DE909524C

DE909524C - Wellendichtung

Info

Publication number: DE909524C
Application number: DEF8224A
Authority: DE
Inventors: Dan Richart Rankin
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1951-07-30
Filing date: 1952-01-30
Publication date: 1954-04-22
Also published as: US2770477A; NL88823C; CH302254A; FR1054969A; GB695087A

Description

Wellendichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung mit einem Paar nebeneinander angeordneter, die Welle umfassender Dichtungsringe. Sie sind in Tragschalen gelagert und werden axial auf der Welle in Dichtungsberührung gedrückt.
Es sind Dichtungen bekannt, welche Vorrichtungen aufweisen, die derart miteinander zusammenarbeiten, daß eine relative Drehung zwischen einem Ring und seiner Lagerung verhindert wird.
Die Erfindung besteht darin, daß dieTragschalen eine solche Größe aufweisen, daß ,sie leicht über die Dichtungsringe passen, und Vorrichtungen sowohl an den Dichtungsringen als auch an den Tragschalen vorgesehen sind, die derart miteinander zusammenarbeiten, daß jeder Dichtungsring und seine Tragschale gegen relative Drehung gesichert sind. Bei den Dichtungsringen bestehen die betreffenden Vorrichtungen aus Nuten, bei den Tragschalen aus Vorsprüngen, die in diese Nuten eingreifen. .Die Erfindung zeichnet sich durch den einfachen Aufbau der Dichtung aus, die trotzdem sehr wirkungsvoll ist. Man ,benötigt nur wenlige einfache Teile, die wirksam zusammenarbeiten. Ihre Montage ist sehr einfach.
An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es ist Fig. i ein vertikaler Schnitt durch die Dichtung für die Welle einer Pumpe, Fig. a ein Schnitt nach der Linie 2-a der Fig. i, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. i, Fig. q. eine auseinandergezogene Einzelansicht verschiedener Teile der Dichtung der Fig. i.
Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Wellendichtung, welche dem Abnehmer als eine Einheit geliefert ,und als eine Einheit an der hydraulischen Einrichtung anzubringen ist, welche abgedichtet werden soll. Die Flüssigkeitspumpe trägt das Bezugszeichen B. Die rotierende Welle geht durch eine kreisförmige Öffnung in .der einen Wand 7 des stationären Pumpengehäuses. Die ringförmige Öffnung zwischen der Welle 9 und der Wand 7 muß zur Verhinderung des Leckens aus dem Innern der Pumpe: 8 abgedichtet werden. Hierfür wird die Dichtung gemäß der Erfindung als eine Einheit zwischen der Welle und dem Pumpengehäuse eingesetzt.
Die Dichtung weist einen Ring 6 auf, der über den vorspringenden Wellenstumpf 9 gesteckt und an der Wand 7 der Pumpe 8 bei 611 angeschraubt wird. Ein in einer Vertiefung i i des Ringes 6 sitzender kleiner Ring io ergreift abdichtend die Pumpenwand 7 zur Verhinderung des Leckens zwischen,diesen beiden feststehenden Teilen. Eine Hülse 12, deren Innenbohrung dem Durchmesser der Pumpenwelle 9 entspricht, umgibt die Welle 9 und ist an einer Stelle zwischen ihren Enden von dem Ring 6 umgeben. Die Hülse 12 kann sich mit der Welle 9 drehen. Die Dichtungsteile sind zwischen der Hülse 12 und dem Ring 6 angeordnet.
Die Dichtungsteile bestehen aus einem Paar ähnlicher Ringe 13, 14. Sie umgeben die Hülse i2 derart, daß ihre Seiten 13a und iqa, welche flach und glatt sind, aneinander so angrenzen, daß derDurchgang einer Flüssigkeit dazwischen verhindert wird. Der eine Ring 14 dreh t sich mit der Pumpenwelleg, während der andere Ring 13 feststehend ist.
Jeder Ring ist aus einem harten Stoff, vorzugsweise einem der gehärteten Karbide, z. B. Tungsteinkarbid oder Borkarbid, hergestellt, so daß lange Zeit idde" Dichtungsteile benutzt werden können, auch wenn es sich um sehr ätzende Flüssigkeiten handelt. Jede der Tragschalen 16, 17 dient zur Aufnahme eines Dichtungsringes. Damit die Ausdehnung der spröden Karbiddichtungsringe 13, 14 bei den sehr hohen Betriebstemperaturen möglich ist, ohne starke Inanspruchnahme der Ringe, der Tragschalen öder anderer Teile der Einrichtung oder daß diese Teile rissig werden, sind die Schalen 16, 17 aus einem nachgiebigen oder halbnachgiebigen Material hergestellt. Synthetischer Gummi kann zur Herstellung der Tragschalen, wenn nur normale Betriebsbedingungen in Frage kommen, verwendet werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich aber um eine Dichtung für anomale Betriebsbedingungen, @im besonderen um sehr hohe Temperaturen. Hierfür kommt synthetischer Gummi zur Herstellung der Tragschalen nicht in Frage. Sie müssen aus einem halbnachgiebigen, hitze- und korrosionswiderstandsfähigen Material, z. B. aus Tetrafluoräthylen, das im Handel als Teflon bekannt ist, hergestellt werden. Mit derartigen Dichtungsringen 13, 14 und Tragschalen 16, 17 hat man eine sehr wirksame Dichtung für ätzende und korrosive Flüssigkeiten bei Temperaturen bis zu ungefähr 2oo° C.
Die Dichtungsteile. wurden bisher in ihre Tragschalen fest in der Weise eingepaßt, daß die Reibung zwischen jeder Schale und dem Dichtungsring zur Verhinderung der relativen Drehung während des Betriebes der Pumpe ausreichend ist. Bei den normalen Betriebsbedingungen genügt das Ausmaß der Nachgiebigkeit von Teflon zur Unschädlichmachung der Ausdehnung zwischen jedem Karbiddichtungsteil und seiner Tragschale. Zur Anpassung der Dichtung an außerordentlich hohe Betriebstemperaturen sind erfindungsgemäß jeder Dichtungsring und seine dazugehörige Tragschale in ihrer Größe genügend unterschiedlich, so daf der Dichtungsring leicht in die Tragschale paßt, Damit ist die Gefahr; daß die Schalen oder die Ringe infolge der Ausdehnung bei zunehmender Temperatur rissig werden können, praktisch beseitigt. Damit die Dichtungsringe hierbei ihre Lage in ihren Schalen beibehalten, d. h. zusammen mit ihren Schalen drehen oder feststehend bleiben, sind am Umfang eines jeden Dichtungsringes 13, 14 zur Aufnahme entsprechender Vorsprünge i9 in den Tragschalen 16, 17 (Fig. .¢) diametral gegenüberliegende Nuten 18 vorgesehen, so daß jede Schale und Ring gegen relative Drehung gesperrt sind. Außen an jeder Schale befinden sich ebenfalls diametral gegenüberliegende Vorsprünge 2o, wodurch jede Schale in einer Kreisnut gesperrt werden kann. Die eine Kreisnut 2i befindet sich auf der Innenfläche des Ringes 6, dessen Hals 22 Nuten 23 aufweist (Fig. i ). Der Dichtungsring 13 und seine in der Kreisnut 21 befestigte Halteschale 16 sind gegen Drehung gesichert, da der Ring 6 an der feststehenden Wand 7 der Pumpe angeschraubt ist. Die andere Kreisnut 2¢ ist eingebohrt am Ende 25 einer Trommel 26. An der Innenzylinderfläche des Endes 25 der Trommel 26 sind zur Aufnahme der Vorsprünge 2o der zweiten Tragschale 17 (Fig. d) Nocken 27 vorgesehen. Die Trommel 26 wird gleitbar von der Hülse 12 gehalten. Sie .ist für die Drehung mit der Hülse 12 mit einem Stiftpaar 28 versehen, welches sich in axial erstreckende Schlitze 29 an der Außenfläche der Hülse 12 erstreckt. Infolgedessen rotieren die Trommel 26, die zweite Schale 17 und der Dichtungsring 14. als eine Einheit mit der Hülse 12.
Am anderen Ende der Trommel 26 ist eine Vertiefung 3o zur Aufnahme einer Packung 31 und eines beweglichen Halses 32 (Fig. i) vorgesehen. Eine Druckfeder 33 umgibt spiralförmig die Hülse 12. Sie ist links zwischen einer Lippe 34 der Hülse 12 und dem beweglichen Hals 32 angeordnet, um ihn nach rechts in der Fig. i zu drücken. Die Feder 33 drückt also den Hals 32 gegen die Packung 31. Sie wird zusammengedrückt und ist infolgedessen eine wirksame Dichtung zwischen der Trommel 26 und der Hülse 12. Außerdem erzeugt die Feder 33 ,den notwendigen Dichtungsdruck zwischen den Flächen 13" und iq.a der Dichtungsringe 13, 1q., da der Federdruck über die gleitbare Trommel 26 auf die Halteschale 17 in ihrem ausgebohrten Ende 25 übertragen wird. Auf diese Weise drückt ferner die Feder 33 den drehbaren Dichtungsring 14 in der Schale 17 gegen den feststehenden Dichtungsring 13. Ferner wird durch den Druck der feststehende Dichtungsring 13 fest gegen die Kreisnut 2i im Ring 16 gehalten.
Der Dichtungsdruck zwischen den Flächen 13a und 14:a der Dichtungsringe 13, 14 ist einzig abhängig von der Konstruktion der Feder 33 und der auf sie ausgeübten Kompressionsgröße. Es sind Mittel vorgesehen, um eine Einstellung des Federdruckes von außen vornehmen zu können, ohne daß es notwendig ist, die Teile der Dichtungseinheit auseinanderzunehmen. Hierfür umgibt ein Hals 35 an einer Stelle außerhalb der Pumpenwand 7 die Hülse 12 rechts vom Ring 6 in der Fig. i. Hier weist die Hülse 12 eine Schulter 36 auf, «-elche axial an diametral gegenüberliegenid@en Stellen, wie bei 3611 angedeutet, für die Aufnahme der Einstellschrauben 37 mit Nuten versehen ist, die sich radial durch Schraubbohrungen 38 im Hals 35 erstrecken. Durch Anziehen der Schrauben 37 wird der betreffende Teil der Hülse 12 verformt, wodurch ein Reibungsdruck auf die Welle 9 entsteht. Damit ist einer relativen rotierenden und axialen Bewegung zwischen der Welle und der Hülse vorgebeugt, ohne daß die Welle verformt wird, was der Fall ist, wenn,die Einstellschraube unmittelbar die Welle faßt. Eine Dichtung 39 wird an das äußerste rechte Ende 40 der Hülse 12 durch das Gleitstück 41 angedrückt, um ein Lecken zwischen der Welle 9 und der Hülse 12 zu verhindern. Einstellschrauben 42 gehen durch die Bohrungen 43 im Gleitstück 41 und dringen in die Schraubbohrungen 44 des Halses 35 ein, so daß ein Druck auf die Dichtung 39 ausgeübt wird.
Beim Lösender Schrauben 37 kann die Hülse 12 axial relativ zur Welle 9 und zum Pumpengehäuse 7 zur Änderung der Druckgröße der Feder 33 bewegt werden. Somit ist eine Einstellung des Druckes zwischen den Flächen 13a und i4a der Dichtungsringe 13 und 14 von außen möglich.
Nach Prüfung der Dichtungseinheit an ihrem Herstellungsort kann sie aus der Prüfmaschine durch Lösen der Einstellschrauben 37 und durch Entfernung der Schraubbolzen, welche den Ring 6 am Gehäuse 7 festhalten, leicht entfernt werden. Die Dichtungseinheit kann dann von der Pumpenwelle 9 herabgenommen werden, wobei die Dichtungsflächen 13" und 14a miteinander in Berührung bleiben, so daß sie keiner Verformung ausgesetzt werden. Die Dichtungseinheit kann dann zum Verbraucher geschickt werden, wo der umgekehrte Vorgang den Einbau leicht gestattet.
Infolge der Verwendung gehärteter Karbide für die Dichtungsringe und der Verwendung von Teflon für die Tragschalen und ferner wegen der neuen Art, in welcher die Dichtungsringe in ihren Schalen angeordnet sind, zeigt die Dichtung ein Minimum von Abnutzung. Sie kann infolge von Ausdehnungsbeanspruchungen nicht rissig werden. Sie bleibt über lange Zeiträume wirksam, auch wenn sie zur Dichtung von Flüssigkeiten mit einem ausgesprochenen korrosiven und/oder ätzenden Charakter bei anomal hohen Temperaturen benutzt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wellendichtung mit einem Paar nebeneinander angeordneter, die Welle umfassender Dichtungsringe, welche in Tragschalen gelagert sind und axial auf der Welle in Dichtungsberührung gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschalen (16, 17) eine solche Größe aufweisen, daß sie leicht über die Dichtungsringe (13, 14) passen, und Vorrichtungen (18, i9) sowohl an den Dichtungsringen als auch an den Tragschalen vorgesehen sind, die derart miteinander zusammenarbeiten, daß jeder Dichtungsring und seine Tragschale gegen relative Drehung gesichert sind.
2. Dichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen an den Dichtungsringen Nuten (18) sind und die Vorrichtungen an den Tragschalen aus Vorsprüngen (i9) bestehen, welche in die Nuten (18) des betreffenden Dichtungsringes eingreifen.
3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18) der Dichtungsringe (13, 14) sich an der Umfangskante des Dichtungsringes befinden.
4. Wellendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Tragschale sich mit der Welle dreht, während die andere Tragschale gegen Drehung mit der Welle gesichert ist.
5. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe aus einem harten, gegen Abnutzung widerstandsfähigen und nicht nachgiebigen Material hergestellt sind.
6. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe aus einem gehärteten Karbid, ihre Tragschalen dagegen aus einem halbnachgiebigen Material, z. B. Tetrafluoräthylen, hergestellt sind.
7. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Herstellung der Dichtungsringe benutzte Material zur Stoffgruppe gehört, welche gehärtetes Tungsteinkarbid und Borkarbid umfaßt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 444 713, 2 425 2o9.