DE68913998T2 - Segmentiertes abdichtungsstück für rotierende vorrichtung. - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung der Art, die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 ausgeführt ist.
Hintergrund- Technik
• Eine Dichtungsanordnung der oben erwähten Art ist aus dem Dokument DE-C 29 23 600 bekannt. In dieser bekannten Anordnung liegt der Winkel zwischen den schrägen Dichtungsoberflächen und der Achse der relativen Drehung in der Größenordnung von 60º. Dieser Winkel ist vermutlich gut für den Zweck geeignet, für welchen diese spezielle Dichtungsanordnung zu verwenden ist, aber würde Probleme verursachen, wenn eine derartige Dichtungsanordnung in einer Maschinerie zu verwenden wäre, in welcher es beträchtliche relative Bewegung in der axialen Richtung zwischen den zusammenwirkenden Gliedern wie in Rotationsöfen gibt, in welchem das Rotationsteil beträchtlicher thermischer Ausdehnung und Kontraktion unterworfen ist. Ein Winkel von 60º - in diesem Zusammenhang ein ziemlich "steiler" Winkel würde die axialen Komponenten der Reaktionskräfte zwischen den zusammenwirkenden schrägen Dichtungsoberflächen dazu veranlassen, exzessiv zu sein, was möglicherweise den Schaden an der Maschinerie verursacht oder zumindest eine beträchtliche Erhöhung in der Reibung zwischen den zusammenwirkenden Dichtungsoberflächen verursacht - sowohl den abgeschrägten als auch jenen, die sich in einer radialen Ebene erstrecken, was so die Last auf dem Antriebsmittel erhöht.
Offenbarung der Erfindung
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung der Art zu schaffen, auf die anfänglich Bezug genommen wurde, in welcher die Reaktionskraft, die oben beschrieben wurde, zu einem derartigen Ausmaß verringert wurde, daß die Dichtungsanordnung in Rotationsöfen und ähnlicher Ausrüstung ohne einen der Nachteile verwendet werden kann, auf die oben Bezug genommen wurde, und dieses Ziel wird mit einer Dichtungsanordnung der Art, die oben ausgeführt wurde, erreicht, welche gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargestellt sind.
• Mit dieser Anordnung werden die axialen Reaktionskräfte wesentlich reduziert, während die erforderte Kraft zum Erreichen des gewünschten Dichtungseffekts aufrechterhalten wird.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Effekte in dem folgenden detailierten Teil der vorliegenden Beschreibung erklärt sind, sind in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• In der folgenden detailierten Beschreibung ist die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die einzige Figur der Zeichnung erklärt, welche eine Querschnittsansicht eines Teils einer Rotationstrommel und eines Teils eines stationären Gehäuses ist, das mit der Trommel zusammenwirkt, um eine Dichtung dazwischen zu bilden.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
• Das eine Ende, das von der Rotationstrommel 1 gezeigt ist, die zu einem Rotationsofen gehört, ist auf seiner Außenseite mit einem Dichtungsring 2 versehen, wobei der letztere wie gezeigt an die Außenseite der Trommel 1 geschweißt ist und selbst auf der Außenseite eine konische Dichtungsoberfläche 3 aufweist, die in dem gezeigten Beispiel einen schrägen Winkel 4 von im wesentlichen 15º mit der Rotationsachse (nicht gezeigt) der Rotationstrommel 1 bildet.
• Die Figur zeigt auch das Ende eines stationären Gehäuses 5, mit welchem die Rotationstrommel 1 zusammenwirkt, um eine abgedichtete Verbindung zu bilden.
• Auf der Seite des Gehäuses 5, die nach rechts in der Zeichnung weist, ist eine sich im wesentlichen radial erstreckende Dichtungsoberfläche 6 gebildet, die mit einer Dichtungsoberfläche 7 auf einer einer Anzahl von Dichtungssegmenten 8 zusammenwirkt, die sich jeder in der Fortsetzung voneinander ganz um den Dichtungsring 2 auf der Trommel 1 herum erstrecken.
• In jedem Dichtungssegment 8 ist ein "Langloch" oder Spalt 9 gebildet, durch welchen sich eine röhrenförmige Buchse 10 erstreckt. Die Buchse 10 ist geringfügig länger als die Dicke in der axialen Richtung von seinem dichtenden Segment 8, so daß es einen geringfügigen Abstand im Betriebszustand gibt, der von der rechtshändigen Seite des Segmentes 8 zu der gegenüberliegenden Seite einer Scheibe 11 gezeigt ist, die in der gezeigten Position durch eine Schraube 12 gehalten wird, die auch die Buchse 10 fest in der Position relativ zum Gehäuse 5 hält.
• Auf der Seite, die auf die Rotationstrommel 1 weist, ist jedes Segment 8 mit einem Dichtungskissen 13 aus Metall oder anderem Material versehen, das sich für den gleitfähigen Eingriff mit der Dichtungsoberfläche 3 auf dem Dichtungsring 2 eignet.
• Die Seite des Dichtungskissen 13, die auf den Dichtungsring 2 weist, bildet eine Dichtungsoberfläche 14, die dichtend mit der Dichtungsoberfläche 3 zusammenwirkt.
• Im Betriebszustand werden alle der dichtenden Segmente 8 in dichtendem Eingriff mit dem Dichtungsring 2 durch geeignete, permanent wirkende Mittel gehalten, in dein gezeigten Beispiel einem Kabel 15, das mit geeigneten Rillen oder Aussparungen 16 auf der Seite von jedem Segment 8, die weg von der Rotationstrommel 1 weist, in Eingriff tritt. Das Kabel 15, welches sich zumindest einmal um den Satz von Segmenten 8 herum erstreckt, wird durch ein geeignetes Mittel wie Federn oder Gewichte (nicht gezeigt) konstant unter Spannung gehalten.
• Die Reaktionskraft, die durch die Kraft geschaffen wird, mit welcher das Kabel 15 jedes dichtende Segment 8 in Richtung auf den Dichtungsring 2 drängt, wird eine Komponente umfassen, die nach links in der Figur gerichtet ist, d.h. eine Komponente, die jedes Dichtungssegment 8 mit seiner Dichtungsoberfläche 7 in dichtenden Eingriff mit der Dichtungsoberfläche 6 auf dem Gehäuse 5 drängt. Der Grund dafür ist natürlich der geneigte Winkel 4, den die sich entsprechenden dichtenden Oberflächen 3 und 14 mit der Rotationsachse der Rotationstrommel 1 bilden.
• Im Betrieb kann die Trommel 1 sich sowohl in den radialen als auch den axialen Richtungen expandieren oder kontrahieren, was entsprechende Änderungen der Position der Dichtungsoberfläche 3 auf dem Dichtungsring 2 zur Folge hat. Aufgrund der beträchtlichen radialen Ausdehnung des "Langloches" oder des Spaltes 9 sind die Dichtungssegmente 8 in der Lage, jeder derartigen Positionsänderung zu folgen und auch, allen Irregularitäten der Dichtungsoberfläche 3 während der Rotationsbewegung der Trommel 1 zu folgen.
• Wie aus dem obigen offensichtlich sein wird, dient die Scheibe 11 nicht dazu, das Dichtungssegment 8 während des normalen Betriebs in der Position zu halten. Wenn jedoch der Teil der Rotationstrommel 1, der gezeigt ist, nach rechts zu bewegen ist und/oder der Teil des Gehäuses 5, das gezeigt ist, nach links zu bewegen ist, was so die Dichtung unwirksam macht, dient die Scheibe 11 dazu, das Dichtungssegment 8 daran zu hindern, von der Dichtungsoberfläche 5 um mehr als einige Millimeter weggezogen zu werden.
• Wenn die Trommel 1 und das Gehäuse 5 - oder die Teile derselben, die in der Figur gezeigt sind - weg voneinander in der erwähnten Richtung bewegt worden sind, wird die Spannung im Kabel 15 die Dichtungssegmente 8radial einwärts bewegt haben, bis der radial äußerste Teil von jedem Spalt 9 gegen die Buchse 10 anschlägt, was so die weitere radiale Einwärtsbewegung verhindert. Mit geeigneter Dimensionierung der verschiedenen Komponenten wird die Bewegung in einer Position angehalten werden, in welcher die rechtsseitigen Ränder 13a der Dichtungskissen 13 auf einem Kreis mit einem größeren Radius als der Kreis liegen werden, auf welchem die linksseitigen Ränder 2a des Dichtungsringes 2 angeordnet sind. So ist es nicht notwendig, alle der Dichtungssegmente 8 radial auswärts zu bewegen, um den Eintritt des Dichtungsrings 2 zwischen ihnen zu erlauben, da der Dichtungsring 2 mit seiner konischen Oberfläche 3 die Dichtungssegmente 8 auseinanderzwingen wird, um schließlich eine Position wie diejenige, die in der Figur gezeigt ist, einzunehmen.

Claims (3)

1. Eine Dichtungsanordnung zum Bewirken einer Dichtung zwischen einem ersten Glied (5) und einem zweiten Glied (1), die dazu angepaßt sind, relativ zueinander um eine Achse zu rotieren, wobei die Anordnung von der Art ist, die umfaßt

a) eine im wesentlichen radiale erste Dichtungsoberfläche (6) auf dem ersten Glied (5),

b) eine Vielzahl von bogenförmigen Dichtungssegmenten (8), jedes mit einer ersten Dichtungsoberfläche (7), die dichtend mit der ersten Dichtungsoberfläche (6) auf dein ersten Glied (5) und einer zweiten Dichtungsoberfläche (14) zusammenwirkt, die dichtend mit

c) einer zweiten nicht radialen Dichtungsoberfläche (3) auf dem zweiten Glied (1) zusammenwirkt,

d) einem axial wirkenden Zwangsmittel zum permanenten Zwingen der bogenförmigen Dichtungssegmente (8) in dichtenden Eingriff mit der ersten Dichtungsoberfläche (6) auf dem ersten Glied (5) und

e) einem radial wirkenden Zwangsmittel (15) zum permanenten Zwängen der bogenförmigen Dichtungssegmente (8) in dichtenden Eingriff mit der zweiten Dichtungsoberfläche (3) auf dem zweiten Glied (1), während

f) die zweiten Dichtungsoberflächen (3, 14) auf dem zweiten Glied (1) und auf jedem Dichtungssegment (8) in einem schrägen Winkel (4) zu der Achse der Rotation angeordnet sind, um so relativ dazu in einer derartigen Richtung zu konvergieren oder divergieren, daß eine Komponente der Reaktionskraft, die durch die Kraft des radial wirkenden Zwangsmittel (15), das das Dichtungssegment gegen die zweite Dichtungsoberfläche (3) auf dem zweiten Glied (1) drängt, das Dichtungssegment (8) gegen die erste Dichtungsoberfläche (6) auf dem ersten Glied (5) drängt, dadurch gekennzeichnet, daß

g) der schräge Winkel (4) in dem Bereich 5 - 25º vorzugsweise in dem Bereich 10 - 20º, vorzugsweise insbesondere im wesentlichen 15º liegt.

2. Eine Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der radialen Bewegung der bogenförmigen Dichtungssegmente (8) in der Richtung, in welche sie durch das radial wirkende Zwangsmittel (15) gedrängt werden, in einer derartigen Weise begrenzt ist, daß, wenn das erste oder zweite Glied (5, 1) axial von dem zweiten bzw. ersten Glied (1, 5) in der Richtung der Konvergenz oder Divergenz des schrägen Winkels (4) respektive zurückgezogen worden ist, die Dichtungssegmente (8) die zwei Glieder (5, 1) nicht daran hindern werden, in ihrer relativen Betriebsposition ersetzt zu werden.

3. Eine Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Mittel (11), das normalerweise nicht mit den bogenförmigen Dichtungssegmenten (8) in Eingriff steht, aber dazu ausgebildet ist, das Ausmaß ihrer Bewegung weg von dem ersten Glied (5) zu begrenzen, vorzugsweise zu einem Maß von der Größenordnung einiger Millimeter.