in Eingriff miteinander gedrückt vferden. Diese .'Kraft ist gleich dea Druck des Ströarongsmittels innerhalb der Stopfbuchse uinus dea Druck des Stx*öniungsiaittel3 außerhalb der Stopfbuchse multipliziert ait der Hingfläche D.

-H-

Βοί dor in Pig· 5 gezeigten Anordnung bedeutet die Mittellinie C einen ZyÜnderi der konzentrisch cu der Achso do¹]? Stopfbuchse liegt und den inneren Rand der dichtenden ZwlschenflUcho Ewicohen dem umlaufenden Dichtungsring 19 und dem otaticmilren Piditunsoritiß ZC ochnoldot. Sie Mittel-' linien Λ und C In Pie. 3 "begrenzen eine Ittngflächo D¹, auf äis dor Strömungsmitteldruck innerhalb dor Stopfbuchse cinwirlct, um den umlaufenden Dichtungsring ait dom ctatlonüron Dichtungsring in Eingriff zu bringen· Die Größe öloaer Kraft laßt sich loicht orrechnon·

Venn die Pläche D der Piß.1 gleich der Pläche D¹ der Pig, 3 ist, und wenn der JDifferen^druclc dos Strönunga-Gittöls an den Bälgen in beiden Pällen de*- gleiche iat, cind die Kräfte, die die umlaufenden Dichtungsringe mit den etationUren Dichtungsringen in Eingriff zu bringen suchen, gleich. Diese Kräfte können dadurch umgleich gemacht werden, daß man die Innen- und Außendurchmesoer des umlaufen« den Dichtungsringes und den Durchmesser des gedachten Zylinders A derart wählt, daß die Größen der Ringflächon 2) und D¹ unterschMlich werden.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß <3Le vorliegende Erfindung eine mechanische Dichtungsanordnung schafft, welche die Aufgaben und. Yorsüge der vorliegenden . · in "befriedigender Weise erfüllt "bsv/= verwirVLiciit»

Fachleuten auf diesem Gebiot werden auf Grund eines Studiums der obigen Beschreibung verschiedene Abwandlungen der Erfindung möglich erscheinen. Die ist daher nicht

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Claims (1)

1. • e
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   Dr. Ina. H. Negendank'

   Dipf ·γ_Γ. ! ·■ Hauck
   Dipt ·-·■·"."·· '■■''■ ä-H™i

   Borg-Warner Corporation^Te"' "
   200 South Hichigan Avexmo
   Chicago, 111» 60604 (USA.)

   S ehutzansprüche

   1· Heeaaaissaa Biehtuüg sum Slnuau inriorhaJLb odor suiS einer Stopfbiicliaö in einem Gehäuse, daüurcli gekennsoiclnaet, daß aas Gehäuse einen Stopfouchsenflannch (23) aufweist, der einen Dichtungsring (26) in ströuungQiaitteldichter Yerbindung mit einer Dichtungsrincanordnung (19) aufnimmt, /lie wiederum von der ⁴.n dem Gehäuse drehbaren V/elle (14) getragen ist, wobei der Plansch. (23) auf jeder Seite je ein HLchtungselement (51) aufweist, uzs vahlveise mit einem entsprechend geformten Dichtungselement auf den Gehäuse zusammenzuarbeiten, und wobei dio Dichtungsringe (26, 19) in der Lage sind, gegenüber einer auf sie wirkenden Druckdifferena sowohl,in der einen als auch in der anderen Richtung abzudichten»

   2· irochaniocho Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gelrennseichnet daß der Flansch (28) auf jeder Soite je ein© O-Hingnut (32, 35) "Ufwcist, die einen O-Ring (31) fUr die gewählte Abdichtung aufnehmen können.

   3_# Kochemischo Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dio DichtungGringanordnung (19) einen

   g (17) unfaßt, der gegen einen Dichtungsrinf: (19) wirkt ι welcher au dem Balg befestigt ist und gegen'iter einem Dichtungsring <26) abdi.ch.tot, dor von dem Gehäuseflanßcb. (28) aufgenommen ist·

   Klηweis; 0>est Untefoge (Besshreiounq uno Scnunanspr.; ei d» zulehcf erngereicWe. sie reicht /on de· Nurt -.-•ing ό- üfsp'unoiich iinqe^eicnfen Untedogen ob Oie lechHiche 8edeu?uno <ter Abweichung fei ni. r>i .,· ji I₁ ■ ·."·.-»'.%'i'-h iing^-eichren Unterlagen bsi.oden tich in a'en Amtioklen. Sie Vönnen -edensi) ohr.- ."■ ■■. ·ι· Interässss gebührenf;ei «inge$ehen «effiefl. Kuf Kntroo ve'dea hiervon -juch foioVopIen oc-.· )-».< ■ ijb'rJier Preisen oelieferl Oeutschfij ?cienteml Gebroochsfnti«i«"i' n»