CH633624A5

CH633624A5 - Gleitringdichtung.

Info

Publication number: CH633624A5
Application number: CH1217078A
Authority: CH
Inventors: Angel Carlos Martinez
Original assignee: Borg Warner
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1982-12-15
Also published as: JPS5482554A; DE2849256B2; GB2008690A; DE2849256A1; CA1115745A; DE2849256C3; GB2008690B

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit einem axial verschiebbar gelagerten Gleitring und einem Gegenring, die relativ zueinander drehbar sind und über radial verlaufende Dichtflächen gleitend aneinander anliegen, und einer Einrichtung zum Zuführen eines Sperrmediums, das bei normalem Betrieb aus einem ersten Bereich durch den von den Dichtflächen gebildeten Dichtspalt radial von innen nach aussen in einen zweiten Bereich strömt, um den Austritt eines Mediums aus dem zweiten Bereich in den ersten Bereich zu verhindern, wobei der Gleitring auf seiner dem Dichtspalt abgewandten Seite mit dem abzudichtenden Medium beaufschlagt ist.

Eine Gleitringdichtung dieser Gattung ist aus der DE-OS 1750 857 bekannt. Bei dieser Gleitringdichtung wird die gesamte dem Dichtspalt abgewandte Seite des Gleitrings mit dem abzudichtenden Medium beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, dass bei Absinken oder Ausfall des Sperrmediums ein Rückströmen des abzudichtenden Mediums durch den Dichtspalt verhindert wird. Da in diesem Fall jedoch der Gleitring zusätzlich zu einer Vorspannfeder durch den über der gesamten Rückseite des Gleitringes wirksamen Strömungsmitteldruck gegen die Dichtfläche des Gegenrings angedrückt wird, besteht die Gefahr eines Trockenlaufens, wodurch der Gleitring zerstört werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, bei derein Rückströmen des abzudichtenden Mediums durch den Dichtspalt bei Absinken oder Ausfall des Sperrmediumdrucks im wesentlichen verhindert wird, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Dichtflächen besteht.

Diese Aufgabe wird bei einer Gleitringdichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die dem Dichtspalt abgewandte Seite des Gleitringes in eine von dem abzudichtenden Medium beaufschlagte radial äussere Fläche und eine von dem Sperrmedium beaufschlagte radial innere Fläche unterteilt ist, wobei die effektive radial äussere Fläche grösser als die effektive radial innere Fläche ist.

Bei den «effektiven» Flächen handelt es sich, wie üblich, um die für eine Bilanz der am Gleitring angreifenden Strömungsmitteldrücke allein massgeblichen Flächenbereiche, die in ihrer Ausdehnung den auf der entgegengesetzten Seite liegenden Dichtflächen entsprechen.

Aus der DE-AS 1073259 ist bereits eine Gleitringdichtung bekannt, bei der eine Sperrflüssigkeit in dem sich radial innerhalb des Dichtspaltes befindlichen Bereich vorgesehen ist und die Rückseite des Gleitringes eine von dem abzudichtenden Medium beaufschlagte radial äussere Fläche und eine von dem Sperrmedium beaufschlagte radial innere Fläche aufweist. In diesem Fall ist jedoch ein Ausströmen der Sperrflüssigkeit radial nach aussen durch den Dichtspalt praktisch nicht möglich und auch nicht erwünscht, da radial ausserhalb des Dichtspalts Atmosphärendruck herrscht. Die Gefahr einer Strömungsumkehr ist in diesem Fall nicht gegeben.

Da bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Gleitringdichtung der Gleitring an seiner Rückseite sowohl mit dem abzudichtenden Medium wie auch mit dem Sperrmedium beaufschlagt ist, ist der Gleitring sowohl bei normalem Betrieb wie auch bei einem Druckausfall des Sperrmediums druckausgeglichen. Allerdings sind aufgrund des angegebenen Flächenverhältnisses die Ausgleichsverhältnisse bei radial auswärts gerichteter Strömung durch den Dichtspalt verschieden von denen bei umgekehrter Strömung. Dies hat zur Folge, dass bei Ausfall des Sperrmediumdrucks ein-wenn auch sehr kleiner-Leckstrom durch den Dichtspalt hindurchtritt, so dass ein Trockenlaufen der Dichtflächen verhindert wird. Ein solch kleiner Leckstrom ist für kurze Zeit unschädlich, da sich am Aussendurchmesser des Dichtspaltes vor Ausfall des Sperrmediumdrucks ausreichend Sperrmedium angesammelt hat.

Anhand der einzigen Figur, die einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Gleitringdichtung zeigt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Gleitringdichtung 10 ist einer Welle 12 und einem Gehäuse 14 zugeordnet. Die Welle 10 besteht aus zwei Teilen 16,18, die durch eine wellenförmige Kupplung20 miteinander verbunden sind. Der Teil 16 ist mit einer getriebenen Produktpumpe PP verbunden. Der Teil 18 ist mit einem Motor M verbunden. Das Gehäuse 14 kann aus mehreren Teilen bestehen, wie beispielsweise dem Gehäuseteil 22, das von einem Mantel 24 umgeben ist.

Die Gleitringdichtung 10 besteht aus einem umlaufenden wellenseitigen Dichtungsteil 26 in einer Kammer 28 des Gehäuses 22 und einem stationären gehäuseseitigen Dichtungsteil 30. Der umlaufende Dichtungsteil 26 besteht aus einem ungefähr zylindrischen Gleitring 32, dermit Abstand zum Wellenteil 16 angeordnet ist und eine Dichtfläche 34 aufweist; der Gleitring 32 ist mit einem sich in Rückwärtsrichtung erstreckenden zylindrischen Abschnitt 36 versehen, der einen zylindrischen Abschnitt 38 eines Federhalters 40 von im wesentlichen zylindrischer Form umgibt; der Federhalter 40 ist mittels einer Schraube 42 an der Welle 16 befestigt. Die Schraube 42 weist einen zentralen Vorsprung 44 auf, der von einer entsprechend geformten Öffnung 46 in der Welle 16 aufgenommen wird. Eine zylindrische Hülse 48 umgibt den Federhalter 40, in dem mit gleichen Abständen Federtaschen 50 gebildet sind. Jede der Federtaschen nimmt eine Schraubenfeder 52 auf, die den Gleitring 32 nach rechts (in der Zeichnung) elastisch vorspannt. Der Gleitring 32 ist mit einer axial verlaufenden Nut 54 versehen, die einen mit der Hülse 48 verbundenen Mitnehmerzapfen 56 aufnimmt. Die Hülse 48 ist mittels eines Mitnehmers wie dem oberen Ende der Schraube42 mit dem Federhalter 40 verbunden. Diese Konstruktion sorgt für eine Drehsicherung des Gleitrings 32 relativ zum Federhalter 40.0-Ringdichtungen 58 und 60 in Nuten 62,64 des Federhalters 40 bzw. des Gleitrings 32 dichten den Federhalter 40 bezüglich der Welle 16 und den Gleitring 32 bezüglich des zylindrischen Abschnitts 36 des Federhalters 40.

Der gehäuseseitige Dichtungsteil 30 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gegenring 66, der am Innendurchmesser so ausgebildet ist, dass er einen zylindrischen Kanal 68 mit dem Wellenteil 16 bildet. Der Gegenring 66 weist eine Dichtfläche 70 auf, die an der Dichtfläche 34 des Gleitrings 32 anliegt. Der Gegenring 66 ist mit dem Gehäuse 22 über einen im wesentlichen zylindrischen, mit dem Gehäuse 22 verschraubten

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Flansch 72 und über einen mit dem Dichtflansch 72 verschraubten Ring 74 verbunden. Eine 0-Ringdichtung76, diezwischen einem Flansch 78 des Dichtflansches 72 und einer ringförmigen Ausnehmung 80 des Gegenrings 66 angeordnet ist, bildet eine Abdichtung gegen einen Strömungsmitteldurchtritt entlang des äusseren Umfangs des Gegenrings 66.

Der Mantel 24 ist mit mindestens einem Einlasskanal 82 versehen, der mit einer Quelle eines Sperrmediums wie beispielsweise einem im Motor angeordneten Pumpring verbunden ist. Eine Verdrängerpumpe P versorgt den Motor mit Druck. Ein Einwegventil 84 ist zwischen der Pumpe P und dem Motor M angeordnet, um ein Rückströmen des Strömungsmittels zur Pumpe P zu verhindern. Das Gehäuse 22 ist mit einer Ringnut 86 versehen, die mit dem Einlasskanal 82 in Verbindung steht, und das Gehäuse 22 weist einen oder mehrere axiale Verbindungskanäle 88 auf, die ihrerseits mit koaxialen Kanälen 90 im Dichtflansch 72 in Verbindung stehen. Die Quelle des Sperrmediums liefert einen konstanten Strom bei einem Druck, der grösser ist als der auf der linken Seite der Dichtung, d. h. des Produktes, das von der Produktpumpe PP gefördert wird.

Ein Sperrmedium, bei konstantem Durchsatz (z. B. in der Grössenordnung von 1 gpm oder weniger) und bei einer Temperatur, die kleiner ist als an der Produktpumpe PP, wird durch die Verdrängerpumpe P von einer Quelle durch das Einwegventil 84 in den Motor eingeführt, und der Pumpring fördert das Sperrmedium in den Einlasskanal 82. Das Sperrmedium strömt in die Ringnut 86 und durch die Verbindungskanäle 88,90 in eine Ringkammer 92. Ein Teil des Sperrmediums strömt zum Innendurchmesser der Dichtflächen 34,70. Wegen des Druckausgleichs, der Federkraft und anderen Auslegungsmerkmalen wird ein Gegendruck erzeugt, und ein Teil des Sperrmediums strömt über die Dichtflächen zu der Produktpumpe PP, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Das über die Dichtflächen strömende Sperrmedium kühlt, schmiert und schützt die Dichtflächen mit einem Minimum an Sperrmedium, und insbesondere wird dadurch verhindert, dass Produktmedium von der Produktpumpe PP zum Motor M strömt, wodurch der Motor geschont wird. Ausserdem wird von dem Sperrmedium in der Nut 86 eine 5 Kühlwirkung auf die Dichtung ausgeübt. Überschüssiges Sperrmedium strömt durch einen Kanal 94 in die Welle 18 zurück zum Pumpring, um erneut umgepumpt zu werden.

Im Fall einer Druckumkehr, d.h. wenn der Druck des Mediums in der Produktpumpe PP oberhalb dem des Sperrme-10 diums liegt (wegen Betriebsschwierigkeiten der Pumpe P oder eines Mangels an Sperrmedium), wird die Dichtung in herkömmlicher Weise, d. h. vom Aussendurchmesser her, mit Druck versorgt. Ein Rückströmen des Sperrmediums zur Pumpe P wird normalerweise durch das Ventil 84 verhindert.

15 In der Zeichnung ist die Dichtfläche mit S, ein Durchmesser des umlaufenden Gleitrings mit BD (auch bekannt als Ausgleichsdurchmesser) und die gegenüberliegenden Druckseiten der Dichtung mit A und B bezeichnet. Ein grosser Prozentsatz der Dichtfläche S liegt radial ausserhalb des Ausgleichsdurch-20 messers BD, und der Rest liegt radial innerhalb von BD. Wenn daher der erste Prozentsatz 75 % beträgt, so beträgt das Dichtungsausgleichsverhältnis in einer radial nach innen zeigenden Richtung bei B 75 %, während das Dichtungsausgleichsverhält-nis in einer radial nach aussen zeigenden Richtung bei A 25 % 25 beträgt. Ein Strömen des Sperrmediums radial nach aussen von A nach B tritt somit ohne Schwierigkeiten ein ; bei einem Ausfall des Sperrmediums erfolgt jedoch ein Strömen des Pumpmediums nicht ohne weiteres; d. h. es wird im wesentlichen unterbunden.

Die Zufuhr des Sperrmediums wird in die Zufuhr des Motor-30 médiums integriert, und ein Wärmetauscher E ist, wie dargestellt, in das System eingebaut. Der Wärmetauscher E dient nicht nur dazu, dem Sperrmedium, das den Motor berührt hat, Wärme zu entziehen, sondern auch zur «Konditionierung» des dem Innendurchmesser der Dichtung zuströmenden Mediums.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

633 624 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Gleitringdichtung mit einem axial verschiebbar gelagerten Gleitring und einem Gegenring, die relativ zueinander drehbar sind und über radial verlaufende Dichtflächen gleitend aneinander anliegen, und einer Einrichtung zum Zuführen eines Sperrmediums. das bei normalem Betrieb aus einem ersten Bereich durch den von den Dichtflächen gebildeten Dichtspalt radial von innen nach aussen in einen zweiten Bereich strömt, um den Austritt eines Mediums aus dem zweiten Bereich in den ersten Bereich zu verhindern, wobei der Gleitring auf seiner dem Dichtspalt abgewandten Seite mit dem abzudichtenden Medium beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dichtspalt abgewandte Seite mit dem abzudichtenden Medium beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Dichtspalt abgewandte Seite des Gleitringes (32) in eine von dem abzudichtenden Medium beaufschlagte radial äussere Fläche und eine von dem Sperrmedium beaufschlagte radial innere Fläche unterteilt ist, wobei die effektive radial äussere Fläche grösser als die effektive radial innere Fläche ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive radial äussere Fläche 75 % und die effektive radial innere Fläche 25 % der Dichtfläche (S) des Gleitringes (36) beträgt.