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Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung. Sie findet
insbesondere Anwendung zur Abdichtung der Durchführung einer
rotierenden Welle durch die Wand eines Gehäuses, das ein schädliches,
teures, gefährliches oder unter Druck stehendes, mit Kies, Pulver
oder mehr oder weniger langen Fasern durchsetztes Fluidprodukt
enthält, und zwar beispielsweise in der Papierindustrie,
Zuckerindustrie oder andere. Die Dichtung ist hierbei in einer Wand
montiert, zu deren beiden Seiten sich Fluide mit verschiedenen
Brücken befinden.
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Zahlreiche Vorrichtungen dieser Art werden gegenwärtig verwendet.
In der US-A-4 377 290 wird beispielsweise eine Vorrichtung
beschrieben, die einerseits eine Schelle, die auf der Welle
befestigt ist und einen beweglichen Reibring trägt und andererseits
ein Organ umfaßt, das bezüglich des Gehäuses feststehend ist und
einen Reibring über axiale Druckeinrichtungen trägt, die diesen
Ring an den beweglichen Reibring andrücken, wobei diese
Druckeinrichtungen teilweise in Kammern sitzen, die in dem bezüglich
des Gehäuses feststehenden Organ vorgesehen sind.
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Die Schelle ist auf der Welle im Inneren des Gehäuses befestigt
und dreht sich mit dieser Welle, wobei sie den Reibring mitnimmt.
Das von dem Gehäuse getragene Organ ist dagegen auf dessen
Außenseite über einen Befestigungsflansch befestigt, so daß es
gleichzeitig mit dem Reibring, den es trägt, bezüglich Drehung
blokkiert ist.
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Nun ist jedoch bei den meisten Anwendungen dieser Vorrichtungen,
beispielsweise wenn die Abdichtung zwischen der Welle einer Pumpe
und dem Körper dieser Pumpe gewährleistet werden soll, die
Außenseite des Gehäuses nicht ausreichend zugänglich. Leicht
zugänglich ist nur seine Innenfläche, d.h. die Pumpenseite der Welle.
Das Gehäuse muß deshalb mit einer abnehmbaren Wand für die
Durchführung
der Welle versehen sein, damit eine ausreichende Öffnung
für die Einführung der einzelnen Elemente der Dichtung geschaffen
wird. Der Abbau dieser Wand und ihr Wiedereinbau machen die
Installierung langwierig und schwierig und stellen Probleme bei
Wartungsarbeiten.
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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile durch Schaffung einer
besonders leicht zu installierenden oder auszubauenden Dichtung
zu beseitigen.
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Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck eine
Gleitringvorrichtung zur Abdichtung zwischen einem feststehenden Gehäuse und
einer dieses durchquerenden, rotierenden Welle zur Vermeidung des
Austretens des in dem Gehäuse enthaltenen Fluids, bestehend aus
einer Schelle, die auf der Welle befestigt ist und einen ersten
beweglichen Gleitring trägt, und aus einem bezüglich Drehung mit
dem Gehäuse fest verbundenen Organ, das einen zweiten,
feststehenden Gleitring über axiale Druckeinrichtungen trägt, die den
feststehenden Gleitring an den beweglichen Gleitring andrücken,
wobei diese Druckeinrichtungen teilweise in Kammern sitzen, die
in den bezüglich Drehung mit dem Gehäuse fest verbundenen Organ
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Inneren des
Gehäuses angeordnet ist, daß das Gehäuse eine Bohrung für den
Durchgang der Welle aufweist, die stufenförmig sich von innen
nach außen verjüngt, daß das den feststehenden Ring tragende
Organ ein Ring ist, dessen Außenprofil ebenfalls abgestuft ist
und der in die Bohrung des Gehäuses so eingesetzt ist, daß er
axial durch das Zusammenwirken der Schultern des Gehäuses und des
Rings unter der Einwirkung des Drucks des im Gehäuse enthaltenen
Fluids zurückgehalten ist, wobei in dem Gehäuse montierte
Blokkiereinrichtungen innen bezüglich Drehung blockieren und daß die
Schultern des Gehäuses und des in der Bohrung montierten Rings
einander gegenüberstehende konische Flächen besitzen. Gemäß einer
Ausführungsform umfaßt diese Vorrichtung wenigstens ein Organ zur
festen Verbindung des Gehäuses und des Rings bezüglich Drehung,
das in einem dieser Organe befestigt und mit dem anderen in
Eingriff ist.
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Der den feststehenden Reibring tragende Ring und die den
beweglichen Reibring tragende Schelle können auf diese Weise auf der
Welle durch die Bohrung des Gehäuses hindurch montiert werden,
ohne daß dieses ausgebaut werden muß. Es ist also möglich, die
erfindungsgemäße Dichtung an Stellen zu verwenden, an denen diese
Vorrichtungen bisher nicht montiert werden konnten.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in den
beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.
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In diesen Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in einem
Längsschnitt;
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Fig. 2 eine Teilansicht der den beweglichen Gleitring
tragenden Schelle in einem vergrößerten Längsschnitt;
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Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer Lippendichtung, die den
Schutz vor der O-Ring-Dichtung auf der Seite des zu
isolierenden Fluids gewährleistet;
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Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer Abwandlung der
Schutzdichtung von Fig. 3;
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Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines Sicherheitsventils der
Vorrichtung von Fig. 1;
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Fig. 6 eine Teilschnittansicht einer abgewandelten
Ausführungsform der axialen Einrichtungen zum Andrücken
des feststehenden Gleitrings an den beweglichen
Gleitring;
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Fig. 7 einen Schnitt bzw. eine Außenansicht des den
feststehenden Gleitring tragenden Rings und der Einrichtungen
zur Winkelblockierung dieses Rings.
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Die dargestellte Gleitringdichtung ist in der Wand 1 eines
feststehenden Gehäuses (nicht dargestellt) montiert, das
beispielsweise das Gehäuse einer Pumpe ist, wobei diese Wand mit einer
Bohrung 2 versehen ist, die den Durchgang einer Welle 3,
beispielsweise einer Pumpenwelle, gestattet. Die Bohrung 2 hat einen
deutlich größeren Durchmesser als die Welle 3 und hat eine
abgestufte Form, die sich nach außen hin verjüngt. Die Bohrung 2
besitzt nämlich, wie dargestellt ist, drei aufeinanderfolgende
zylindrische Teile 2a, 2b und 2c mit allmählich abnehmenden
Durchmessern, die durch Schultern 4a, 4b miteinander verbunden
sind.
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Auf der Welle 3 ist eine Schelle 6 montiert, die einen Gleitring
7 trägt, der in einer Aussparung dieser Schelle über eine O-Ring-
Dichtung 8 und ein elastisches Lager 9 blockiert ist.
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Die Schelle 6 liegt an der Welle 3 über eine O-Ring-Dichtung 10
und einen Ring 12 an, der durch eine Reihe von radialen
Klemmschrauben 14 an die Welle 3 angepreßt ist, so daß die Schelle
bezüglich Drehung mit der Welle 3 fest verbunden ist und der
Gleitring 7 ebenfalls mit dieser Welle beweglich ist.
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Ein zweiter Gleitring 16, feststehend genannt, ist so montiert,
daß er bezüglich Drehung mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist,
und ist an den beweglichen Gleitring 7 angedrückt. Der Gleitring
16 ist nämlich über axiale Druckeinrichtungen in einem Ring 18
inontiert, der gegenüber dem Gehäuse 1 bezüglich Drehung blockiert
ist. Der Ring 18, der zu der Welle 3 koaxial ist, hat eine
abgestufte Außenfläche, die zwei zylindrische Teile 20 und 21 mit
verschiedenen Durchmessern umfaßt, die durch eine Schulter 22
miteinander verbunden sind. Die Durchmesser der beiden
zylindrischen Teile sind etwas kleiner als die Durchmesser der
Abschnitte 2c und 2b kleineren Durchmessers der Bohrung 2, während
die Schulter 22 der Schulter 4b dieser Bohrung entspricht. Die
Schulter 4b und die Schulter 22 sind vorzugsweise, wie
dargestellt ist, schräg und haben eine Kegelstumpfform, so daß sie in
einen innigen Kontakt gelangen, wenn der Ring 18 in die Bohrung
2 eingeführt wird, und axiale Anschläge für diesen Ring bilden.
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Eine oder mehrere radiale Schrauben 24, die die Wand der Bohrung
2 durchqueren, sind an die zylindrische Außenfläche 20 kleineren
Durchmessers des Rings 18 angedrückt und blockieren diesen Ring
gegenüber dem Gehäuse 1 bezüglich Drehung, so daß diese beiden
Organe durch die kombinierte Wirkung der Schraube oder Schrauben
der beiden Schultern und des Drucks des im Gehäuse enthaltenen
Fluids innig und fest miteinander verbunden sind.
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Im Inneren des Rings 18 ist eine ringförmige Kammer 26
vorgesehen, die mit dem Innenvolumen des Gehäuses in Verbindung ist und
in der ein Kranz 28 montiert ist, der den Gleitring 16 trägt.
Dieser Kranz wird aus der Kammer 26 heraus durch Druckfedern 30
gedrückt, die in Längskammern 32 sitzen, die im Ring 18
vorgesehen sind und auf dessen Umfang verteilt sind, so daß der
feststehende Gleitring 16 gleichmäßig und wirksam an den beweglichen
Gleitring 7 angedrückt wird.
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Die Abdichtung zwischen der inneren Kammer 26 des Rings 18 und
dem Kranz 28 wird durch eine innere O-Ring-Dichtung 34 und eine
äußere O-Ring-Dichtung 36 gewährleistet, denen ein Abstreifring
38 zugeordnet ist, der vor der äußeren O-Ring-Dichtung 36 sitzt.
Eine O-Ring-Dichtung 40 ist ferner zwischen der zylindrischen
Fläche größeren Durchmessers 21 des Rings 18 und der inneren
zylindrischen Fläche 2 b der Bohrung 2 montiert, so daß die
statische Abdichtung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ring 18
gewährleistet wird.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen des vor der
O-Ring-Dichtung 36 montierten Abstreifrings 38. Bei diesen beiden
Ausführungsformen besteht der Abstreifring 38 aus einem
Lippenring, der am Eingang einer Nut 50 montiert ist, die die O-Ring-
Dichtung 36 enthält, so daß diese Nut gegen jede Verschmutzung
durch das zu isolierende Fluid geschützt ist.
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Dieser Ring, insbesondere der in Fig. 4 gezeigte Ring, kann durch
Formung im geeigneten Profil hergestellt werden. Diese
Vorgehensweise schützt die O-Ring-Dichtung selbst, jedoch auch die Nut 50,
so daß eine Nut vorgesehen werden kann, die breiter als die O-
Ring-Dichtung ist.
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Daraus ergibt sich bei den Bewegungen des Kranz es ein Rollen der
O-Ring-Dichtung 36 um sich selbst, die einen Widerstand von
praktisch 0 bietet, verglichen mit dem Widerstand, den das
Gleiten des Kranz es in einer in der Nut blockierten O-Ring-Dichtung
oder die Verschmutzungen durch das zu isolierende Fluid
verursachen.
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Jede Feder 30 ist aus der entsprechenden Kammer 32 heraus in die
Umfangskammer 26 verlängert und liegt an einer am Kranz 28
befestigten Scheibe 60 an. Vorzugsweise stützt sich die Feder 30, wie
in Fig. 6 dargestellt ist, unter Vorkomprimierung an einer
Scheibe 60 ab, die mit einem solchen Profil tiefgezogen ist, daß sie
durch die äußerste Windung 31 der Feder geführt wird. Die Scheibe
60 sitzt in der ringförmigen Umfangskammer 26 und wird in dieser
in axialer Richtung festgehalten, da sie axial durch die Feder 30
an die beiden Schultern 62, 63 angedrückt wird, die diese Kammer
begrenzen.
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Zwischen den Schultern besteht jedoch soviel Platz, daß die
Scheibe mit einem gebräulichen Werkzeug durch Ausüben von Druck
und Schrägstellen leicht eingesetzt und herausgenommen werden
kann. Dasselbe gilt für die Feder 30, deren Durchmesser kleiner
als der Abstand zwischen den beiden Schultern 62 und 63 ist.
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Der Ring 18 ist vorzugsweise in seinem geschlossenen Endteil
kleinen Durchmessers mit Einrichtungen zur gesteuerten Verbindung
nach außen ausgerüstet, die eine partielle Kompensierung der
Differenz der Drücke gestatten und aus zwei Öffnungen bestehen,
die durch in entgegengesetzter Richtung arbeitende Ventile oder
Rückschlagventile geschlossen sind.
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Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt jedes Ventil eine Kugel 52, die mit
einem Sitz 54 zusammenwirkt und durch eine Schraubenfeder 56
zurückgedrückt wird, die in einer Bohrung 57 der Wand des Rings
18 montiert ist. Die Bohrung 57 besitzt an ihrem von der Kugel 52
am weitesten entfernten Ende ein Gewinde 58, in das wenigstens
die letzte Windung der Feder 54 eingeschraubt ist. Da die Feder
54 eine konische Form hat, sind in das Gewinde 58 die Windungen
mit dem größten Durchmesser eingeschraubt. Dank dieser Anordnung
kann die Feder leicht ausgebaut werden, was ggf. den Austausch
der Kugel oder der Feder gestattet.
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Der Ring 12 zur Befestigung der den beweglichen Ring 7 tragenden
Schelle 6 kann zusammen mit diesem Ring 6 aus einem Stück
bestehen, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann jedoch einfach mit diesem
beispielsweise durch einen Stift 64 verbunden sein. Dieser Stift
64 ist axial angeordnet und an einem seiner Enden in der Schelle
6 befestigt, während er nacheinander den Ring 12 und den
beweglichen Gleitring 7 durchquert und auf diese Weise eine präzise
radiale Positionierung dieser Organe gewährleistet. Der Ring 12
besitzt hierbei vorzugsweise regelmäßig verteilte Einschnitte und
eine kreisförmige Nut. Die axiale Positionierung der radialen
Klemmschraube oder -schrauben 14 der Schelle wird hierbei durch
die kreisförmige Nut gewährleistet, so daß die Schrauben 14
zwischen den Einschnitten 66 des Rings 12 genau zentriert sind.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine kräftige Anpressung der
Schelle an die Welle zu erreichen, ohne daß die Schrauben in
diese Welle eindrücken, da nur der Ring 12 mit dieser in Kontakt
ist.
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Obwohl die Bohrung 2 bei der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform drei zylindrische Teile 2a, 2b, 2c umfaßt, kann der innere
Teil größeren Durchmessers 2a auch eine andere Form haben.
Beispielsweise kann er konisch sein und sich auf das Gehäuse innere
zu ausweiten.
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Bei der in Fig. 7 gezeigten Abwandlung erhält man die
Winkelblokkierung des Rings 18 durch Stifte 74, die an einem Ende im
Gehäuse 1 befestigt sind und am anderen in Löchern 76 des Rings 18
sitzen. Vorzugsweise sind die Stifte in einer Stirnwand 70 des
Gehäuses montiert, die die Bohrung 2 teilweise abschließt, so daß
die Stifte automatisch in ihre Löcher 76 eintreten, wenn der Ring
18 axial in die Bohrung 2 eingeführt wird. Sie zentrieren den
Ring und blockieren ihn bezüglich Drehung.
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Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung kann bei allen ihren
Ausführungsformen auf sehr einfache Weise installiert werden.
Dabei wird nämlich der Ring 18 allein oder bereits mit den
axialen Druckeinrichtungen und dem feststehenden Gleitring 16
verbunden durch eine einfache axiale Bewegung in die Bohrung 2
eingeführt, bis die Schultern 22 und 4b in Kontakt kommen, wobei
die Winkelblockierung gleichzeitig hergestellt werden kann.
Anschließend wird die den beweglichen Gleitring 7 tragende
Schelle 6 auf der Welle 3 montiert und mit dem Gleitring 16 vom
Gehäuseinneren her in Kontakt gebracht. Es ist also möglich, Ein-
und Ausbauarbeiten für die Montage der Vorrichtung oder für
Wartungsarbeiten sooft wie es erforderlich ist, vorzunehmen, ohne
daß jemals der Boden des Gehäuses 1 abgebaut werden muß.
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Die einzelnen Organe der Dichtung und insbesondere die axialen
Druckeinrichtungen können ebenfalls ohne Schwierigkeit - sooft
wie es erforderlich ist - ein- und ausgebaut werden.