DE1045192B

DE1045192B - Schleifringdichtung

Info

Publication number: DE1045192B
Application number: DEH29156A
Authority: DE
Inventors: Heinz Genge
Original assignee: GUSTAV HUHN FA
Current assignee: GUSTAV HUHN FA
Priority date: 1957-01-29
Filing date: 1957-01-29
Publication date: 1958-11-27

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifringdichtung mit einem mit ebener Dichtfläche versehenen Dichtungsring, vorzugsweise aus Sintermaterial mit hohem Porenvolumen wie z. B. Kunstkohle, für die Abdichtung von Wellen gegen Überdruck, die mit einer Gegendichtfläche versehen sind.

Bekannte Schleifringdichtungen haben die Eigenschaft, daß sie sich, zumal unter Einfluß des nie absolut reinen Fördermittels, mit der Zeit in ihrer ebenen Dichtfläche abnutzen, und zwar zunächst am Außenrand, so daß die Dichtfläche nicht mehr eben, sondern leicht konvex ist. Dadurch entsteht ein von außen in die Dichtfläche eindringender keilringförmiger Spalt, in den das Fördermittel, gegen das die Schleifringdichtung dichten soll, eindringt und infolge der Keilwirkung die restliche Dichtfläche, die noch nicht abgenutzt ist, entgegen der auf den Dichtungsring ausgeübten Anpreßkraft von der Gegendichtfläche trennt. Mit zunehmender Abnutzung nimmt infolge des Größerwerdens des keilförmigen Spaltes die Undichtigkeit zu, so daß schließlich der Dichtungsring, um Druckmittelverluste zu vermeiden, ausgewechselt werden muß.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine im ständigen Abnutzungsgleichgewicht stehende Schleifringdichtung zu schaffen, die die ungleichen Abnutzungen an der Dichtfläche in sich kompensiert und auch keine zeitweiligen Undichtigkeiten aufweist und die Dichtfläche während des Betriebes eben erhält.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Dichtfläche durch konzentrische Rillen voneinander getrennte konzentrische Dichtungsringflächen und der Dichtungsring auf der der Dichtfläche gegenüberliegenden Seite Stufen aufweist und an den Umfangsflächen der Stufen elastische Dichtungen angeordnet sind und daß die Rillen mit zu den ebenen Stufenringflächen durchgehenden axial gerichteten Bohrungen versehen sind, die in durch ebensolche Abstufungen des Gehäuses gebildete Kammern münden. Sobald die vom Außenrand des Dichtungsringes einsetzende Abnutzung so weit fortgeschritten ist, daß der sich bildende keilförmige Spalt bis zur ersten Rille anwächst, tritt für den axial belasteten, beispielsweise federbelasteten Dichtungsring eine partielle Entlastung ein, da das Druckmittel, das in die hinter dem Dichtungsring befindliche Ringkammer gelangt, nunmehr einen Druck in Richtung der Federkraft ausübt. Durch den infolge des hydrostatischen Gegendruckes wesentlich erhöhten spezifischen Flächendruck, der auf die noch nicht abgenutzten Restringflächen ausgeübt wird, nutzen sich diese schneller ab, so daß die durch die Abnutzung entstandene Keilringfläche von selbst wieder verschwindet. Die erfindungsgemäße Schleifringdichtung befindet sich also in einem steten Ab-Schleifringdichtung

Anmelder:

Fa. Gustav Huhn,
Berlin -Tempelhof, Germaniastr. 140

Heinz Genge, Berlin-Tempelhof,
ist als Erfinder genannt worden

nutzungsgleichgewicht zwischen den inneren Dichtungsringflächen und der außenliegenden Dichtungsringfläche. Man wird den Dichtungsring zweckmäßig mehrfach abstufen, um auf diese Weise eine Stufenentlastung bei etwaiger stärkerer Abnutzung der Dichtflächen zu erzielen. Durch den größeren hydrostatischen Gegendruck, der sich von Kammer zu Kammer addiert, wird ein beispielsweise bis auf die zweite Rille durchgreifender Abnutzungskeil durch den ebenfalls stufenweise zunehmenden spezifischen Flächendruck auf die Restfläche durch die noch größere Abnutzung dieser Fläche kompensiert, wobei für die Dichtung immer noch die letzte schmale Dichtungsringfläche ausreicht. Nach kurzer Zeit kommt bereits wieder die zweite und schließlich auch die erste, das ist die außenliegende Dichtungsringfläche zum Tragen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Dichtungsring an seinem Außenumfang vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser rechtwinklige Abstufungen etwa gleicher Höhe aufweist, deren konzentrische Umfangsflächen im Durchmesser in etwa gleichen Stufungen abnehmen und Dichtflächen für Runddichtungen sind, die in ringförmigen Aussparungen des Gehäuses zwischen diesem und dem Dichtungsring angeordnet sind und die durch die Stufungen des Dichtungsringes und des Gehäuses gebildeten Kammern gegeneinander und nach außen abdichten. Der Dichtungsring kann sich an seiner ebenen Dichtfläche selbstkompensierend abnutzen, bis der Dichtungsring so weit nachgestellt ist, daß die Kanten der abgestuften Umfangsflächen die hintereinanderliegenden Runddichtungen erreichen. Die in der erfindungsgemäßen Schleifringdichtung mögliche Abnutzung richtet sich somit nach der Höhe

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der Stufungen und der Größe der axial wirkenden Anpreßkraft, die auch bei Abnutzung noch einen ausreichenden Dichtdruck aufbringen muß. Die Lebensdauer einer solchen Schleifringdichtung ist wesentlich größer als bisher, da sie bis zum Aufbrauch des zur Verfugung stehenden Abnutzungsweges absolut dicht bleibt.

Zweckmäßig ist, die Breite der Stufenringfiäche gleich der Breite der zugehörigen Dichtungsringfläche und derjenigen der Rille zu machen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Bohrungen axial und senkrecht zur Dichtfläche durch den Dichtungsring hindurchzuführen. Vorteilhaft sind die Dichtungsringflächen und Rillen etwa gleich breit, wobei der Durchmesser der Bohrungen der Breite der Rillen entspricht. ¹S Es sind Dichtungsringflächen, die je eine Breite von nur 1 mm haben, möglich, so daß man auch verhältnismäßig schmale Plandichtungen hinreichend erfindungsgemäß aufteilen kann. Die höchste Stufe des Dichtungsringes ist bezüglich ihrer Breite unabhängig von der Breite der einzelnen Dichtungsringflächen. Man wird sie zweckmäßig so stark machen, daß sich die Druckfeder gegen sie abstützen kann.

Die erfindungsgemäße Schleifringdichtung kann ortsfest zum Gehäuse sein oder auch mit der Welle um- ^a5 laufen. Die Welle kann horizontal oder vertikal gelagert sein.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel einer horizontal gelagerten Welle dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 die Schleifringdichtung im Längsschnitt, wobei der Dichtungsring in der dargestellten Ausführungsform zum Gehäuse feststeht und die Welle rotiert,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die ebene Dichtfläche des Dichtungsringes und

Fig. 3 den teilweise abgenutzten Dichtungsring in vergrößertem Maßstab.

In dem Maschinengehäuse 1 ist die Welle 2 in nicht gezeichneter Weise drehbar gelagert und durch das Gehäuse hindurchgeführt. Die Welle besitzt einen Bund bzw. einen im Durchmesser größeren Teil 3 mit einer ebenen Ringfläche 4, welche die Gegendichtfläche zu dem ebenfalls mit ebener Dichtfläche 5 versehenen Dichtungsring 6 bildet, der vorzugsweise aus Kunstkohle besteht, falls die Gegendichtfläche der Welle wie üblich Stahl ist. Der Dichtungsring kann auch aus Stahl bestehen, wenn die Gegendichtfläche aus Kohle besteht. Selbstverständlich können auch andere geeignete Dichtungsmaterialien für den Dichtungsring und für die Gegenfläche Verwendung finden.

Der Dichtungsring hat an seinem Außenumfang mehrere Stufen 7, im gezeichneten Ausführungsbeispiel zwei solcher Stufen, wenn der Hals 8 selbst nicht als Stufe bezeichnet wird. Das Maschinengehäuse 1 ist mit den Stufen 7 entsprechenden etwas größeren ringförmigen Eindrehungen 9 versehen, die ebenfalls Stufen bilden und ringförmige Aussparungen 10 aufweisen, in denen elastische Runddichtungen 11 angeordnet sind, die sich gegen die Umfangsflächen des abgestuften Dichtungsringes 6 dichtend anlegen.

Der Dichtungsring 6 wird durch die sich gegen den Hals 8 desselben und gegen das Gehäuse abstützende Druckfeder 12, die in einem im Gehäuse 1 vorgesehenen Ringraum 13 liegt, mit seiner ebenen Dichtfläche 5 gegen die Gegendichtfläche 4 gedruckt.

Die Dichtfläche 5 des Dichtungsringes ist durch mehrere konzentrische Rillen 14 in konzentrische schmale Dichtungsringflächen 5 a unterteilt. Die Rillen 14 stehen durch axiale Bohrungen 15 mit den zwischen den Stufungen des Dichtungsringes und des Gehäuses vorhandenen Ringkammern 16 in Verbindung, die gegenseitig und nach außen durch die Runddichtungen 11 abgedichtet sind, so daß das in dem Innenraum 17 des Maschinengehäuses befindliche Druckmittel nach außen abgedichtet ist.

Die Abnutzung des Kohleringes tritt zunächst erst am Außenrand auf und führt zu einer zunehmenden konvexen Wölbung der Dichtfläche, wodurch der keilringförmige Spalt 18 entsteht, wie er in der Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Ist die Abnutzung so weit erfolgt, daß der Spalt 18 dem Druckmittel vom Innenraum 17 her Durchlaß durch die Längsbohrung 15¹ gibt, so gelangt Druckmittel in die erste Ringkammer 16¹ und bewirkt einen Gegendruck auf den Dichtungsring, der gleichgerichtet mit dem Druck der Feder 12 ist. Dadurch wird der spezifische Flächendruck auf die restlichen Dichtungsringflächen 5 α erhöht, und infolge der Abnutzung dieser restlichen Dichtflächen wird die ursprüngliche ebene Dichtfläche 5 wiederhergestellt, um so schneller, da Kohle deformierbar. Für den Fall, daß das Abnutzungsgleichgewicht durch die erste partielle Entlastung des Dichtungsringes noch nicht herstellbar war und die Abnutzung vom Außenrand her fortschreitet, so wird sich der Spalt 18 schließlich bis zu den Bohrungen 15² erstrecken und Gegendruck in der zweiten Ringkammer 16² zur weiteren partiellen Entlastung des Dichtungsringes erzeugen. Dadurch erhöht sich wiederum der spezifische Flächendruck der restlichen Dichtungsringflächen, der das selbsttätige Ebenwerden durch Wiedereinlaufen der Dichtfläche 5 dann gewährleistet. Dieses Wechselspiel zwischen der vom Rande her einsetzenden Abnutzung und dem selbsttätigen Wiedereinlaufen der Dichtfläche geht so lange, bis der Kohledichtungsring so weit aufgebraucht ist, daß die Stufen 7 in Höhe der Runddichtungen 11 zu liegen kommen. Bis zu diesem Zeitpunkt bleibt der Dichtungsring an seiner ebenen Dichtfläche auch gegen sehr hohen Druck absolut dicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Schleifringdichtung mit einem mit ebener Dichtfläche versehenen Dichtungsring, vorzugsweise aus Sintermaterial mit hohem Porenvolumen, wie z. B. Kunstkohle, für die Abdichtung von Wellen gegen Überdruck, die mit einer Gegendichtfläche versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (5) durch konzentrische Rillen (14) voneinander getrennte konzentrische Dichtungsringflächen (5 a) und der Dichtungsring (6) auf der gegenüberliegenden Seite Stufen (7) aufweist und an den Umfangsflächen der Stufen Dichtungen (11) angeordnet sind und daß die Rillen mit zu den Stufenringflächen durchgehenden axialen Bohrungen (15) versehen sind, die in durdh ebensolche Abstufungen des Gehäuses (1) gebildete Kammern (16) münden.

2. Schleifringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (6) an seinem Außenumfang vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser rechtwinklige Abstufungen etwa gleicher Höhe aufweist, deren konzentrische Umfangsflächen im Durchmesser in etwa gleichen Stufungen abnehmen und Dichtungsflächen für Runddichtungen (11) sind, die in ringförmigen Aussparungen des Gehäuses zwischen diesem und dem Dichtungsring angeordnet sind und die durch die Stufungen des Dichtungsringes und des Gehäuses gebildeten Kammern (16) gegeneinander und nach außen abdichten.

3. Schleif ringdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder Stufenringfläche gleich der Breite der zugehörigen Dichtungsringfläche (5 a) und derjenigen der Rille (14) ist.

4. Schleifringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringflächen (5 a) und die Rillen (14) etwa gleich

breit sind und der Durchmesser der Bohrungen (15) der Breite der Rillen entspricht.

5. Schleifringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (6) einen die letzte Stufe (7) überragenden Hals (8) aufweist, gegen den die in einem Ringraum (13) angeordnete und sich gegen das Gehäuse (1) abstützende Druckfeder (12) anliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen