DE8330159U1

DE8330159U1 - Gleitringdichtung mit elastomeren Dichtungsbalg

Info

Publication number: DE8330159U1
Application number: DE8330159U
Authority: DE
Original assignee: Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH and Co
Current assignee: Burgmann Grundstuecksverwaltungs GmbH and Co KG
Publication date: 1985-03-28

Description

PATENTANWÄLTE WEDDE , EMPL & FEHNERS EurepIUoh· Ptlcntvtrtrelar · European P*tont Attorney« · M«nd«t»lr·· «n Br*v·)· Europ**nt Albert Wedde, Dlpl.-lng. Karl Empl, Oipl.-lng. Klaus Fehner·, Dlpl.-lng., Dlpl.-Wlrtech.-Ing.

Sehumannttr. 2 / Ecke PflnzregentenetraBe 0*8000 Manchen 80' Telefon: Ott/47 16 4? Telegramme: oosmopat muenchen

19. Oktober 1983 Anwaltsakte: Gm 24 647

Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH & Co

8190 Wolfratshausen 1

Gleitringdichtunq mit elastomeren Dichtungsbalg.

Die Neuerung betrifft eine Gleitringdichtung mit innerer Beaufschlagung durch das abzudichtende Medium, enthaltend einen drehfest und axial unverschieblich in dem abzudichtenden Gehäuse gelagerten Gegenring, einen an der Gleitfläche des Gegenringes zur Anlage bringbaren, mit einer Welle umlaufenden Gleitring, einen drehfest und axial unverschieblich mit der Welle verbindbaren Spannring, einen aus elastomeren Material bestehenden, die Welle konzentrisch umgebenden, sich zwischen dem Gleitring und dem Spannring erstreckenden Dichtungsbalg mit an beiden axialen Enden

jeweils einstückig angeformten ringförmigen Anschlußteilen, Ί wobei der erste Anschlußteil kraft- und formschlüssig vom Spannring gehalten ist und gegen die Welle abgedichtet ist =· und der zweite Anschlußteil mit einer konischen Anschluß- Ü

fläche an einer im wesentlichen komplementär ausgebildeten, | zur Welle konzentrischen Konusfläche des Gleitringes kraft- ■; schlüssig und dichtend anliegt und ferner enthaltend eine Federanordnung zur axialen Vorspannung des Gleitringes gegen die Gleitfläche des Gegenringes sowie eine Drehmomentüber tragungsanordnung, welche beide radial außerhalb des Dichtungs balges liegen und sich beide einerseits am Spannring und andererseits an einer Druckhülse abstützen, die mit dem Gleitring verbunden ist und den Dichtungsbalg mindestens über einen Teil seiner axialen Länge außen umfaßt.

Derartige Gleitringdichtungen sind bekannt und werden vorwiegend dann eingesetzt, wenn das abzudichtende Medium aggresive Eigenschaften aufweist und es darauf ankommt, alle damit in Berührung gelangenden Teile aus sehr beständigen Materialien, wie bei-

Polytetrafluorethylen, Keramik und Siliziumcarbid,herzustellen.

Bei solchen bekannten Gleitringdichtungen ist der zweite Anschlußteil des Dichtungsbalges innen mit einer konischen Anschlußfläche ausgestattet, die auf eine Konusfläche aufgeschoben ist, welche am Außenumfang einer kragenartigen Verlängerung des Gieit-

-3-

ringes ausgebildet ist. Bei einer solchen Anordnung trachtet das unter Druck stehende abzudichtende Medium, den zweiten Anschlußteil mit seiner konischen Anschlußfläche radial aufzuweiten. Eine insoweit bereits vorgegebene Leckstelle wird vorläufig noch beseitigt, indem sich der zweite Anschlußteil, getrieben durch die Federwirkung des Balges und/oder bei entsprechender Auslegung auch durch die axiale Komponente des vom abzudichtenden Medium ausgeübten Drucks in Axial richtung auf die Konuflache weiter aufschiebt. Dieser Nachstell effekt findet aber seine Grenze spätestens dann, wenn das freie stirnseitige Ende des zweiten Anschlußteils an einer Fläche des Gleitringes zur Anlage kommt. Es treten dann Undichtigkeiten insbesondere dann ein, wenn aufgrund des aggresiven Charakters des abzudichtenden Mediums ein zum Kaltfluß neigendes Material, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, eingesetzt werden muß. Ähnliche Verhältnisse sind am ersten Anschlußteil eines aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Dichtungsbalges gegeben, wo bisher zur zusätzlichen Absicherung des Spannringes gegen ein axiales Verschieben noch ein Stellring nachgeschaltet werden mußte.

Aufgabe der Neuerunq ist es, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit einem den bekannten Dichtungen vergleichbaren Aufwand auch bei Verwendung von zu

-4-

Kaltfluß neigenden Materialien für die Dichtungsfaalgen Undichtigkeiten an den Balganschlußstellen vermieden werden und die Möglichkeit zu eröffnen, Bestandteile des Dichtungsbalges zur sicheren Führung des Gleitringes heranzuziehen.

Die vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Konusfläche in einer Bohrung des Gleitringes ausgebildet ist und daß die konische Anschlußfläche an einer äußeren Umfangsf1äche des zweiten Anschlußteils ausgebildet ist und sich in Richtung auf dessen freies Ende hin verjüngt.

Durch die neuerungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß der Druck des abzudichtenden Mediums die konische Anschlußfläche des zweiten Anschlußteils radial nach außen gegen die Konus fläche am Gleitring preßt und so die Dichtwirkung a⁽n der An schlußstelle des Dichtungsbalges bei ansteigenden Druck dieses Mediums verstärkt. Eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung ist dadurch erziel bar, daß einerseits die konische Anschlußfläche mindestens eine umlaufende Rille aufweist und daß anderer- seits der zweite Anschlußteil mindestens auf einem Teil seiner von der Konusfläche umschlossenen axialen Länge eine radiale Dicke aufweist, die wesentlich größer ist als die Wandstärke des zwischen dem ersten und zweiten Anschlußteil befindlichen mittleren ßalgteils.Dabei kann der Dichtungsbalg aueh zur radialen

Führung des Gleitringes herangezogen werden, wenn der zweite Anschlußteil mindestens auf einen Teil seiner von der Konusfläche umschlossenen axialen Länge die Welle mit minimalem Radialspiel oder gleitend anliegend umfaßt. 5

Eine zusätzliche Verbesserung der Dichtwirkung ist dadurch erziel bar, daß d«r zweite Anschlußteil auf einem Teil meiner von der Konusfläche umschlossenen Länge, der an die freie Stirnseite angrenzt, eine bezüglich des axial anschließenden Längenteils reduzierte radiale Dicke aufweist. Hierdurch wird eine Dichtlippe gebildet, die sich unter der radialen Druckkomponente des abzudichtenden Mediums gut an die Konusfläche am Gleitring anschmiegen kann, wobei der daran anschließende, ebenfalls noch mit einer am Außenumfang mit der konischen Anschluß- fläche versehene Längenteil des zweiten Anschlußteils eine zusätzliche Abdichtung bewirkt, nämlich indem er aufgrund einer darauf einwirkenden Axial kraft in die Konusfläche des Gleitringes hineingepreßt wird. Diese Axial kraft kann von einer federnden Eigenspannung des Dichtungsbalges und/oder bei dessen geeigneter hydrau- lischer Auslegung {Durchmesserverhältnisse von Konusfläche und

Faltenteil des Dichtungsbalges) von einer axialen Druckkomponente

des abzudichtenden Mediums stammen. Eine Axial kraft in diesem

Sinne kann auch dadurch ausgeübt werden, daß an den zweiten Anschluß-

tell zwischen seiner konischen Anschlußfläche und dem mittleren Bälgten ein radial nach außen vorstehender Bund einstückig angeformt 1st« welcher zwischen einer Innenschulter der DruckhUlse und einer 1n gleicher Richtung wie die Gleitfläche welsenden, sich vom größten Durchmesser der Konusfläche nach außen erstreckenden ersten Endfläche des Gl el trInges gefaßt 1st. Diese Innenschulter verhindert auch, daß bei einem evtl. auftretenden Unterdruck des abzudichtenden Mediums die konische Anschlußfläche aus der Konusfläche des Gleitringes axial herausgedruckt wird und dadurch eine Leckstelle entsteht.

Bei einer Ausbildung der Gleitringdichtung, bei welcher ein an der Welle anliegender, außen von einer Bohrung des Spannringes umfaßter Abschnitt des ersten Anschlußteiles des Dichtungsbalges vorliegt, sind vorzugsweise die Bohrung und der Außenumfang des Abschnitts konisch geformt und verjüngen sich in Richtung auf den zweiten Anschlußteil hin. Hierdurch wird unter dem Druck des abzudichtenden Mediums das Material des Dichtungsbalges zwischen die Bohrung des Spannringes und die Welle mit Keilwirkung eingepreßt, so daß der Mediumsdruck seibstrverstärkend in Bezug auf die Haltekraft des Spannringes wirkt. Hierdurch kann auf den sonst notwendigen, als Sicherung gegen ein axiales Verschieben vorgesehenen Stellring hinter dem Spannring verzichtet werden.

-7-

Ein AusfUhrungsbeispiel der Neuerung' wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert, in denen zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Gleitringdichtung und

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Gleitringdichtung gemäß Fig. 1.

Die Gleitringdichtung besteht aus einem eine einbaufertige Einheit bildenden, an einer Welle 1 befestigbaren rotierenden Dichtungsteil und einem stationären Dichtungsteil, der im wesentlichen aus einem Gegenring 2 besteht, der sich über eine Flachdichtung 3 an einem abzudichtenden Gehäuse 4 abstutzt und durch einen Deckel 5 gehalten ist. Das abzudichtende Medium steht mit einem Druck pi im Inneren des Gehäuses 4 an.

Der rotierende Dichtungsteil enthält im wesentlichen einen mit seiner Gleitfläche 6 am Gegenring 2 anliegenden Gleitring 7, einem zweiteilig ausgebildeten und durch zwei tangential eingesetzte Schrauben 8 an der Welle 1 befestigten Spannring 9, einem den Gleitring 7 mit dem Spannring 9 abdichtend verbindenden, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Dichtungsbalg, einer diesen

-8-

umgebenden, am Gleitring 7 befestigten Druckhlllse 11, einer durch eine Mehrzahl von achsparallelen, in die Oruckhlilse 1I₁ eingeschraubten und in den Spannring 9 einstehenden Schrauben 12 gebildete DrehmomentUbertragungsanordnung und einer Federanordnung, bestehend aus achsparallelen Schraubendruckfedern 13, die zwischen der Druckhülse 11 und dem Spannring 9 eingesetzt sind.

Der Dichtungsbalg 10 besteht aus elastomerem Material, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen und setzt sich aus einem Falten enthaltenden und eine axiale Dehnbewegung zulassenden mittleren Balgteil 14 und an dessen Enden einstückig angeformten ersten und zweiten Anschlußteilen 15, 16 zusammen. Der erste Anschlußteil setzt sich, ausgehend vom mittleren Balgteil 14 aus einer an dessen Außen- und Innendurchmesser angepaßten und daher die Welle 1 mit Spiel umgebenden Ringscheibe 17, einem mit seiner Bohrung an der Welle anliegenden rohrförmigen Abschnitt 18 und einer mit ihrer Bohrung an der Welle anliegenden weiteren Ringscheibe 19 zusammen, deren Außendurchmesser der ersten Ringscheibe entspricht. Der rohrfömrige Abschnitt 18 ist an seinem Außenumfang konisch geformt, und zwar mit Erweiterung in Richtung auf den zweiten Anschluß teil 16. In die so gebildete Außennut des ersten Anschlußteils greift der aus zwei Ringhälften bestehende Spannring 9 ein, dessen Bohrung 9' komplementär zu der konischen Außenumfangsfläche des

rohrförmigen Abschnitts 18 geformt 1st. Der Spannring 9 wird durch die beiden tangential en Schrauben 8 festgespannt und dadurch an der Welle 1 drehfest und axial unversch1ebl1ch gehalten» wobei

gleichzeitig der Dichtungsbalg 10 gegen die Welle 1 abgedichtet wird.

Der zweite Anschlußteil 16 setzt sich, ausgehend vom mittleren Balgteil 14 zusammen aus einer ersten Ringscheibe 20, deren Bohrung dem Innendurchmesser des mittleren Balgteils 14 entspricht und file mit einem Bund 21 radial außen über den Außendurchmesser dieses Baigteils vorsteht, sowie einer zweiten Ringscheibe 22, deren Bohrung die Welle 1 mit Gleitsitz oder einem geringen Radialspiel χ umgibt und ferner aus einem rohrförmigen Abschnitt 23, dessen Bohrung wesentlich größer als der Wellendurchmesser ist.

Am Außenumfang der zweiten Ringscheibe 22 und des rohrförmigen

Abschnitts 23 ist eine konische Anschlußfläche 24 ausgebildet, die sich zum freien Ende des zweiten ArsschlußteiIs 16 hin verjüngt. Aus der konischen Anschlußfläche 24 sind eine Mehrzahl von umlaufenden Rillen 25 herausgearbeitet.

20

Der zweite Anschlußteil 16 steht mit seiner konischen Anschlußfläche 24 in eine an einer rückseitigen kragenförmigen Verlängerung 26 des Gleitringes 7 ausgebildete Innen-Konusfläche

-10-

- ίο - ψ

dergestalt ein, daß letztere den rohrförmigen Abschnitt 23 % ganz und eine axiale Teillänge der zweiten Ringscheibe 22 ψ,

umfaßt, wobei ein Axial spiel ν zwischen einer ersten End- ψ

fläche 28 an der kragenförmigen Verlängerung 26 des Gleit- ^ ringes 7 und dem Bund 21 verbleibt, sowie ebenfalls ein Axialspiel w zwischen einer sich von der Bohrung des Gleitringes 7 zu seiner Konusfläche 27 erstreckenden zweiten Endfläche 29 zur freien Stirnseite 30 des zweiten Anschlußteils

Die mittleren Durchmesser D, der konischen Anschlußfläche 24 und D« des mittleren Balgteils 14 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei Auftreten eines Innendruckes p. der zweite Anschlußteil 16 eine axiale Kraft in Richtung zum Gegenring 2 erhält. In der Regel wird daher der mittlere Durchmesser D, größer als der mittlere Durchmesser D₂ sein. 15

Die Druckhülse 11 besitzt eine stufenweise sich verengende Bohrung, deren weitester Teil den Außenumfang des Gleitringes 7 umgibt, der auch noch mit seiner kragenförmigen Verlängerung 26 in den mittleren Bohrungstell einsteht, welcher auch den Bund des zweiten Anschlußteils 16 des Dichtungsbalges 10 aufnimmt. Dieser wird von einer Innenschulter 31 am Obergang zum dritten engsten Bohrungsabschnitt der Druckhülse 11 in der einen Richtung gehalten, so daß die konische Anschlußfläche 24 und die Konusflache 27 Immer In abdichtender Berührung gehalten sind, während

-11-

- li -

die erste Endfläche 28 an der kragenförmigen Verlängerung 26 des Gleitringes 7 den axialen Weg des zweiten Anschlußteils in Richtung auf den Gegenring 2 begrenzt. Der engste Längenabschnitt der Druckhülse 11 erstreckt sich mit relativ geringem Radialspiel über den gesamten mittleren Balgteil 14 und auch über einen axialen Teilbereich der einen Bestandteil des ersten Anschlußteils 15 bildenden Ringscheibe 17. Die Druckhülse 11 enthält, ausgehend von ihrer vom Gleitring 7 abgewandten Stirnseite eine Mehrzahl von achsparallelen Sacklochbohrungen, von denen ein Teil die Schraubendruckfedern aufnimmt, während in den restlichen Teil Schrauben 12 eingeschraubt sind, die mit ihren Schäften durch entsprechende Bohrungen des Spannringes geführt sind, wobei die Schraubenköpfe in Erweiterungen dieser Bohrungen gleitend verschieblich gelagert sind. Die Schrauben übertragen das vom Gleitring 7 in die Druckhülse 11 eingeleitete Drehmoment zum Spannring 9 und damit zur Welle 1 und bewirken ferner, daß der rotierende Dichtungsteil vor dem Einbau zusammengehalten wird.

L/Z1.1

Claims

S • ·· t 19. Oktober
Anwaltsakte ROCHE. 1983
: Gm 24 647 PATENTANWÄLTE r * * * » ·
• · · Dlpl.-Ing. A. WEDDE, Dipl.-Ing. K. EMPL
DipWng.. Dipl.-Wirtsch.-ing. K. FEHNERS
Schumanns*. 2 · D-8000 München 80 - I - CHUTZANSP

1. Gleitringdichtung mit innerer Beaufschlagung durch das abzudichtende Medium, enthaltend einen drehfest und axial unverschieblich in dem abzudichtenden Gehäuse gelagerten Gegenring, einen an der Gleitfläche des Gegenringes zur Anlage bringbaren, mit einer Welle umlaufenden Gleitring, einen drehfest und axial unverschieblüich mit der Welle verbindbaren Spannring, einen aus elastomeren Material bestehenden, die Welle konzentrisch umgebenden, sich zwischen dem Gleitring und dem Spannring erstreckenden Dichtungsbalg mit an beiden axialen Enden jeweils einstückig angeformten ringförmigen Anschlußteilen, wobei der erste Anschlußteil kraft- und/oder formschlüssig

vom Spannring gehalten ist und gegen die Welle abgedichtet ist und der zweite Anschlußteil mit einer konischen Anschlußfläche an einer im wesentlichen komplementär ausgebildeten, zur Welle konzentrischen Konusfläche des Gleitringes kraftschlilssig und dichtend anliegt, und ferner enthaltend eine Federanordnung zur axialen Vorspannung des Gleitringes gegen die Gleitfläche des Gegenringes sowie eine Drehmomentübertragungsanordnung, welche beide radial außerhalb

:,' des Dichtungsbalges liegen und sich beide einerseits am

' Spannring und andererseits an einer Druckhülse abstützen,

die mit dem Gleitring verbunden ist und den Dichtungsbalg

': mindestens über einen Teil seiner axialen Länge außen um-

faßt, dadurch gekennzeichnet, daß

die Konusfläche (in einer Bohrung des Gleitringes (7) ausgebildet ist und daß die konische Anschlußfläche (?4) an einer äußeren Umf angsf 1 äche des zweiten Anschlußteil er» (16)

' des Dichtungsbalges (10) ausgebildet ist und sich in

Richtung auf das freie Ende dieses Anschlußteiles (16)

, hin verjüngt.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Anschlußfläche (24) mindestens eine umlaufende Rille (25) aufweist.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch

, gekennzeichnet, daß der zweite Anschlußteil (16) mindestens auf einem Teil (22) seiner von der Konusfläche (27) umschlossenen axialen Länge eine radiale

Dicke aufweist, die weienLIich größer ist als die Wandstärke (z) der Falten des zwischen dem ersten und zweiten Anschlußteil (15, 16) befindlichen mittleren Balgteils (14).

^{w w w} » · I ( c t '

• •"J · · · · · ι ι , I

'-"iii - '■"' '

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlußteil (16) mindestens auf einem Teil seiner von der Konusfläche (24) umschlossenen axialen Länge die Weile (1) mit minimalem Radialspiel (x) oder gleitend anliegend umfaßt.

5. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzei chnet, daß der zweite Anschlußteil (16) auf einem Teil seiner von der KonusfiKche (27) um- schlossenen Länge» der an die freie Stirnseite (30) angrenzt, eine bezüglich des axial anschließenden Längenteils reduzierte radiale Dicke aufweist.

6. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß an den zweiten Anschlußteil (16) zwischen seiner konischen Anschlußfläche (24) und dem mittleren Balgteil (14) ein radial nach außen vorstehender Bund (21) einstückig angeformt ist, welcher zwischen einer Innenschulter (31 ) der .Druckhülse (11) und einer entgegengesetzt zur Gleitfläche (6) des Gleitringes (7) weisenden, sich vom größten Durchmesser der Konusfläche (27) nach außen erstreckenden ersten Endfläche (28) des Gleitringes (7) gefaßt ist.

-IV-

• ··· t III. ,*',

- IV -

7. Gleitringdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chnet, daß mindestens im entspannten Zustand des zweiten Anschlußteils (16), jeweils ein Axial spiel (v, w) vorgesehen 1st zwischen der ersten Endfläche (28) des Gleitringes (7) und dem Bund (21) bzw. zwischen der freien Stirnseite (30) des zweiten Anschlußteils (16) und einer entgegengesetzt zur Gleitfläche (6) welsenden, sich vom kleinsten Durchmesser der Konusfläche (27) nach innen erstreckenden zweiten Endfläche (29) des Gleitringes (7).

8. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Konusfläche (27) bzw. der konischen Anschlußfläche (24) einerseits zum Durchmesser des mittleren Balgteils (14) andererseits in einem Verhältnis steht, bei dem der zweite Anschlußteil (16) einen Axialschub in Richtung zum Gleitring (7) bei einen am Dichtungsbalg (10) innen angreifenden Oberdruck erfährt.

9. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser (D₂) des mittleren Balgteils (14) gleich groß wie oder größer als der mittlere Durchmesser (D,) des Flächenbereichs ist, in dem sich die Konusfläche (27) und die konische Anschlußfläche (24) berühren.

^Ji.-s

-V-

ιο. Gleitringdichtung nach Anspruch 1» dadurch

gekennzeichnet, daß der Dichtungsbalg (10) aus Polytetrafluorethylen besteht.

11. Gleitringdichtung nach Anspruch l.mit einem an der Welle

anliegenden, aussen von einer ßohrunjj des Spannringes umfassten Abschnitt des ersten Anschlußteils, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (9¹) und der Aussenumfang des Abschnittes (18) konisch geformt sind und sich in Richtung auf den zweiten

Anschlußteil (16) hin erweitern.

12. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlußteil (15) des Dichtungsbalges (10) am Spannring (9) formschlüssig mit

beiderseits seiner Bohrung (9¹) radial nach aussen von Abschnitt (18) vorspringenden Wulsten gehalten ist.

L/Zi.l