DE1913397A1 - Gleitringdichtung mit Pumpvorrichtung - Google Patents
Gleitringdichtung mit PumpvorrichtungInfo
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Description
Gleitringdichtung mit Pumpvorrichtung.
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit mindestena einer benachbart zur Gleitfläche innerhalb der die Dichtung
aufnehmenden Wellendurchtrittsbohrung angeordneten, für die Umwälzung eines Kühl-, Schmier- oder Sperrmediums dienenden
Pumpvorrichtung, deren mit der Welle umlaufender Teil ein für die förderung dee Mediums bestimmtes, die Welle koaxial umgebendes
Außengewinde aufweist.
Bei einer derartigen bekannten Gleitringdichtung dient die Pumpvorrichtung
in der Regel dazu, ein flüssiges Kühlmittel zu einer
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außerhalb der Dichtung angeordneten Wäremetauseher und zurück zur
Dichtung zu fördern.. Nachteilig ist bei solchen Pumpvorriehtungeh, deren mit der Welle umlaufendes Außengewinde von einer glatten,
stationären zylindrischen Bohrung umgeben ist, daß die erforderliche Zirkulationsmenge und damit eine ausreichende Kühlung
erst bei hohen Drehzahlen erreicht werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß mit dem bekannten IFördergewinde nur bei
hohen Umfangsgeschwindigkeiten ein ausreichender Druck erzaugt
werdeiykann, der den Strömungswiderstand des Zirkulationspfades,
in dem erforderlichenfalls auch noch Magnetfilter, Abscheider
und dergl. angeordnet sind, überwinden kann.
Andere, für Gleitringdichtungen bekannte Pumpvorrichtungen benötigen
relativ große radiale Bauhöhe und können daher nicht in der die Dichtung aufnehmenden Wellendurchtrittsbohrung angeordnet
werden oder besitzen einen sehr schlechten Wirkungsgrad, was alleine schon wegen der dadurch erzeugten zusätzlichen Erwärmung
des Kühlmediums ungünstig ist.
Die Erfindung hat sich die ^ufgabe gestellt, eine Gleitringdichtung
zu schallen, deren Pumpvorrichtung kleine radiale Bauhöhe aufweist und bereits bei relativ kleinen Drehzahlen einen
hohen Föderdruck und Durchsatz des geförderten Mediums aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer gleitringdichtung der eingangs
genannten Art dadurch erreicht, daß ein relativ zur Wellendurch-
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trittsbohrung feststehendes Innengewinde mit geringem radialen
Abstand das Außengewinde umgibt und daß die Steigung dieses Innengewindes gegenläufig zu der des Außengewindes ausgebildet
ist. Versuche haben ergeben, daß der von einer solchen Pumpvorrichtung
erzeugte Druck bis um 8-fach höher als bei einem in
einer glatten Bohrung umlaufenden 1 Ordergewinde ist, wobei ein
sehr hoher hydraulischer Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Hach der Erfindung wird das Innengewinde vorzugsweise in einer
getrennten, unbeweglich in der Wellen-Durchtrittsbohrung eingesetzten Buchse ausgebildet.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Außengewinde auf einem mit der Welle umlaufenden, aber axial hierzu beweglichen
Bauteile,1 vorzugsweise dem rotierenden G-leitriiig selbst,
anzuordnen und den durch die Förderung des Mediums auf das Außengewinde erzeugten axialen Reaktionsschub zu einer drehrichtungsabhängigen
bzw. drehzahlabhängigen Änderung der Anpress kraft des (rleitringes am Gegenring zu verwerten.
V/eitere. Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand dor Zeißh-
In den Zeichnungen zeigt ι
- 4 009839/1098 bad
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!ig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung,
"bei der das der Förderung dienende Außengewinde auf einer den umlaufenden Gegenring
tragenden Hülse angeordnet ist;
!ig.. 2 einen axialen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung, bei der das Außengewinde auf einer den umlaufenden Gieitring tragenden
Hülse angeordnet und ein den i'lüssigkeits—
strom zur Gleitfläche lenkendes Gleitbleck vorgesehen ist.
!'ig. 3 einen axialen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung,
bei der das Außengewinde aui' einer getrennten Buchse ausgebildet ist;
Pig. 4 einen axialen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäß ausgebildeten,
doppelt wirkende Sleitringdichtung, bei der zwei Paare von Außen- und Innengewinden
vorgesehen sind und
i'ig« 5 einen axialen Schnitt durch eine vierte Aus-009839/1096 " 3 ~
führungsform einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung,
"bei der die Anpreßfeder des * * Gleitringes das I1 order gewinde bildet.
Im folgenden sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit übereinstimmenden
"Bezugszeichen versehen.
Bei der Ausführungsform der Fig.1.ist drehfest mit einer Welle 1
eine Wellenhülse 2 verbunden, auf der eine Trägerhülse 3b angeordnet ist, welche eine Schraube 4 unbeweglich festhält. Ein
O-Ring 6 in einer Rinnut 5 der Trägerhülse 3b dichtet diese gegen
die Wellenhülse 2 ab„ In der Trägerhülse 3b ist ein Gegenring
7b starr gelagert, gegen den ein feststehender Gleitring 8a anliegt, der starr in einer Trägerhülse 9a gelagert ist, die
ihrerseits in einer Ringnut 10 eines die Wellendurchtrittsbohrung
11 des Gehäuses 12 abschließendes Deckels 13 mittels eines 0-Ringes
drehfest aber axial beweglich gelagert und über i'edern 14a
abgestützt ist.
Am äußeren Umfang der Trägerhülse 3b ist ein mehrgängiges Außengewinde
15 mit im axialen Schnitt rechteckiger Querschnittsform
eingeschnitten.
Mit geringem radialen Abstand ist die in ihrer Hüllfläche zylindrieche
Trägerhülse 3b von einer Buchse 16 von angenähert der gleichen axialen Längeyümgeben, welche unbeweglich in die Wellen-
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durch.trittsbohrung 11 eingesetzt ist0 In der zylindrischen Bohrung der Buchse 16 ist ein der Trägerhülse 3b gleichartiges, aber
entgegengesetzte Gangrichtung aufweisendes (gegenläufiges) Gsrin—
de 17 eingeschnitten.
Beide Gewinde 15 und 17 bilden den aktiven Teil einer Pumpvor·-»
richtung, welche bei umlaufender Welle 1 ein Kühl—, Schmier-
oder Sperrmedium über eine im Gehäuse 12 vorgesehene Einlaßboh—.
rung 18 ansaugt und über die Gegen- und Gleitringe 7b, 8a hinweg
zu einer durch den Deckel 13 geführten Auslaßbohrung 19 '
förderto Die Einlaß- und Auslaßbohrungen 1-8,19 sind über Rohrleitungen mit einem Wärmetauscher verbunden (nicht dargestellt)r
der das Medium abkühlt, bevor es wieder in die Dichtung, eintritt.
Die Schraube 4 wird vorzugsweise in der Nähe des axialen En'dbereiches
des Gewindes 15 vorgesehen, da dann nur eine geringe "Reduzierung
des hydraulischen Wirkungsgrades wegen der Störung im
Verlauf der i1 ördergewindegänge eintritt. Durch Änderung der Gang—
zahl, Steigung und Nutenabmessungen kann die erforderliche Fördermenge
und der Förderdrucke erhalten werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig.2 unterscheidet aich von der vorstehend
beschriebenen dadurch, daß der in eine Trägerhüise 9b eingesetzte und in axialer Richtung durch eine Feder 14babge- .
stützte Gleitring 8b mit der Welle umlauft, während der Gegenring
7a stationär ausgebildet ist und über zwei O-Ringe 6"b .In
- 1 -
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einem zweiteiligen Deckel 15' f13« · gelagert ist. In der Radialebene
des Dichtspaltes zwischen den Gleitring 8b und dem Gegenring 7b ist eine ringförmiges Leitblech 20 vorgesehen, das die
Kühlmittelströmung in die unmittelbare Nähe des Dichtspaltes lenkt.
Das der Förderung des Mediums dienende Innengewinde ist wie bei
der erstgenannten Ausführungsform in einer getrennt in die Wellendurchtrittsbohrung
11 eingesetzten Buchse 16 ausgebildet, während das Außengewinde 15 in den zylindrischen Umfang der Trägerhülse
9b eingearbeitet ist„ Der äußere Kühlmittelkreislauf kann
gleich dem für die ülig.1 beschriebenen ausgebildet sein.
In der Fig.3 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete, doppeltwirkende
Gleitringdichtung veranschaulicht, wie sie beispielsweise zur Abdichtung eines Kernreaktors bzw. einer hierfür bestimmten
Pumpe verwendetmrd. Das Sperrmedium ist hier in dem Raum zwischen
den beidun gleit— und Gegenringpäaren 7*a» 8'b und 7fla,
8ftb eingeschlossen und zirkuliert über einem Hochdruckwärmetauscher
21, der außerhalb der Dichtung angeordnet ist. Das Sperrmedium hält erfindungsgemäß ein gasbeladener Vorratsbehälter 22
auf einem einige Atmosphären über den höchsten Stopfbuchsendruck
befindlichen Druck. Eine weitere Besonderheit besteht daa?in, daß das Außengewinde 15 in eine eigene Hülse 23 eingeschnitten ist,
welche die Trägerhülsen 9fb, 9lfb auf einen Teil ihrer axialen
Erstreckung umgibt und die durch eine Stiftschraube 24 gegen eine
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Bewegung in axialer und in Umfangsrichtung gehindert ist. Eine
Innenschulter 25 der das Innengewinde aufweisenden Buchse 16 lagert
gleichzeitig den einen stationären Gegenring 7"a.
Bei der. vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, Gleit- und
Gegenringe sowie Trägerhülsen normale Bauart zu verwenden, wie sie für die Dichtungen ohne Zirkulation eines Sperrmediums eingesetzt
werden«
Bei der weiteren Ausbildungsform gemäß Mg. 4, welche in allen
wesentlichen Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaues und der Anordnung der ßleit- und Gegenringe der Fig. 5 entspricht, ist
keine getrennte Hülse für das Außengewinde 15 vorgesehene Vielmehr
ist, ähnlich wie in Fig.2, auf jeden der umlaufenden Gleitringe das Außengewinde 15*. 15*' eingeschnitten, während das zu
jedem Außengewinde gehörende Innengewinde 17*,17** auf getrennten Buchsen 16', 16.fl angeordnet ist. Die Innengewinde 17* f 17* *
sind jeweils gegenläufig zu den Ihnen zugeordneten Außengewinden ) 15*, 1511 ausgebildet, wobei letztere wiederum zueinander gegenläufig
sind. Es finden daher eine Förderung des Mediums, abhän-
ti
gig von der Wellendr ehr ichtung in bzw. aus den zwischen den beiden
Buchsen 16*, 16ft verbleibenden Raum statt, in den auch die
Bohrung für den Anschluß des Wärmetauscher 21, im vorliegenden
ii'all die Auslaßbohrung 19 mündet, während zwei Einlaßbohrungen
18*, 1-8fl- jeweils an den axial entgegengesetzt zur Äuslaßbohrung
liegenden Stellen der Buchsen 16*, 16ft münden«
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Gemäß der Ausbildungsform nach i'ig. 5 wird die zweckmäßig mehrgängig
und mit recheckigem Querschnitt ausgebildete Anpreßfeder 26 für den umlaufenden Gleitring 8b gleichzeitig als Außengewinde
für die Förderung des eingeschlossenen Mediums verwendet, wodurch an Bearbeitungskosten und radialer Bauhöhe gespart werden
kann.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist es bei hochbelastet-en
Dichtungen zweckmäßig, in den Gleitflächen der Gleitoder Gegenringen (vergl.ü'ig,1,3 und 4) Nuten auszubilden, welche
zu gezielten Verwerfungen der Gleitfläche und damit zu einem hydrodynamischen Laufverhalten führen. Diese Nuten sind vorzugsweise
kreisbogenförmig ausgebildet und gehen von einer Seite
der Dichtung aus und führen an eine andere Stelle des ümfangs wieder zur gleichen Seite zurück«,
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Claims (12)
1.) Gleitringdichtung mit mindestens einer benachbart zur Gleitfläche
innerhalb der die Dichtung aufnehmenden Wellendurchtrittsbohrung angeordneten, für die Umwälzung eines Kühl-Schmier-
oder Sperrmediums dienenden Pumpvorrichtung, deren mit der Welle umlaufender Seil ein für die !Förderung des Mediums
bestimmtes, die Welle koaxial umgebendes Außengewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein relativ zur Wellendurchtrittsbohrung
feststehendes Innengewinde (17) mit geringem radialem Abstand das Außengewinde (15) umgibt und daß
• die Steigung dieses Innengewindes gegenläufig zu der des Außengewindes ausgebildet ist.
2.) Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (17) in einer getrennten, unbewegliche
in die Wellendurchtrittsbohrung (11) eingesetzten Buchse (16)
ausgebildet ist.
3.) Gleitringdichtung naoh Anapruoh 1, dadurch gekennzeichnet,
daß da· Außengewinde (15) auf dem mit der Weile umlaufenden
Gleit»· oder Gegenring oder einer diteen Trag (3b, 9b) auegebildet let. ....
4.) Gleitringdichtung naoh Anspruch 3, dadurch ge kenne β lohnet,
daß die Steigungerichtung, Gangzahl und Quersohnittsform de»
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SADORlGfNAL
Außengewindes (15) so gewah.lt ist, daß eine, vor be stimmte drehzahlabhängige
Ent- oder Belastung der Gleitfläche durch die bei der Förderung des Mediums entstehende axiale Keaktionskraft
erfolgt.
5.)Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Außen- und/oder Innengewinde
(15, 17) im axialen Schnitt rechteckige Form aufweisto
6.) Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
,daß das Außengewinde durch eine die Welle (1) koaxial umgebende, ein- oder mehrgängige Schraubenfeder (26) gebildet ist,
welche einen umlaufenden Gleitring (8b) in axialer Richtung gegen einen feststehenden Gegenring (7a) vorspännt.
7.) Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Innengewinde durch eine zur Welle (1) koaxiale, das Außengewinde mit radialem Abstand umgebende, ein-
oder mehrgängige Schraubenfeder gebildet ist, welche einen
in der Wellendurchtrittsbohrung drehfest gelagerten Gleitring
gegen einen mit der Welle umlaufenden Gegenring vorspannt.
8*) Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Innengewinde und/oder das Außengewinde durch einen - einen Diclrttngsbelag mit an der Mantelfläche schraubenförmig
verlaufenden Biegerillen gebildet ist, der einen Gleitring ge-
III. 009839/1096
SSL··
gen die Welle (1) bzw. die Wellendurchtrittsbohrung (11) abdichtet»
9.) Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von jeweils zueinander gegenläufigen Außen-
und Innengew+rinden (15%171; 15'',171O axial hintereinander
angeordnet sind und daß die Innengewinde jedes Paares gegenläufig zueinander ausgebildet sind und daß die Einlaßoder
Auslaßbohrung in dem Bereich zwischen dem Innengewinden (17*,i7ff) angeordnet ist.
10.) Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine das umgewälzte
Medium an der Gleitfläche vorbeileitendes Leitblech (.20) enthält.
11.) Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gleitfläche (Dichtfläche)
des Gleit- oder Gegenringes (8a; 7b, 7*a,· 7**a) hydrodynamisch,
wirkende Nuten ausgebildet sind, welche von einer Seite der Dichtung ausgehen und wieder zu demselben Seite zurückführen.
12.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der von dm
Raum zwischen den beiden Gleit- und Gegenringpaaren aus ge ~
IV» 0 0 9 8 3 9/1096
henden und wieder zurückführenden einen Wärmeaustauscher
(21) enthaltenen Zirkulationsleitung, oder mit dem Raum
selbst ein gasbeladener Vorratsbehälter (22) verbunden ist, der in dem Raum einen einige Atmosphären,, über den abzudichtenden
Druck liegenden Druck aufrecht erhält.
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, * ·* Leerseite
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