DE7144142U - Gekühlte Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dtpl.-lng.A.WEDDE

DipL-tag. K. EMPL 24. Nov. 1971 München Schumann$tr.2

Akte; Gm 7125

Firma Peodor Burgmann jr. Asbest- und Packungswerk: 819 Wolfratshausen/Obb.

Gekühlte Gleitringdichtung

Sie Neuerung betrifft eine gekühlte Gleitringdichtung mit einem sich längs der Welle erstreckenden und diese konzentrisch umgebenden, benachbart zum Sichtspalt endigendem Ringkanal als Bestandteil einer eine Pumpvorrichtung und einen Kühler enthaltenden Kreislaufführung eines Kühlmedium^ für den Gleit- und Gegenring.

Bei einer derartigen bekannten Gleitringdichtung (Buch "Axiale Gleitringdichtungen", Br.Ing.Efarhard Mayer, 4. Auflage 1970, Seite 220) wird die äußere Begrenzungswand des Ringkanals von der zylindrischen Innenfläche des Sichtungsgehäuses und die innere Begrenzungswand von der ebenfalls zylindrischen Außen-

fläche des rotierenden Trägers für den Gleitring gebildet. Durch den RiBÄkajial wird dus flüssige Kühlmedium, das auch gleichzeitig als Sperrmedium dienen kann, von einer außerhalb der Dichtung befindlichen Pumpvorrichtung in Richtung auf den Dichtspalt gefördert und dann durch eine radiale Bohrung im Dichtungsgehäuse abgezogen.

Andere bekannte Gleitringdichtungen (Buch "Axiale Glsitringdichtungen", Seite 166) verwenden als Pumpvorrichtung gegenläufige Gewinde in der Bohrung des Dichtungsgehäuses bzw. am Umfang des Trägers des Gleitringes, wobei die Druckseite dieser Pumpvorrichtung mit einem den Dichtspalt umgebenden Ringraum in Verbindung steht, αer weiterhin eine Auslaßbohrung für das Kühlmedium aufweist. Das für die Umwälzung des Kühlmediums durch die Gleitringdichtung und den Kuhler verwendete Fördergewinde bringt erhebliche Vorteile, insbesondere wegen seiner relativ geringen radialen Baugröße und der erzielbaren Förderleistung, welches daher auch im Rahmen der vorliegenden Neuerung bevorzugt als Pumpvorrichtung verwendet wird. Ss wurde aber gefunden, daß ergänzend zu einer Steigerung des umgewälzten Volumens an Kühlmedium eine erhebliche

gezielter

Verbesserung bei/Kühlung der unmittelbar dem Dichtspalt benachbarten Zone erreicht und damit die Funktion und die Einsat zgrenze einer Gleitringdichtung verbessert werden kann.

Bekannt ist es, mit einer in der Dichtspaltebene gelegenen, das Dichtungsgehäuse durchdringenden radialen Einlaßbohrung das Kühlmedium in Richtung auf den Dichtspalt radi.nl nach innen einzuspritzen (Buch "Axiale Gleitringdichtungen", Seiten 6 und 7). Aus konstruktiven Gründen ist es aber häufig nicht möglich, im Dichtungsgehäuse ai der erforderlichen Stelle eine Einlaßbohrung vorzusehen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß der eintretende Stra. 1 nicht in den unmittelbaren Bereich des Dichtspaltes gelangt, sondern von der vom umlaufenden Gleitring mitgenommenen Flüssigkeitsschieht abgelenkt wird. Gelangt das eingespritzte Kühlmedium .jedoch, bsw. bei kleineren Umfangsgeschwindigkeiten unmittelbar bis zum Dichtspalt, so sind unkontrollierte Verwerfungen besonders des stationären Gegenringes aufgrund einer nichtgleichförmigen Kühlwirkung dos Mediums zu erwarten.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, bei einer Gleitringdichtung der eingangs genannten Art die Kühlwirkung des umgewälzten Mediums h.~f die dem Dichtspalt unmittelbar benachbarten Zonen des Gleit- und Gegenringes zu steigern und damit die Einsatzgrenze und Punktion der Gleitringdichtung wesentlich zu verbessern.

Neuerungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Durchmesser der geschlossenen äußeren Begrenzungswand des das

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Kühlmedium dem Dichtspalt zuführenden Ringkanals ausgehend von einem Maximalwert an einer Stelle entfernt von der Dichtspaltebene, mit zunehmender Annäherung an diese progressiv abnimmt und in dieser oder einer unmittelbar benachbarten Radialebene einen Minimalwert aufweist und daß, abhängig von der Änderung des Durchmessers der äußeren Begrtnzungswand der Durchmesser der zugeordneten inneren Begrenzungsw^nd des Ringkanals dergestalt abnimmt, daß der effektive Strömungsquerschnitt des Ringkanals an oder unmittelbco· vor der Dichtspaltebene einen Minimalwert aufweist.

Durch diese Asubildung wird erreicht, daß das durch den Ringkanal geleitete Kühlmedium mit beschleunigter Geschwindigkeit austritt und gleichzeitig mindestens angenähert zum Dichtspalt gerichtet wird. Die Neuerung bewirkt somit, daß das den Dichtspalt umgebende, in turbulenter Strömung befindliche Medium ständig durch neues abgekühltes ausgetauscht wird.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Neuerung ist die äußere Begrenzungswand und die innere Begrenzungswand des Ringkanals, bezogen auf einen durch die Wellenachse geführten Querschnitt, jeweils bogenförmig gekrümmt ausgebildet. Eine bezüglich der Kühlung und auch der übrigen konstruktiven Gestaltung besonders günstige Ausbildung ergibt sich, wenn die Pumpvorrichtung in ansich bekannter Weise als ein die Welle koaxial umgebendes

und in der Achsr:> chtung der Welle förderndes Gewinde ausgebildet ist. Dieses Fördergewinde kann entweder mit seiner Druckseite mit dem Ringkanal in Verbindung stehen, welcher das Kühlmedium dem Dichtspalt zuführt, oder es kann mit seiner Saugseite im Bereich der Dichtspaltebene vorgesehen sein. Der Wirkungsgrad des Pördergewindes hinsichtlich Kühl menge und Druckerhöhung und damit auch die Kühlwirkung können durch eine der Saugseite des Fördergewindes vorgeschaltete Leitvorrichtung verbessert werden, welche mit einer im wesentlichen zylindrischen, dem Durchmesser des Gewindegrundes entsprechenden Umfangsflache am Fördergewinde ausläuft. Die durch eine solche Leitvorrichtung erzielten Vorteile beruhen vorwiegend auf einer Beruhigung der Zulaufströmung des Kühlmediums zur Saugseite des Gewindes.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen !Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Neuerung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den oberen Teil

einer zweiten neuerungsgemäßen Ausführungsform und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den unteren Teil

einer dritten Ausfüiirungsform.

Die in Figur 1 veranschaulichte Gleitringdichtung weist einen umlaufenden Gegenring 1 auf, der in einem Träger 2 sitzt, welcher seinerseits über eine Wellenhülse 3 drehfest, axial unverschieblich und abgedichtet an einer Welle 4 befestigt ist. An dem mit Zirkulationsnuten 5 zur Erzielung eines hydrodynamischen Laufverhaltens ausgestattetem Gegenring 1 liegt ein Gleitring 6 an, welcher in einem Träger 7 sitzt. Der Träger 7 ist auf der zylindrischen Umfangsflache eines von einem Gehäusedcekel 8 benachbart zur Wellenhülse 3 in das Innere des Dichtungsgehäuses 9 einstehenden Kragens 10 gegen die Wirkung von Federn 11 in Axialrichtung der Welle 4 verschiebiich gelagert und gegen diese ümfangsflache abgedichtet. Eine radial nach außen vorspringende Nase 12, welche in eine achsparallele Ausnehmung 13 des Gehäusedeckels 8 eingreift, hindert den Träger 7 an einer Drehbewegung.

Der den Träger 7 umgebende Teil des Gehäusedeckels 8 ist als zylindrische Bohrung ausgebildet, in welcher der an seinem Außenumfang ebenfalls zylindrische Träger 7 mit solchem Spiel angeordnet ist, daß ein Ringkanal 14 verbleibt, welcher an einer Seite in die den Dichtspalt 15 umgebende Kammer 16 mündet und an der anderen Seite mit einer im Gthäusedeckel 8 ausgebildeten Auslaßbohrung 17 in Verbindung steht.

Den Gegenring-Träger 2 umgibt auf seiner ganzen Lange eine Hülse 18, welche an ihrem der Dichtspaltebene benachbarten und einen größeren Durchmesser ^.υ^ »eisendem Ende am Gehäuse j befestigt und gegen dieses abgedichtet ist. Ausgehend von diesem Ende verL St die Hülse 18 mit ihrer zylindrischen Umfangsflache ipit Abst-nd von der Bohrung des Gehäuses 9» so daß ein ringförmiger Raum 19 verbleibt, in welchen eine das Gehäuse durchdringende Einlaßbohrung 20 mündet. Zwischen dem anderen Ende der Hülse 18 und einem entgegengesetzt zum Gehäusedeckel 8 radial zur Welle 4 nach innen vorstehenden Gehäuse-Endflansch 21 erstreckt sich der Raum 19 nach innen bis zu der zylindrischen Umfangsiläehe eines an der Wellen— hülse 3 vorgesehenen Bundes 22.

Der dem Dichtspalt 15 benachbarte erste Teil dsr Dmfangsflache des Trägers 2 ist glatt ausgebildet und hat im Längsschnitt gesehen, die Form eines konvexen Kreisbogens, während der zweite Teil der Umfangsflache als Außengewinde ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des Gewindegrundes mindestens angenähert demjenigen der ümfangfläche des Bundes Z2 entspricht. Die Hülse 18 ist in ihrer inneren Dmfangsf lache im wesentlichen komplementär zur beschriebenen äußeren ÜEti'augsfläche des Trägers 2 ausgebildet, d.h., sie besitzt auf dem ersten Teil ihrer axialen Erstrecfcung einen konkaven glatten Abschnitt, während der zweite Teil mit einem Innengewinde

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versehen iat, welches aber eine entgegengesetzte Steigungsrichtxing bezüglich des Außengewindes 23 aufweist. Das Innengewinde 24 ist nicht bis zum freien Ende der Hülse 18 ausgeführt, sondern diese verlängert sich vielmehr mit einer kurzen zylindrischen Bohrung 31» deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Gewindegrundes des Innengewindes ist, wobei die Bohrung ihrerseits mit einer Abrundung in die Stirnfläche der Hülse 18 übergeht.

Die konvexe Fläche und die diese in Abstand umgebende konkave Fläche bilden die i.inere Begrenzungswand 25 bzw. die äußere Begrenzungswand 26 eines Ringkanals 27» der die Druckseite der durch das Außengewinde 23 und das Innengewinde 24 gebildeten Pumpvorrichtung mit der Kammer 1o verbindet.

Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, ist die Auslaßbohrung 17 über ein Magnetfilter 28 und einen Wärmetauscher mit der Einlaßbohrung 20 verbunden. Im Betrieb is« das Dichtungsgehäuse 9 mit der abzudichtenden flüssigkeit oder einer anderen Kühl- und Sperrflüssigkeit gefüllt. Bei Umlauf der Welle wird diese Flüssigkeit von der durch das Außen- und Innengewinde 23, 24 gebildeten Pumpvorrichtung aus dem Raum 19 angesaugt und in den Ringraum 27 gedruckt, der es der Kammer zuführt. Vor Verlassen des Ringraumes 27 erfährt die Flüssigkeit aufgrund des sich zur Austrittseite verengenden Strömungs-

aijerschnittes eine Besc-hieuniÄung- Diese Q engung ergibt sich bei gleichbleibendem Abstand der inneren Begrenzungswand 25 von der äußeren Begrenzungswand 26 durch die Verkleinerung des mittleren Durchmessers des Ringkanals 27. Die Querschnittsverengung an der Austrittseite kann aber auch durch eine entsprechende Verkleinerung des Abstandes zwischen den Begrenzungswänden stärker ausgeprägt werden. Durch die Form des Ringkanals 27 erhält der austretende Flüssigkeitsstrom eine Richtungskomponente zum Dichtspalt 15» wobei dieser Vorgang noch dadurch unterstützt wird, daß die äußere Begrenzungswand 26 as der Äustrittssite dergestalt in Axialdichtung der Welle über die innere Begrenzungswand 25 vorsteht, daß sie ihren minimalen Durchmesser im Bereich der Dichtspaltebene aufweist. Durch diese Ausbildung gelangt die Flüssigkeit, welche im Zuge ihrer Kreislauf führung den Wärmetauscher 29 passiert hat und damit kühl ist, in die unmittelbar dem Dichtspalt 15 benachbarten Zonen d-ss Gleitringes 6 und des Gegenringes 1 uid bewirkt deren intensive Kühlung. Gleichzeitig werden evtl. vorhandene Gasblasen aufgrund der !Durbulenz in der Kammer 16 ausgespült. Die erwärmte Flüssige keit verlässt die Kammer 16 über den Ringkanal 14 und gelangt über die Auslaßbohrung 17, das Hagnetfilter 28 und den Wärmetauscher 29 über die Einlaß bohrung 20 zurück in den ringförmigen Raum 19, in welchem es sich gleichförmig über den Umfang der Dichtung verteilen kann und begünstigt durch die

Abrundung des Gehäuses 9 zu seinem Endflansch 21 und die entsprechenden Abrundungen zur Stirnfläche der Hülse 18 wieder zur Pumpvorrichtung zurück, wobei durch die Beruhigung der Strömung an deren Eintrittsseite ihr Wirkungsgrad im Bezug auf geforderte Flüssigkeitsmenge und Druckerhöhung verbessert wird.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 3 ist die Stromungsrichtung der zirkulierenden Flüssigkeit umgekehrt. Die Pumpvorrichtung, bestehend aus den sich im wesentlichen über die ganze Länge des Trägers 2 bzw. der Hülse 18 erstrekkenden Außen- und Innengewinde 23,24 fördert die Flüssigkeit über den ringförmigen Raum 19> die Auslaßbohrung 17 A, den

netfilter zur Einlaßbohrung 20 A, von der sie in den Ringkanal 14 eintritt. Dieser ist ia seinem Endabschnitt in ähnlicher Weise wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 für den Ringkanal 27 angegeben, geformt, so daß der in die Kammer eintretende Flüssigkeitsstrom beschleunigt und zum Dichtspalt 15 gerichtet wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß der Bndabschnitt der äußeren Begrenzungswand des der Flüssigkeitszufuhr dienenden 14 nicht in dem Gehäusedeckel 8, sondern in einem

hiervon getrennten Bauteil 30 aasgebildet ist, das ferner an seiner der Pumpvorrichtung zugewandten Seite konkav ansgerundet ist, um den Einlauf der Flüssigkeit in die Fordergewinde zu verbessern.

Claims (6)

Akte: Gm γ125 S C H U T Z A W S P R Ü C η Ε

1. üeküplte Gleitringdichtung raix einem sicn längs der Welle erstreckenden und diese konzentrisch umgebenden, benachbart zum Dichtspalt endigendem Ringkanal als Bestandteil einer eine Pumpvorrichtung und einen Kühler enthaltenden Kreislaufführung eines Kühlmediums für den Gleit- und Gegenring, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der geschlossenen äußerer, Begrenzungswand (,2b; 2b A) des das Kühlmedium dem Dicntspalt (15) zuführenden Ringkanals (, 27; 14 A) ausgehend von einem Maximalwert an einar Stelle entfernt von der Dichtspaltebene, mit zunehmender Annäherung an diese progressiv abnimmt und in dieser oder einer unmittelbar benachbarten Radialebene einen Minimalwert aufweist, und daß, abhängig von der Änderung des Durchmessers der äußeren Begrenzungswand, der Durchmesser der zugeordneten inneren begrenzungswand ( 25; 25 A) dergestalt abnimmt, daß der effektive Strömungsquerscnnitt des Ringkanals an oder unmittelbar vor der Dichtspältebene einen ninimalwert aufweist.

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2. uekünlte Gleitringdichtung nach Ansprucxi 1, d ε d u r cn ge kennte lehnet, daß die äußere rsegrenzungswand (2b; und die innere r>egrenzungswand (25; des Kingkanals (2?;, bezogen auf ^ineii durch die Wellenac'ise geführten Querschnitt, jeweils bogenförmig gekrümmt verlaufen.

3. Gekühlte GIe it ringdiclitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurcn gekennzeichnet, daB die Pumpvorrichtung in an sich bekannter Weise als ein die Welle {h) koaxial umgebendes und in deren Achsricntung förderndes Gewinde (.23, 2h) ausgebildet ist, und daß der das Kühlmedium dem Dicht spalt \>V5) zuführende Ringkanal (27; mit der Druckseite dieses Fördergewindes in Verbindung steht.

4. Gekühlte Gleitringdichtung nach Anspruch 1 odei* 2, dadurcn gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung in an sich bekannter Weise als ein die Welle l4; koaxial umgebendes und in deren Acnsrichtung förderndes Gewinde t23, 24) ausgebild-t ist, und daß die Saugseite dieses Fördergewindes im Bereich der Dicntspaltebene liegt.

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5. Gekühlte Gleitringdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugseite des Fördergewindes (23, 24) eins Leitvorrichtung vorgeschaltet 1st, welche mit einer Im wesentlichen zylindrischen, dem Durchmesser des Gewindegrundes entsprechenden Bohrung (31) am Födergewlnde ausläuft.

6. Gekühlte Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die In Ihrem Durchmesser abnehmende äußere Begrenzungswand (26 AJ In einem getrennten Bauteil (30) ausgebildet 1st.