EP2786050A1 - LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN - Google Patents

LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN

Info

Publication number
EP2786050A1
EP2786050A1 EP12797836.9A EP12797836A EP2786050A1 EP 2786050 A1 EP2786050 A1 EP 2786050A1 EP 12797836 A EP12797836 A EP 12797836A EP 2786050 A1 EP2786050 A1 EP 2786050A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
labyrinth
ring
seal
rings
labyrinth seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12797836.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kern-Trautmann
Mathias Seuberling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP2786050A1 publication Critical patent/EP2786050A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/453—Labyrinth packings characterised by the use of particular materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/445—Free-space packings with means for adjusting the clearance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80—Labyrinth sealings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49719—Seal or element thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • Labyrinth seal with differently-weary labyrinth rings generally relate to seal members, and more particularly, to a labyrinth seal and a method of operating such a labyrinth seal.
  • labyrinth-shaped sealing elements it is known to use labyrinth-shaped sealing elements to seal components that move relative to each other with respect to an external environment.
  • a commonly used form of such a seal is that a bearing cap flanged to a bearing housing or the bearing housing is provided with a plurality of annular ribs, whereby a first labyrinth ring of a labyrinth seal can be formed.
  • the first labyrinth ring cooperates with a toothed adjacent second labyrinth ring, which can be mounted on an axle or a shaft.
  • the toothed ribs of the first and the second labyrinth ring together form a so-called sealing labyrinth.
  • a labyrinth seal can thus be used for example as a non-contact shaft seal.
  • the sealing effect of the labyrinth seal is based on the extension of the sealing path by the arrangement of the toothed, ie intermeshing, ribs of the labyrinth rings, which leads to tangled and narrowing gaps between the relatively rotating rings on the shaft and the fixed housing part. Due to a relatively high flow resistance in the long entangled gap (labyrinth seal) between the two labyrinth rings only a relatively small tolerable amount of fluid (leakage mass flow) through the labyrinth seal exit or enter. External contamination may possibly be prevented by additional directed mass flows (eg barrier media such as nitrogen).
  • barrier media such as nitrogen
  • At least portions or interstices of the interdigitated labyrinth rings of a labyrinth seal can have different levels of wear resistance. Areas that are less resistant to wear than others lead to targeted wear areas of a labyrinth seal arrangement. For example, in labyrinth seals, materials with a lower level of wear resistance can be incorporated, which in the case of unintentional contact of the two labyrinth rings (for example due to an external load effect) leads to deliberate wear of the material with the lower wear resistance.
  • At least the worn wear portions may be replaced from a predetermined degree of wear.
  • the degree of wear can be determined, for example, by means of a tol- rable size of a leakage mass flow in or out of the labyrinth seal assembly eruiert.
  • a labyrinth seal has a first labyrinth ring and a second labyrinth ring, wherein in an assembled state of the labyrinth seal, the first and the second labyrinth ring at least partially overlap each other and are rotatable relative to each other. Furthermore, in the mounted state, opposing surfaces of the first and second labyrinth rings have different wear resistances. For this purpose, the opposing surfaces may for example be made of different materials or be different surface and / or heat treated. Wear resistance means a resistance of a solid body to wear (mechanical abrasion).
  • the first labyrinth ring can be associated with a fixed housing part, whereas the second labyrinth ring can be arranged on a rotating shaft.
  • the two interlocking labyrinth rings are thus rotated against each other.
  • the different or different wear strengths of the opposing surfaces of the first and the second Labyrinthrings can be achieved, for example, by different material hardnesses of the opposing surfaces. In other words, this means that the opposing surfaces of the first and the second Labyrinthrings have at least partially different material hardnesses.
  • a material of the first labyrinth ring may have a greater material hardness than a material of the second labyrinth ring, so that when the labyrinth seal is operated, ie when the shaft is rotated and / or loaded, the less easily wear hard material of the second labyrinth ring at a meeting of the two labyrinth rings wear faster than the more wear-resistant material of the first labyrinth ring.
  • the second labyrinth ring may be completely or partially made of a softer material, so that it comes in an unintentional contact of the two labyrinth rings in the operation of the labyrinth seal to a targeted wear of the second labyrinth ring.
  • Conceivable materials that are softer than steel, z. As non-ferrous metals or plastics.
  • a surface material of the first labyrinth ring may be a (possibly hardened) steel, and that a surface material of the second labyrinth ring is a softer material, for example from the group of non-ferrous metals or plastics
  • "Non-ferrous metals” is a collective term for a subgroup of non-ferrous metals excluding the precious metals. These include metals such as cadmium (Cd), cobalt (Co), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), tin ( Sn) or zinc (Zn).
  • These non-noble heavy metals are themselves colored or form colored alloys, such as brass, bronze and gunmetal, the alloys also being counted among the non-ferrous metals
  • the surface areas intended for wear or, if appropriate, a complete, less wear-resistant labyrinth ring can be integrated into the labyrinth seal arrangement such that they can be replaced starting at a predetermined degree of wear, the degree of wear being determined, for example, by means of a tolerable size of a leakage mass flow (eg of lubricant from the labyrinth seal) can be determined.
  • the second (less wear-resistant) labyrinth ring may be formed so that at least one area of the second labyrinth ring worn after operation of the labyrinth seal, or the complete labyrinth ring, is exchangeable or may be exchanged.
  • the ribs of the two labyrinth rings can each be designed so that they do not engage behind each other in the assembled state of the labyrinth seal.
  • the annular circumferential ribs of the two labyrinth rings extend substantially only in one mounting direction (eg axial or radial). This allows the two Components or labyrinth rings of the labyrinth seal comparatively easy in the mounting direction into each other or be pushed apart without this would be hampered by the mounting direction perpendicular portions of the annular ribs.
  • the first labyrinth ring may be made entirely of a first material (eg, steel).
  • the second labyrinth ring can also be made entirely from a second material with a lower wear resistance than the first material (eg non-ferrous metal or plastic).
  • the first labyrinth ring has a lower wear resistance than the second labyrinth ring. It is advantageous to assign that labyrinth ring the lower wear resistance, which is easier to access after operation of the labyrinth seal and thus easier to replace.
  • This may be a shaft or bearing labyrinth ring in some seal assemblies.
  • an environmental or housing-side labyrinth ring may be more easily accessible.
  • the present invention also includes embodiments in which at least one of the two labyrinth rings of a surface material and another material with a different wear strength made against the surface material.
  • the surface material is on the respective other labyrinth ring facing surface areas.
  • an entire surface of a labyrinth ring facing the sealing gap can be treated, for example by coating or other surface treatment measures, such as, for example, B. hardening.
  • the sealing gap facing surface portions which are particularly vulnerable to contact, compared to the other material of the labyrinth hardened or softened (by appropriate surface treatment).
  • the surface material is chosen softer than the rest of the ring material, so that during operation of the labyrinth seal, the surface material wears faster than the rest of the material of the respective Labyrinthrings.
  • a method of operating a labyrinth seal comprises a step of providing a first labyrinth ring and a second labyrinth ring so that in the installed state of the labyrinth seal (upper) surfaces of the first and the second labyrinth rings with different wear resistances face each other.
  • the labyrinth seal is mounted, so that in the mounted state of the labyrinth seal the first and the second labyrinth ring at least partially overlap each other and are rotatable relative to each other.
  • labyrinth seals can be made less sensitive to manufacturing tolerances since contact between the two labyrinth rings does not lead to irreversible damage. Labyrinth seals can thus be less sensitive to fluctuations in operating conditions, such. As assembly errors, temperature expansions, irregularities, deformations caused by centrifugal forces, etc., are designed. By recovering an optimal sealing gap (by replacing worn parts), a lasting efficiency of a labyrinth sealing system can be guaranteed. Wear from contact or abrasive media can be restored to their original, unworn condition by replacing worn parts.
  • Fig. La, b an embodiment of a labyrinth seal assembly according to the invention with different wear labyrinth rings in a sectional view; and Figures 2a, b show various possible embodiments of surface coatings of a labyrinth ring.
  • FIG. 1a shows a schematic sectional view of a labyrinth seal assembly 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the labyrinth seal 10 has a first labyrinth ring 1 1 and a second labyrinth ring 12.
  • the second labyrinth ring 12 is rotationally fixed on a shaft 13.
  • the rotationally fixed connection between the second labyrinth ring 12 and the shaft 13 can be achieved, for example, by shrinking or by means of a fastening sleeve 14, which the labyrinth ring 12 in conjunction with a shaft shoulder 15 axially fixed on the shaft 13 rotatably.
  • an axial direction means a direction of a rotation axis 16 of the shaft 13 or of the labyrinth seal 10.
  • a rotation axis 16 of the shaft 13 or of the labyrinth seal 10 For the sake of clarity, only part of the shaft 13 and the labyrinth seal 10 are shown above the shaft rotation axis 16 in FIG.
  • FIG. 1 a shows the labyrinth seal 10 in an assembled state, in which the first labyrinth ring 11 and the second labyrinth ring 12 at least partially overlap each other in an axially overlapping manner and are rotatable about the shaft rotation axis 16 relative to one another.
  • La is an axial seal arrangement, wherein the annularly arranged ribs 11-1, 11-2 and 11-3 of the first Labyrinthrings 11 in the axial direction with annularly arranged ribs 12-1 and 12-2 of the second labyrinth ring 12 overlap each other overlapping.
  • embodiments of the present invention are by no means only applicable to the axial sealing arrangements shown here, but themselves for the skilled person in a natural way can also be transferred to radial labyrinth seal arrangements, in which the annular circumferential ribs of the two labyrinth rings overlap overlapping in the radial direction and are rotatable relative to each other.
  • radial labyrinth seal arrangements in which the annular circumferential ribs of the two labyrinth rings overlap overlapping in the radial direction and are rotatable relative to each other.
  • a radial labyrinth seal arrangement by rotating the arrangement shown in Fig. La by 90 °, so that the shaft rotation axis 16 is vertical.
  • combinations of axial and radial labyrinth seal arrangements are conceivable, which can make use of the principle of the present invention.
  • labyrinth rings 1 1 and 12 By interlocking labyrinth rings 1 1 and 12 and their annular circumferential ribs 11-1, 1 1-2, 1-3 and 12-1, 12-2 forms an intertwined or crooked gap 17, which in general also is referred to as a sealing labyrinth.
  • 1a shows the sealing gap 17 in the rest position of the labyrinth seal 10, ie in an unloaded state, in which neither axial nor radial forces act on the first and / or second labyrinth rings 11, 12.
  • the opposing surfaces of the first and the second Labyrinthrings 11, 12 made of (different) material with different wear strengths.
  • the opposing surfaces of the first and the second labyrinth rings 11, 12 can also be understood as the surfaces of the first and the second labyrinth rings 11, 12 delimiting the sealing gap 17.
  • at least portions of these the sealing gap 17 bounding surfaces on different wear strengths are illustrated in the Fig. La by the different hatching directions.
  • the first labyrinth ring 1 1 is even made entirely of a first material.
  • the second labyrinth ring 12 is also made entirely of a second material with a lower wear resistance than the first material.
  • the first material may be a (hardened) steel
  • the second material of the second labyrinth ring 12 may be a softer material, such as a metal.
  • FIGS. 1a and 1b thus show a possible embodiment with an outer labyrinth ring 11 made of steel and an inner labyrinth ring 12 from a corresponding wear material from the group of non-ferrous metals and / or plastics.
  • the two labyrinth rings 11, 12, and thus also the opposing surfaces of the first and second labyrinth rings 11, 12, can therefore have different hardnesses. If, as in the embodiment sketched in FIG. 1 a, in which the material of the first labyrinth ring 11 has a greater material hardness than the material of the second labyrinth ring 12, the labyrinth seal 10, d. H. in a continuous rotation of the two labyrinth rings 11, 12 against each other, the material of the second labyrinth ring 12 at a contact o- at a meeting of the two labyrinth rings 11, 12 wear faster than the material of the first labyrinth ring.
  • the labyrinth seal 10 is less susceptible to conventional labyrinth seals with respect to manufacturing tolerances of the two labyrinth rings 11, 12, as touching the two labyrinth seal components 11, 12 results in no irreversible damage. So it can be a targeted and uncritical material removal in case of unwanted contact between the two labyrinth rings 11, 12 can be achieved.
  • Fig. Lb shows the labyrinth seal 10 in a loaded state in which a radial force 18 on the outer labyrinth ring 1 1 causes a change in the gap dimension of the sealing gap 17. While the gap of one-half of the axial column of the labyrinth seal is significantly reduced by the load (see reference numeral 19), in the other half of the axially extending column, the gap is correspondingly increased by the radial load (see reference numeral 20).
  • the less wear-resistant elements ie, surface portions of a labyrinth ring or a whole labyrinth ring, are incorporated into the labyrinth seal 10 such that they can be exchanged from a predetermined degree of wear, in accordance with some embodiments of the present invention.
  • the degree of wear for example, based on a tolerable amount of leakage mass flow, ie, z. B. an amount of a leaking from the sealing gap 17 lubricant can be determined.
  • the second, less wear-resistant labyrinth ring 12 is exchangeable (for example, by loosening the sleeve 14).
  • a complete labyrinth ring with less wear resistance can be replaced after reaching the predefined degree of wear and replaced with a new labyrinth ring.
  • a lasting efficiency of the sealing system 10 can be achieved by the recovery of optimum gap dimensions of the sealing gap 17. Wear due to contact or abrasive media within the sealing gap 17 can be restored or reversed by the material exchange.
  • the ribs have no radial or tangential projections, which would make it difficult to simply telescoping or pulling apart of the two labyrinth rings 11, 12 in the axial direction.
  • Fig. 2a shows schematically an enlarged view of an embodiment in which at least one of the two labyrinth rings 1 1, 12 is made of a surface material 21 and another material 22 with different wear resistance.
  • the inner labyrinth ring 12 may have the surface material 21 on its surfaces bounding the sealing gap 17.
  • the surface material 21 softer or harder than the other material 22.
  • the outer ring 11 may be made entirely of the further material (eg steel).
  • the surface material 21 may be softer (possibly also harder) coatings compared to the further or remaining material 22.
  • a smaller (possibly larger) wear resistance can also be achieved by correspondingly different surface treatments, which lead to a softening (possibly also hardening) of the surface material 21.
  • the surface material 21 could also be softened or hardened by bombardment or addition of other material components.
  • different materials are also understood as meaning differently treated materials (eg hardened steel compared to unhardened steel) and / or different material alloys.
  • the surface material 21 does not necessarily have to be applied contiguously to a surface region which faces the other labyrinth ring or delimits the sealing gap 17.
  • a less wear-resistant or softer surface material 21 is applied only in sections to a surface of a labyrinth ring 11 or 12 delimiting the sealing gap 17.
  • the surface areas with the surface material 21 are thus spaced from each other (see reference numeral 23). This can be advantageous, for example, if unwanted contact between the two labyrinth rings 11, 12 can occur only in these special few (coated or treated) surface areas.
  • By only partially applying the surface material 21 u. a. also material costs for possibly expensive surface materials and / or surface treatments can be saved.
  • embodiments are also conceivable in which not entire labyrinth rings 1 1 or 12 are replaced after wear of a less wear-resistant material, but only the affected areas 21 itself. For example, could this one on replaced a labyrinth ring applied plastic layer and replaced with a new, unverschlissene plastic layer.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Eine Labyrinthdichtung (10) mit einem ersten Labyrinthring (11) und einem zweiten Labyrinthring (12), wobei in einem montierten Zustand der Labyrinthdichtung (10) der erste und der zweite Labyrinthring (11; 12) zumindest teilweise überlappend ineinandergreifen und relativ zueinander rotierbar sind, und wobei in dem montierten Zustand einander gegenüberliegende Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings(11; 12) unterschiedliche Verschleißfestigkeiten aufweisen.

Description

B e s c h r e i b u n g
Labyrinthdichtung mit unterschiedlich verschleissenden Labyrinthringen Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf Dichtungselemente und insbesondere auf eine Labyrinthdichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Labyrinthdichtung.
Es ist bekannt, labyrinthförmige Dichtelemente zu verwenden, um Bauteile, die sich relativ zueinander bewegen bzw. drehen, gegenüber einer äußeren Umgebung abzudichten. Eine häufig verwendete Form einer derartigen Abdichtung besteht darin, dass ein an einem Lagergehäuse angeflanschter Lagerdeckel bzw. das Lagergehäuse mit mehreren ringförmig ausgebildeten Rippen versehen ist, wodurch ein erster Labyrinthring einer Labyrinthdichtung gebildet werden kann. Zur Abdichtung wirkt der erste Labyrinthring mit einem ver- zahnten benachbarten zweiten Labyrinthring zusammen, welcher auf einer Achse bzw. eine Welle aufgebracht sein kann. Die verzahnten Rippen des ersten und des zweiten Laby- rinthrings bilden zusammen ein sogenanntes Dichtlabyrinth.
Eine Labyrinthdichtung kann also beispielsweise als eine berührungsfreie Wellendichtung eingesetzt werden. Die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung beruht auf der Verlängerung des Dichtweges durch die Anordnung der verzahnten, d.h. ineinandergreifenden, Rippen der Labyrinthringe, was zu verschlungenen und verengenden Spalten zwischen den relativ zueinander drehenden Ringen auf der Welle und dem feststehenden Gehäuseteil führt. Aufgrund eines relativ hohen Strömungswiderstands in dem langen verschlungenen bzw. verwinkelten Spalt (Dichtlabyrinth) zwischen den beiden Labyrinthringen kann nur eine relativ geringe tolerierbare Fluidmenge (Leckmassenstrom) durch die Labyrinthdichtung aus- bzw. eintreten. Eine Kontamination von außen kann gegebenenfalls durch zusätzlich eingesetzte gerichtete Masseströme (z. B. Sperrmedien, wie Stickstoff) verhindert werden.
Für eine hohe Effizienz einer Labyrinthdichtung sind hohe Genauigkeiten an Fertigungsto- leranzen der beteiligten Bauelemente, d. h. der Labyrinthringe, gefordert. Durch bestimmte Einsatzbedingungen und/oder eine zu ungenaue Fertigung der Bauteile kann es während des Betriebs der Labyrinthdichtung zu ungewollten Berührungen des Wellen- und Gehäuseteils des Labyrinths kommen. Beispielsweise können sich beiden Labyrinthringe der Labyrinthdichtung beim Betrieb aufgrund äußerer Lasteinwirkungen berühren. Hierdurch können dauerhafte Schädigungen der Dichtungsanordnung bis hin zur Funkenbildung - und damit Brandgefahr - nicht ausgeschlossen werden.
Um derartige ungewollte Berührungen der Labyrinthringe aufgrund von Fertigungstoleranzen zu vermeiden, können bei größeren Fertigungsdurchmessern der Dichtungsanordnun- gen z. B. Toleranzen bzw. Spaltmaße erweitert werden. Dies führt allerdings zu dem Nachteil, dass die Dichtwirkung und damit auch die Effizienz der Labyrinthdichtungsanordnung sinken.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Tech- nik verbessertes Konzept für eine Labyrinthdichtungsanordnung bereitzustellen.
Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass zumindest Teile oder Abschnitte der ineinander greifenden Labyrinthringe einer Labyrinthdichtung unterschiedliche Verschleißfestigkeiten aufweisen können. Bereiche, die weniger verschleißfest sind als andere, führen zu gezielten Verschleißbereichen einer Labyrinthdichtungsanordnung. Beispielsweise können bei Labyrinthdichtungen Materialien mit einer geringeren Verschleiß festig- keit eingebunden werden, die bei einer unbeabsichtigten Berührung der beiden Labyrinthringe (beispielsweise durch eine äußere Lasteinwirkung) zu einem gezielten Verschleiß des Materials mit der geringeren Verschleißfestigkeit führen.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können wenigstens die verschlissenen Verschleißbereiche bzw. -teile ab einem vorbestimmten Verschleiß grad ausgewechselt werden. Dabei kann der Verschleißgrad beispielsweise anhand einer tole- rierbaren Größe eines Leckagemassenstroms in oder aus der Labyrinthdichtungsanordnung eruiert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Die Labyrinthdichtung weist einen ersten Labyrinthring und einen zweiten Labyrinthring auf, wobei in einem montierten Zustand der Labyrinthdichtung der erste und der zweite Labyrinthring zumindest teilweise überlappend ineinander greifen und relativ zueinander rotierbar sind. Des Weiteren weisen in dem montierten Zustand einander gegenüberliegende Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings unterschiedliche Verschleiß festig- keiten auf. Dazu können die einander gegenüberliegende Flächen beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien gefertigt oder unterschiedlich Oberflächen- und/oder wärmebehandelt sein. Unter Verschleiß festigkeit ist eine Widerstandsfähigkeit eines festen Körpers gegen Verschleiß (mechanischer Abrieb) zu verstehen. Beispielsweise kann der erste Labyrinthring einem feststehenden Gehäuseteil zugeordnet sein, wohingegen der zweite Labyrinthring auf einer sich drehenden Welle angeordnet werden kann. Die beiden ineinander greifenden Labyrinthringe sind also gegeneinander verdrehbar. Je nach Ausführung der Dichtungsanordnung können die beiden Labyrinthringe bzw. deren ringförmig verlaufenden Rippen in axialer Richtung, d. h. in Richtung einer Wellenrotationsachse, oder in radialer Richtung, d. h. senkrecht zur Wellenrotationsachse, ineinander greifen. Bei axial ineinander greifenden Rippen wird im Nachfolgenden von einer axialen Labyrinthdichtungsanordnung gesprochen, während bei radial ineinander greifenden Rippen von einer radialen Labyrinthdichtungsanordnung die Rede ist. Des Weiteren können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung natürlich auch bei Kombi- nationen aus axialen und radialen Labyrinthdichtungsanordnungen eingesetzt werden.
Die unterschiedlichen bzw. verschiedenen Verschleiß festigkeiten der einander gegenüberliegenden Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings können beispielsweise durch unterschiedliche Materialhärten der einander gegenüberliegenden Flächen erreicht werden. In anderen Worten bedeutet dies, dass die einander gegenüberliegenden Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings zumindest abschnittsweise unterschiedliche Materialhärten aufweisen. Beispielsweise kann ein Material des ersten Labyrinthrings eine größere Materialhärte aufweisen als ein Material des zweiten Labyrinthrings, sodass bei einem Betrieb der Labyrinthdichtung, d. h. bei Rotation und/oder Belastung der Welle, das weniger ver- schleiß feste Material des zweiten Labyrinthrings bei einem Aufeinandertreffen der beiden Labyrinthringe schneller verschleißt als das verschleißfestere Material des ersten Labyrinthrings. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann z. B. der erste Labyrinthring komplett oder teilweise aus (evtl. gehärtetem) Stahl gefertigt sein. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann der zweite Labyrinthring komplett oder teilweise aus einem weicheren Material gefertigt sein, sodass es bei einer unbeabsichtigten Berührung der beiden Labyrinthringe im Betrieb der Labyrinthdichtung zu einem gezielten Verschleiß des zweiten Labyrinthrings kommt. Denkbare Materialien, die weicher sind als Stahl, sind z. B. Buntmetalle oder Kunststoffe. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass ein Oberflächenmaterial des ersten Labyrinthrings gemäß manchen Ausführungsbeispielen ein (ggf. gehärteter) Stahl sein kann, und dass ein Oberflächenmaterial des zweiten Labyrinthrings ein dem gegenüber weicheres Material, beispielsweise aus der Gruppe der Buntmetalle oder der Kunststoffe, ist. Dabei stellt„Buntmetalle" eine Sammelbezeichnung für eine Untergruppe der Nichteisenmetalle unter Ausschluss der Edelmetalle dar. Zu ihnen zählen Metalle wie Cadmium (Cd), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zinn (Sn) oder Zink (Zn). Diese unedlen Schwermetalle sind selbst farbig oder bilden farbige Legierungen, wie Messing, Bronze und Rotguss, wobei die Legierungen ebenfalls zu den Buntmetallen ge- zählt werden
Die zum Verschleiß vorgesehenen Oberflächenbereiche oder gegebenenfalls ein kompletter, weniger verschleißfester Labyrinthring können derart in die Labyrinthdichtungsanordnung eingebunden werden, dass sie ab einem vorbestimmten Verschleißgrad ausgewech- seit werden können, wobei der Verschleißgrad beispielsweise anhand einer tolerierbaren Größe eines Leckagemassenstroms (z. B. von Schmiermittel aus dem Dichtlabyrinth) ermittelt werden kann. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann also der zweite (weniger verschleißfeste) Labyrinthring ausgebildet sein, sodass wenigstens ein nach einem Betrieb der Labyrinthdichtung verschlissener Bereich des zweiten Labyrinthrings, oder der komplette Labyrinthring, austauschbar ist bzw. ausgetauscht werden kann. Dazu können die Rippen der beiden Labyrinthringe jeweils ausgebildet sein, sodass sie sich im montierten Zustand der Labyrinthdichtung gegenseitig nicht hintergreifen. Das bedeutet, dass sich die ringförmig umlaufenden Rippen der beiden Labyrinthringe im Wesentlichen nur in einer Montagerichtung (z. B. axial oder radial) erstrecken. Dadurch können die beiden Kom- ponenten bzw. Labyrinthringe der Labyrinthdichtung vergleichsweise einfach in Montagerichtung ineinander bzw. auseinander geschoben werden, ohne dass dies durch zur Montagerichtung senkrecht verlaufende Abschnitte der ringförmigen Rippen erschwert würde. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind aber auch Hintergreifungen bzw. Hinter- schneidungen der beiden Labyrinthringe bei vergleichsweise einfacher (De-)Montage der Labyrinthdichtungsanordnung möglich, wenn wenigstens einer der Labyrinthringe entsprechend segmentiert, d.h. auseinanderteilbar, ausgebildet ist.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Labyrinthring komplett aus einem ersten Material gefertigt (z. B. Stahl) sein. Der zweite Labyrinthring kann demgegenüber ebenfalls komplett aus einem zweiten Material mit einer geringeren Verschleißfestigkeit als das erste Material gefertigt (z. B. Buntmetall oder Kunststoff). Selbstverständlich sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen der erste Labyrinthring eine geringere Verschleißfestigkeit als der zweite Labyrinthring aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, demjenigen Labyrinthring die geringere Verschleißfestigkeit zuzuordnen, welcher nach einem Betrieb der Labyrinthdichtung leichter zugänglich und damit leichter austauschbar ist. Dies kann bei manchen Dichtungsanordnungen ein wellen- oder lagerseitiger Labyrinthring sein. Bei wiederum anderen Ausführungsbeispielen kann ein umgebungs- oder gehäuseseitiger Labyrinthring leichter zugänglich sein.
Gegenüber Ausführungsbeispielen, bei denen ein einzelner Labyrinthring jeweils komplett aus einem verschleißfesterem oder verschleiß ärmeren Material gegenüber dem anderen Labyrinthring gefertigt ist, umfasst die vorliegende Erfindung auch Ausführungsbeispiele, bei denen wenigstens einer der beiden Labyrinthringe aus einem Oberflächenmaterial und einem weiteren Material mit einer unterschiedlichen Verschleiß festigkeit gegenüber dem Oberflächenmaterial gefertigt ist. Dabei befindet sich das Oberflächenmaterial auf dem jeweils anderen Labyrinthring zugewandten Oberflächenbereichen. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass den beiden Labyrinthringen jeweils verschleißfestere oder aber auch verschleiß ärmere Ober flächenbereiche zugeordnet werden können. Dabei kann gemäß manchen Ausführungsbeispielen eine gesamte dem Dichtspalt zugewandte Oberfläche eines Labyrinthrings behandelt werden, beispielsweise durch Beschichtung oder andere Oberflächenbehandlungsmaßnahmen, wie z. B. Härten. Demgegenüber können aber auch nur bestimmte, dem Dichtspalt zugewandte Oberflächenabschnitte, welche besonders berührungsgefährdet sind, gegenüber dem übrigen Material des Labyrinthrings gehärtet oder aufgeweicht werden (durch entsprechende Oberflächenbehandlung). So kann z. B. bei einem der Labyrinthringe das Oberflächenmaterial weicher gewählt werden als das übrige Ringmaterial, sodass beim Betrieb der Labyrinthdichtung das Oberflächenmaterial schneller verschleißt als das übrige Material des jeweiligen Labyrinthrings.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Labyrinthdichtung vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines ersten Labyrinthrings und eines zweiten Labyrinthrings, sodass im montierten Zustand der Labyrinthdichtung (Ober-) Flächen des ersten und des zweiten Labyrinth- rings mit unterschiedlichen Verschleiß festigkeiten einander gegenüberliegen. In einem weiteren Schritt wird die Labyrinthdichtung montiert, sodass in dem montierten Zustand der Labyrinthdichtung der erste und der zweite Labyrinthring zumindest teilweise überlappend ineinander greifen und relativ zueinander verdrehbar sind. Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können Labyrinthdichtungen unempfindlicher gegenüber Fertigungstoleranzen gestaltet werden, da Berührungen zwischen den beiden Labyrinthringen zu keinen irreversiblen Schädigungen führen. Labyrinthdichtungen können somit unempfindlicher gegenüber Schwankungen von Betriebsbedingungen, wie z. B. Montagefehler, Temperaturausdehnungen, Unrundheiten, Verformungen durch Zentrifugalkräfte, etc., gestaltet werden. Durch eine Rückgewinnung eines optimalen Dichtspalts (durch den Austausch verschlissener Teile) kann eine dauerhafte Effizienz eines Labyrinthdichtungssystems gewährleistet werden. Abnutzungen durch Berührungen oder abrasive Medien können durch den Austausch verschlissener Teile in ihren ursprünglichen, unverschlissenen Zustand zurückversetzt werden. Zudem kann durch Ausführungs- beispiele der vorliegenden Erfindung eine Funkenbildung aufgrund von Berührung/Reibung der beiden relativ zueinander rotierenden Labyrinthringe vermieden werden, sodass zusätzlich ein Explosionsschutz in gefährdeten Umgebungen gewährleistet werden kann. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. la, b ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtungsanordnung mit unterschiedlich verschleißenden Labyrinthringen in einer Schnittdarstellung; und Fig. 2a, b verschiedene mögliche Ausführungsformen von Oberflächenbeschichtungen eines Labyrinthrings.
Bei der nachfolgenden Beschreibung einiger lediglich exemplarisch dargestellter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Die Fig. la zeigt eine schematische Schnittansicht einer Labyrinthdichtungsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Labyrinthdichtung 10 weist einen ersten Labyrinthring 1 1 und einen zweiten Labyrinthring 12 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der zweite Labyrinthring 12 drehfest auf einer Welle 13. Die drehfeste Verbindung zwischen zweitem Labyrinthring 12 und der Welle 13 kann beispielsweise mittels Aufschrumpfen oder mittels einer Befestigungshülse 14 erreicht werden, welche den Labyrinthring 12 in Zusammenwir- kung mit einem Wellenabsatz 15 axial auf der Welle 13 drehfest festlegt. Dabei bedeutet eine axiale Richtung eine Richtung einer Rotationsachse 16 der Welle 13 bzw. der Labyrinthdichtung 10. Sowohl von der Welle 13 als auch von der Labyrinthdichtung 10 ist in der Fig. la der Übersicht halber nur ein Teil oberhalb der Wellenrotationsachse 16 dargestellt.
Die Fig. la zeigt die Labyrinthdichtung 10 in einem montierten Zustand, in welchem der erste Labyrinthring 11 und der zweite Labyrinthring 12 zumindest teilweise axial überlappend ineinander greifen und relativ zueinander um die Wellenrotationsachse 16 rotierbar sind. Bei dem in Fig. la gezeigten Ausführungsbeispiel der Labyrinthdichtung 10 handelt es sich um eine axiale Dichtungsanordnung, bei der ringförmig angeordnete Rippen 11-1 , 11-2 und 11-3 des ersten Labyrinthrings 11 in axialer Richtung mit ringförmig angeordneten Rippen 12-1 und 12-2 des zweiten Labyrinthrings 12 überlappend ineinander greifen. Dabei ist anzumerken, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung keineswegs nur auf die hier dargestellte axiale Dichtungsanordnungen anwendbar sind, sondern sich für den Fachmann in selbstverständlicher Weise auch auf radiale Labyrinthdichtungsanordnungen übertragen lassen, bei denen die ringförmig umlaufende Rippen der beiden Labyrinthringe in radialer Richtung überlappend ineinander greifen und relativ zueinander rotierbar sind. Dabei würde man eine beispielhafte radiale Labyrinthdichtungsanordnung erhalten, indem man die in Fig. la gezeigte Anordnung um 90° dreht, sodass die Wellenrotationsachse 16 senkrecht steht. Gleichermaßen sind auch Kombinationen aus axialen und radialen Labyrinthdichtungsanordnungen vorstellbar, welche sich das Prinzip der vorliegenden Erfindung zunutze machen können. Durch die ineinander greifenden Labyrinthringe 1 1 und 12 bzw. deren ringförmig umlaufenden Rippen 11-1 , 1 1-2, 1 1-3 und 12-1 , 12-2 bildet sich ein verschlungener bzw. verwinkelter Spalt 17, der im Allgemeinen auch als Dichtlabyrinth bezeichnet wird. Die Fig. la zeigt den Dichtspalt 17 in Ruhestellung der Labyrinthdichtung 10, d. h. in einem unbelastetem Zustand, in dem weder axiale noch radiale Kräfte auf den ersten und/oder zweiten Labyrinthring 11, 12 wirken.
Wie es in der Fig. la durch die unterschiedlichen Schraffurrichtungen verdeutlicht wird, sind in dem montierten Zustand der Labyrinthdichtung 10 einander gegenüberliegende Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings 11, 12 aus (unterschiedlichem) Material mit unterschiedlichen Verschleiß festigkeiten gefertigt. Dabei können die einander gegenüberliegenden Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings 11, 12 auch als die den Dichtspalt 17 begrenzenden Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings 11, 12 verstanden werden. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weisen wenigstens Teilbereiche dieser den Dichtspalt 17 begrenzenden Flächen unterschiedliche Verschleiß festigkeiten auf.
Gemäß dem in der Fig. la gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Labyrinthring 1 1 sogar komplett aus einem ersten Material gefertigt. Der zweite Labyrinthring 12 ist ebenfalls komplett aus einem zweiten Material mit einer geringeren Verschleiß festigkeit als das erste Material gefertigt. Während es sich bei dem ersten Material beispielsweise um einen (gehärteten) Stahl handeln kann, kann es sich bei dem zweiten Material des zweiten Labyrinthrings 12 beispielsweise um ein weicheres Material, wie z. B. ein Buntmetall oder einen Kunststoff, handeln. Die Fig. la und lb zeigen also ein mögliches Ausführungsbeispiel mit einem äußeren Labyrinthring 11 aus Stahl sowie einem inneren Labyrinthring 12 aus einem entsprechenden Verschleißmaterial aus der Gruppe der Buntmetalle und/oder der Kunststoffe.
Die beiden Labyrinthringe 11, 12, und damit auch die einander gegenüberliegenden Flä- chen des ersten und des zweiten Labyrinthrings 11 , 12, können also unterschiedliche Materialhärten aufweisen. Verhält es sich so, wie bei dem in der Fig. la skizzierten Ausführungsbeispiel, bei dem das Material des ersten Labyrinthrings 11 eine größere Materialhärte aufweist als das Material des zweiten Labyrinthrings 12, kann bei einem Betrieb der Labyrinthdichtung 10, d. h. bei einem kontinuierlichen Verdrehen der beiden Labyrinthringe 11 , 12 gegeneinander, das Material des zweiten Labyrinthrings 12 bei einer Berührung o- der bei einem Aufeinandertreffen der beiden Labyrinthringe 11 , 12 schneller verschleißen als das Material des ersten Labyrinthrings. Dadurch wird die Labyrinthdichtung 10 gegenüber herkömmlichen Labyrinthdichtungen unempfindlicher hinsichtlich von Fertigungstoleranzen der beiden Labyrinthringe 11, 12, da darauf zurückzuführende Berührungen der beiden Labyrinthdichtungskomponenten 11, 12 zu keinen irreversiblen Schädigungen führen. Es kann also ein gezielter und unkritischer Materialabtrag bei ungewollten Berührungen zwischen den beiden Labyrinthringen 11, 12 erreicht werden.
Dazu zeigt die Fig. lb die Labyrinthdichtung 10 in einem Belastungszustand, in dem eine radiale Kraft 18 auf den äußeren Labyrinthring 1 1 eine Veränderung des Spaltmaßes des Dichtspalts 17 bewirkt. Während das Spaltmaß einer Hälfte der axialen Spalte des Dichtlabyrinths durch die Belastung deutlich verringert wird (siehe Bezugszeichen 19), wird bei der anderen Hälfte der axial verlaufenden Spalte das Spaltmaß durch die radiale Belastung entsprechend vergrößert (siehe Bezugszeichen 20). Insbesondere bei den verringerten axia- len Spalten 19 wirken sich Fertigungstoleranzen der Labyrinthdichtung 10, d. h. Montagefehler, Temperaturausdehnungen, Unrundheiten, Verformungen, etc., nachteilig aus, da es durch sie zu ungewollten Berührungen zwischen dem ersten Labyrinthring 1 1 und dem zweiten Labyrinthring 12 kommen kann. Dadurch, dass zumindest Teilbereiche der einander gegenüberliegenden Oberflächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings 11, 12 un- terschiedliche Verschleißfestigkeiten aufweisen, kann bei derartigen ungewollten Berührungen das weniger verschleißfeste Material eines Labyrinthrings abgetragen werden, ohne dabei den Labyrinthring mit dem verschleißfesteren Material (hier der äußerer Ring 11) zu beschädigen. Die weniger verschleißfesten Elemente, d.h. Oberflächenabschnitte eines Labyrinthrings oder ein ganzer Labyrinthring, sind gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung derart in die Labyrinthdichtung 10 eingebunden, dass sie ab einem vorbestimmten Verschleißgrad ausgetauscht bzw. ausgewechselt werden können. Der Ver- schleißgrad kann beispielsweise anhand einer tolerierbaren Menge eines Leckagemassenstroms, d. h., z. B. einer Menge eines aus dem Dichtspalt 17 austretenden Schmiermittels, ermittelt werden. In dem in den Fig. la und lb gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der zweite, weniger verschleißfeste Labyrinthring 12 austauschbar ausgebildet (z.B. durch Lösen der Hülse 14). Das heißt, gemäß manchen Ausführungsformen kann ein kompletter Labyrinthring mit geringerer Verschleißfestigkeit nach Erreichen des vordefi- nierten Verschleißgrades ausgetauscht und gegen einen neuen Labyrinthring ausgewechselt werden. Dadurch kann eine dauerhafte Effizienz des Dichtungssystems 10 durch die Rückgewinnung optimaler Spaltmaße des Dichtspalts 17 erreicht werden. Abnutzungen durch Berührungen oder abrasive Medien innerhalb des Dichtspalts 17 können durch den Materi- alaustausch in den ursprünglichen Zustand zurück versetzt werden bzw. rückgängig gemacht werden. Um den Austausch des zweiten Labyrinthrings 12 zu erleichtern, sind gemäß manchen Ausführungsbeispielen die in Montagerichtung (hier axial) ineinander greifenden Rippen 11-1 , 1 1-2, 1 1-3, 12-1 , 12-2 der beiden Labyrinthringe 11 , 12 ausgebildet, sodass sie sich im montierten Zustand der Labyrinthdichtung 10 nicht radial oder tangenti- al (zur Wellenrotationsachse) hintergreifen. Das bedeutet, dass für eine leichtere Montage bzw. Demontage die Rippen keine radialen oder tangentialen Vorsprünge aufweisen, die ein einfaches Ineinanderschieben bzw. Auseinanderziehen der beiden Labyrinthringe 11 , 12 in axialer Richtung erschweren würden. Dies gilt selbstverständlich in analoger Weise für eine radiale Dichtungsanordnung, bei der sich die ringförmigen Rippen jeweils in ra- dialer Richtung erstrecken und keine nennenswerten axialen Vorsprünge zur gegenseitigen Hintergreifung aufweisen.
Die Fig. 2a zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem wenigstens einer der beiden Labyrinthringe 1 1, 12 aus einem Oberflächenmaterial 21 und einem weiteren Material 22 mit unterschiedlichen Verschleißfestigkeiten gefertigt ist. Dabei sind dem jeweils anderen Labyrinthring zugewandte Oberflächenbereiche der Rippen 11-1 , 1 1-2, 1 1-3 bzw. 12-1, 12-2 aus dem Oberflächenmaterial 21 gefertigt. Bei einer Anordnung gemäß der Fig. 1 könnte beispielsweise der innere Labyrinthring 12 auf seinen den Dichtspalt 17 begrenzenden Flächen das Oberflächenmaterial 21 aufweisen. Je nach Anforderung kann das Oberflächenmaterial 21 weicher oder härter als das weitere Material 22 sein. Bei einem weicheren Oberflächenmaterial 21 verschleißt dieses bei einem Betrieb der Labyrinthdichtung 10 schneller als das weitere Material 22, aus dem bei manchen Ausführungsbeispielen auch der gegenüberliegende Labyrinthring gefertigt sein kann. Bei ei- ner Anordnung gemäß der Fig. 1 kann beispielsweise der äußere Ring 11 komplett aus dem weiteren Material (z.B. Stahl) bestehen.
Bei dem Oberflächenmaterial 21 kann es sich gegenüber dem weiteren oder übrigen Material 22 um weichere (ggf. auch härtere) Beschichtungen handeln. Eine geringere (ggf. auch größere) Verschleiß festigkeit kann aber auch durch entsprechend andere Oberflächenbehandlungen, die zu einer Aufweichung (ggf. auch Härtung) des Oberflächenmaterials 21 führen, erreicht werden. So könnte das Oberflächenmaterial 21 beispielsweise auch durch Beschuss oder Hinzulegierung von anderen Materialkomponenten aufgeweicht bzw. gehärtet werden. Insgesamt sind also im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter unterschied- liehen Materialien auch unterschiedlich behandelte Materialien (z. B. gehärteter Stahl gegenüber ungehärtetem Stahl) und/oder unterschiedliche Materiallegierungen zu verstehen.
Wie es in der Fig. 2b gezeigt ist, muss das Oberflächenmaterial 21 nicht notwendigerweise zusammenhängend auf einem dem anderen Labyrinthring zugewandten bzw. den Dicht- spalt 17 begrenzenden Oberflächenb ereich aufgebracht werden. Es sind auch Ausführungsbeispiele vorstellbar, bei denen ein weniger verschleißfestes bzw. weicheres Oberflächenmaterial 21 lediglich abschnittsweise auf eine den Dichtspalt 17 begrenzende Oberfläche eines Labyrinthrings 11 oder 12 aufgebracht wird. Die Oberflächenbereiche mit dem Oberflächenmaterial 21 sind also voneinander beabstandet (siehe Bezugszeichen 23). Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn es nur in diesen speziellen wenigen (beschichteten oder behandelten) Oberflächenbereichen zu ungewollten Berührungen zwischen den beiden Labyrinthringen 1 1, 12 kommen kann. Durch das nur teilweise Aufbringen des Oberflächenmaterials 21 können u. a. auch Materialkosten für unter Umständen teure Oberflächenmaterialien und/oder Oberflächenbehandlungen eingespart werden.
Somit sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen nicht ganze Labyrinthringe 1 1 oder 12 nach einem Verschleiß eines weniger verschleißfesten Materials ausgetauscht werden, sondern nur die betroffenen Bereiche 21 selbst. Beispielsweise könnte dazu eine auf einen Labyrinthring aufgebrachte Kunststoffschicht ausgetauscht und gegen eine neue, unverschlissene Kunststoffschicht ersetzt werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein- leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste
10 Labyrinthdichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
11 erster Labyrinthring
12 zweiter Labyrinthring
13 Welle
14 Befestigungshülse
15 Wellenabsatz
16 Dichtungs- und Wellenrotationsachse
17 verwinkelter Dichtungsspalt
18 radiale Kraft
19 enges Spaltmaß
20 weites Spaltmaß
21 Oberflächenmaterial eines Labyrinthrings
22 weiteres/übriges Material eines Labyrinthrings
23 Abstand zwischen abschnittsweise aufgebrachtem Oberflächenmaterial

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Labyrinthdichtung mit unterschiedlich verschleissenden Labyrinthringen
Eine Labyrinthdichtung (10) mit einem ersten Labyrinthring (11) und einem zweiten Labyrinthring (12), wobei in einem montierten Zustand der Labyrinthdichtung (10) der erste und der zweite Labyrinthring (11 ; 12) zumindest teilweise überlappend ineinandergreifen und relativ zueinander rotierbar sind, und wobei in dem montierten Zustand einander gegenüberliegende Flächen des ersten und des zweiten Labyrinth- rings(l l ; 12) unterschiedliche Verschleißfestigkeiten aufweisen.
Die Labyrinthdichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die einander gegenüberliegende Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings unterschiedliche Materialhärten aufweisen.
Die Labyrinthdichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Material des ersten Labyrinthrings (11) eine größere Materialhärte aufweist als ein Material des zweiten Labyrinthrings (12), sodass bei einem Betrieb der Labyrinthdichtung (10) das Material des zweiten Labyrinthrings (12) bei einem Aufeinandertreffen der beiden Labyrinthringe (11; 12) schneller verschleißt als das Material des ersten Labyrinthrings (11).
Die Labyrinthdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des ersten Labyrinthrings (11) ein Stahl ist, und wobei das Material des zweiten Labyrinthrings (12) ein Material aus der Gruppe der Buntmetalle oder der Kunststoffe ist.
5. Die Labyrinthdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Labyrinthring (12) ausgebildet ist, sodass wenigstens ein nach einem Betrieb der Labyrinthdichtung (10) verschlissener Bereich des zweiten Labyrinthrings (12) austauschbar ist.
6. Die Labyrinthdichtung (10) nach Anspruch 5, wobei in Montagerichtung ineinandergreifende Rippen (11-1; 11 -2;- 11-3; 12-1; 12-2) der beiden Labyrinthringe (11; 12) ausgebildet sind, sodass sie sich in montiertem Zustand der Labyrinthdichtung (10) nicht hintergreifen.
7. Die Labyrinthdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Labyrinthring (11) komplett aus einem ersten Material gefertigt ist und/oder wobei der zweite Labyrinthring (12) komplett aus einem zweiten Material mit einer geringeren Verschleiß festigkeit als das erste Material gefertigt ist.
8. Die Labyrinthdichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens einer der beiden Labyrinthringe (11; 12) aus einem Oberflächenmaterial (21) und einem weiteren Material (22) mit unterschiedlichen Verschleiß festigkeiten gefertigt ist, wobei dem jeweils anderen Labyrinthring (12; 11) zugewandte Oberflächenbereiche aus dem Oberflächenmaterial (21) gefertigt sind.
9. Die Labyrinthdichtung (10) nach Anspruch 7, wobei das Oberflächenmaterial (21) weicher ist als das weitere Material (22), so dass bei einem Betrieb der Labyrinthdichtung (10) das Oberflächenmaterial (21) schneller verschleißt als das weitere Material (22) des Labyrinthrings.
10. Ein Verfahren zum Betreiben einer Labyrinthdichtung (10), mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten Labyrinthrings (11) und eines zweiten Labyrinthrings (12), so dass in montiertem Zustand der Labyrinthdichtung (10) Flächen des ersten und des zweiten Labyrinthrings (11; 12) mit unterschiedlichen Verschleiß festigkeiten einander gegenüberliegen; und
Montieren der Labyrinthdichtung (10), so dass in dem montierten Zustand der Labyrinthdichtung der erste und der zweite Labyrinthring (11; 12) zumindest teilweise überlappend ineinandergreifen und relativ zueinander rotierbar sind.
EP12797836.9A 2011-11-28 2012-11-28 LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN Withdrawn EP2786050A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011087207A DE102011087207A1 (de) 2011-11-28 2011-11-28 Labyrinthdichtung mit unterschiedlich verschleißenden Labyrinthringen
PCT/EP2012/073845 WO2013079535A1 (de) 2011-11-28 2012-11-28 LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2786050A1 true EP2786050A1 (de) 2014-10-08

Family

ID=47297208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12797836.9A Withdrawn EP2786050A1 (de) 2011-11-28 2012-11-28 LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9151391B2 (de)
EP (1) EP2786050A1 (de)
JP (1) JP2015502506A (de)
KR (1) KR20140096081A (de)
CN (1) CN103958948B (de)
DE (1) DE102011087207A1 (de)
WO (1) WO2013079535A1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013104012U1 (de) * 2013-09-05 2014-12-08 Paul Müller GmbH & Co. KG Unternehmensbeteiligungen Dichtelement mit Zusatzring
CN104179983A (zh) * 2014-08-19 2014-12-03 江苏中寰卫星导航通信有限公司 一种迷宫式卫星转动密封机构
CN105781907B (zh) * 2016-02-26 2019-04-23 北京金风科创风电设备有限公司 应用于风力发电机迷宫润滑通道的维护方法、装置和系统
TWI603020B (zh) * 2016-11-04 2017-10-21 財團法人工業技術研究院 流體機械潤滑系統總成
DE102017209364A1 (de) 2017-06-02 2018-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Reparierter Ring und Verfahren zur Reparatur eines Rings, der zur Abdichtung verwendet wird
CN107486308A (zh) * 2017-09-26 2017-12-19 广东益康生环保设备有限公司 一种高温干烤快速动物尸体降解机
CN107542702A (zh) * 2017-10-10 2018-01-05 美佳德科技（无锡）有限公司 具有刀口密封结构的离心式气泵
JP6994422B2 (ja) * 2018-04-09 2022-01-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 回転電機、軸受構造体、およびギャップ検査方法
CN108295973A (zh) * 2018-04-16 2018-07-20 绵阳九方环保节能科技有限公司 一种滑履磨机磨头喂料密封装置
CN111322412A (zh) * 2020-04-08 2020-06-23 马鞍山市麦克英孚机械科技有限公司 一种具有耐磨性不同的迷宫环的迷宫密封装置
DE102022132482A1 (de) 2022-12-07 2023-11-23 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Labyrinth-Ringes

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3547455A (en) * 1969-05-02 1970-12-15 Gen Electric Rotary seal including organic abradable material

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE405133A (de) 1934-09-11 1934-10-31
US2040218A (en) * 1934-04-20 1936-05-12 Westinghouse Electric & Mfg Co Turbine gland
GB651921A (en) * 1949-06-09 1951-04-11 Sidney Hamilton Frederick Improvements in or relating to labyrinth shaft packing glands
US3701536A (en) * 1970-05-19 1972-10-31 Garrett Corp Labyrinth seal
JPH04203565A (ja) * 1990-11-30 1992-07-24 Hitachi Ltd 回転機械のラビリンスシール装置
US6113105A (en) * 1998-05-11 2000-09-05 Merrick Industries, Inc. Rotary shaft bearing isolator seal for dry comminuted materials
US6547522B2 (en) * 2001-06-18 2003-04-15 General Electric Company Spring-backed abradable seal for turbomachinery
TWI272993B (en) * 2002-10-09 2007-02-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Method for coating rotary member, rotary member, labyrinth seal structure and method for manufacturing rotary member
US7287956B2 (en) * 2004-12-22 2007-10-30 General Electric Company Removable abradable seal carriers for sealing between rotary and stationary turbine components
US20060228209A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-12 General Electric Company Abradable seal between a turbine rotor and a stationary component
CN100572863C (zh) 2007-06-20 2009-12-23 孟金来 迷宫密封的制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3547455A (en) * 1969-05-02 1970-12-15 Gen Electric Rotary seal including organic abradable material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2013079535A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9151391B2 (en) 2015-10-06
KR20140096081A (ko) 2014-08-04
JP2015502506A (ja) 2015-01-22
DE102011087207A1 (de) 2013-05-29
CN103958948A (zh) 2014-07-30
WO2013079535A1 (de) 2013-06-06
CN103958948B (zh) 2016-11-23
US20140333032A1 (en) 2014-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013079535A1 (de) LABYRINTHDICHTUNG MIT UNTERSCHIEDLICH VERSCHLEIßENDEN LABYRINTHRINGEN
DE69935834T2 (de) Hydrodynamische Dichtung für kompressible Medien
EP3607220B1 (de) Kegelrollenlager sowie windkraftanlage
EP0814288A1 (de) Vorrichtung zur Abdichtung eines Ringspaltes zwischen einem Gehäuse und einer Welle
DE102012202387A1 (de) Lageraufbau eines Turboladers
DE102009014923A1 (de) Zweireihiges Kegelrollenlager, insbesondere zur Lagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage
EP2307745B1 (de) Rollenlager, insbesondere mittenfreies grosswälzlager
DE102009014922A1 (de) Fettgeschmiertes zweireihiges Wälzlager und Lagersystem mit einem derartigen Wälzlager und einer Schmiervorrichtung
DE102007022316A1 (de) Radial-Nadellager-Baueinheit
EP3127221A1 (de) Vorrichtung zum schmieren eines wälzlagers eines elektromotors
DE102017100124A1 (de) Rollenlager
DE102015211470B4 (de) Axiallageranordnung und Planetengetriebe mit einer Axiallageranordnung
DE102011107735A1 (de) Radialwellendichtring
DE102012223903A1 (de) Dichtung für ein Wälzlager und Wälzlager
EP3452728B1 (de) Kreiselpumpe mit einer anordnung zur abdichtung
DE102009015066A1 (de) Ausrücklager
DE102012200674B4 (de) Zwei- oder mehrreihiges Schrägkugellager
DE2904739A1 (de) Hochdruckdichtung fuer umlaufende wellen
DE112018007309B4 (de) Flachlager
EP3555503B1 (de) Vorrichtung zur abdichtung eines gegenstands
DE102009037572A1 (de) Wälzlager
DE102019124683A1 (de) Wälzlageranordnung
WO2015074787A1 (de) Ein dichtungsring einer dampfturbinen welche zwischen zwei gehäusehälften in ringnuten positioniert ist
EP2466148B1 (de) Dichtungsanordnung für Kreiselpumpen
DE102015115831A1 (de) Tragrolle für eine Förderanlage

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20140523

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160504

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160915