DE202007004292U1 - Dichtung für Wellenabdichtungen - Google Patents
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Abstract
Dichtring
für eine Wellendichtung, wobei der Dichtring (1) eine äußere
Umfangsfläche (3), eine innere Umfangsfläche (5),
und zwei Seitenflächen aufweist, und wobei die innere Umfangsfläche
(5) mit einer Abdichtungskonfiguration (13) für das abdichtende
Zusammenwirken mit der Umfangsfläche einer Welle versehen
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) in einer seiner
Seitenflächen mindestens eine Einströmöffnung (19)
aufweist, und dass sich durch den Dichtring mindestens ein Strömungskanal
(21) erstreckt, der an seinem einen Ende (21a) zu der Einströmöffnung
(19) offen ist und an seinem anderen Ende an der äußeren
Umfangsfläche (3) des Dichtrings mündet.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Dichtring zur Verwendung in Wellenabdichtungen, und eine mit dem Dichtring versehene Dichtungsanordnung. Der Dichtring findet vorzugsweise Anwendung in Schraubenkompressoren zum Abdichten der Wellenzapfen der Schraubenrotoren gegen das Kompressorgehäuse.
- Bei ölfrei verdichtenden, so genannten "trockenlaufenden" Schraubenkompressoren müssen die im Gehäuse gelagerten Wellenzapfen der Schraubenrotoren möglichst gasdicht abgedichtet werden, um den Austritt von Leckgas aus dem Druckraum des Kompressors entlang der Welle gering zu halten. Zusätzlich benötigen die Wellenzapfen eine Öldichtung, um das Einwandern von Öl aus dem ölgeschmierten Lager des Wellenzapfens in Richtung auf den Kompressordruckraum zu verhindern. Um eine wirksame Abdichtung sowohl für Gas als auch für Öl zu erzielen, werden Dichtungsanordnungen verwendet, die eine Anzahl von hintereinander angeordneten Dichtringen aufweisen, bei denen es sich um an der Welle anliegende Berührungsdichtringe, insbesondere Lippendichtringe, oder um an der Welle berührungsfrei abdichtende Dichtringe, insbesondere Labyrinthdichtringe, handeln kann. Es ist bekannt, innerhalb solcher Dichtungsanordnungen mit zwei oder mehr Dichtringen eine als "Laterne" bezeichnete Entlüftung vorzusehen, bestehend aus einem ringförmigen Sammelraum für aus dem Druckraum des Kompressors stammendes Leckgas, und einem an den Leckgassammelraum angeschlossenen Entlüftungskanal, der entweder zur Atmosphäre offen oder mit dem Lufteinlass oder einem Zwischeneinlass des Druckraums des Kompressors verbunden ist.
- Eine Dichtungsanordnung dieser Art für Schraubenkompressoren ist aus
US-A-4,153,395 bekannt und kann zwei nebeneinander liegende ringförmige Leckgassammelräume aufwei sen, von denen der eine durch eine Rückführleitung mit einem Zwischeneinlass des Kompressors und der andere durch eine Ablassleitung mit Atmosphäre verbunden ist. - Weitere Beispiele für derartige über eine Laterne entlüftete Dichtungsanordnungen für die Rotorwellenzapfen von Schraubenkompressoren finden sich in
EP-A-1 399 677 undEP-A-0 993 553 . - Bei diesen bekannten Dichtungsanordnungen wird der ringförmige Leckgassammelraum dadurch gebildet, dass zwei der die Dichtungsanordnung bildenden Dichtringe in einem axialen Abstand voneinander angeordnet werden, so dass der zwischen ihnen vorhandene Zwischenraum den ringförmigen Leckgassammelraum bildet. Innerhalb der Breite dieses Zwischenraums mündet auch der im Dichtungsgehäuse ausgebildete Entlüftungskanal (Laterne). Durch die Notwendigkeit, zwei der Dichtringe der Dichtungsanordnung in einem axialen Abstand voneinander anzuordnen, wird die gesamte Baulänge der Dichtungsanordnung in unerwünschter Weise vergrößert.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung und eine damit versehene Dichtungsanordnung mit ringförmigem Leckgassammelraum und Entlüftung zu schaffen, die eine besonders kompakte Bauweise, d. h. eine geringe Axiallänge, ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 definierten Dichtring gelöst. Die weiteren Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Dichtungsrings bzw. der mit diesen ausgerüsteten Dichtungsanordnungen.
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
-
1 den erfindungsgemäßen Dichtring in einem Schnitt entlang einer axialen Schnittebene; -
2 eine Frontansicht des Dichtrings, mit Blickrichtung von links in1 ; -
3 einen Querschnitt durch den Dichtring entlang der Schnittebene III-III von1 ; -
4 u.5 zwei perspektivische Darstellungen des Dichtrings von beiden Seiten; -
6 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Lager- und Dichtungsanordnung für den Rotorwellenzapfen eines Schraubenkompressors. - Der in allen Figuren mit
1 bezeichnete Dichtring ist ein einstückig aus Metall gefertigter Ring mit einer äußeren Umfangsfläche3 , einer inneren Umfangsfläche5 und zwei Seitenflächen7 ,9 . Die äußere Umfangfläche3 hat eine Nut11 zum Einlegen eines Dichtrings aus elastomerem Material, der den Dichtring1 gegen ein ihn umgebendes Dichtungsgehäuse abdichtet. An der Innenumfangsfläche5 des Dichtrings1 ist eine Dichtungskonfiguration13 für das abdichtende Zusammenwirken mit der Oberfläche einer rotierenden Welle ausgebildet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform besteht die Dichtungskonfiguration13 aus Rippen und Nuten, die mit der zylindrischen Oberfläche der Welle eine berührungsfreie Labyrinthdichtung bilden. In dem Teil, der bei Einbau des Dichtrings1 in einer Dichtungsanordnung dem ölgeschmierten Lager zugewandt ist (in1 rechts), sind bei der gezeigten Ausführungsform die Rippen und Nuten ringförmig angeordnet, während sie in dem ölabgewandten Teil (in1 links) schraubenförmig verlaufen und ein Ölrückführgewinde bilden. An seiner einen Seitenfläche9 weist der Dichtring axial vorspringende Klauen14 mit ringsektorförmigem Querschnitt auf, mit denen sich der Dichtring1 gegen ein benachbartes Lager abstützen kann, ohne dass durch diese Abstützung der radiale Abfluss von Öl aus dem Lager blockiert wird. - Im Bereich seiner anderen Seitenfläche
7 weist der Dichtring1 eine plane ringförmige Fläche15 auf, die am Umfang von einem in Axialrichtung vorspringenden Bund17 umgeben ist. Ausgehend von der Planfläche15 ist in den Ring1 eine kreisringförmige Nut19 eingearbeitet. In diese Nut19 münden eine Vielzahl von radialen Sackbohrungen21 , die von der äußeren Umfangsfläche3 her in den Ring eingebohrt worden sind, und zwar bis zu einer Tiefe, die ungefähr dem inneren Durchmesser der Ringnut19 entspricht. Die Tiefe der Ringnut19 ist so bemessen, dass die Bodenfläche der Ringnut19 sekant bezüglich des kreisförmigen Querschnitts der Bohrungen21 verläuft, was bedeutet, dass der Endbereich21a jeder Bohrung21 auf einem Teil seines Umfangs zur Nut19 hin offen ist. Dies hat zur Folge, dass in der Frontansicht des Ringes von links in1 , also in der Ansicht gemäß2 und4 , die von der Nut19 geschnittenen Endbereiche21a der Bohrungen21 als offene Vertiefungen sichtbar sind. - Um bei gegebenen Abmessungen des Dichtrings
1 , insbesondere bei geringer axialer Breite, einen möglichst großen Strömungsweg für in die Ringnut19 einströmendes Leckgas zur äußeren Umfangsfläche3 des Dichtrings1 zu schaffen, hat der Dichtring1 vorzugweise eine relativ große Anzahl von Radialbohrungen21 , die in gleichförmigen Winkelabständen angeordnet sind. Die gezeigte Ausführungsform hat vierundzwanzig Radialbohrungen21 in Winkelabständen von 15°. -
6 veranschaulicht die Verwendung des Dichtrings1 als Komponente einer Lager- und Dichtungsanordnung für den Wellenzapfen31 eines Rotors eines Schraubenkompressors. Der Wellenzapfen31 hat drei Abschnitte31a ,31b und31c , die unterschiedlichen Durchmesser haben, wobei am Übergang eines Abschnitts zum andern jeweils eine Ringschulter des Wellenzapfens31 gebildet wird. Der in6 linke Wellenabschnitt31a mit dem größten Durchmesser ist mit einem links davon zu denkenden (nicht dargestellten) Rotor des Kompressors verbunden. Der in6 rechte Endabschnitt31c des Wellenzapfens31 mit dem kleinsten Durchmesser ist mittels eines schematisch bei33 angedeuteten, ölgeschmierten Wälzlagers in einem Lager- und Dichtungsgehäuse35 gelagert, bei dem es sich um einen einstückigen Bestandteil des Gehäuses des Schraubenkompressors oder aber um einen gesonderten, in das Rotorgehäuse eingesetzten Lagerring handeln kann. - Die in
6 gezeigte Dichtungsanordnung hat eine doppelte Aufgabe. Sie soll einerseits verhindern, dass unter Druck stehendes Gas aus dem Verdichtungsraum des Kompressors (d. h. in6 von links) entlang des Wellenzapfens31 bis in das ölgeschmierte Lager33 gelangen kann. Sie soll andererseits verhindern, dass Öl aus dem Lager33 entlang der Oberfläche des Wellenzapfens31 (in6 von rechts nach links) in den Verdichtungsraum des Kompressors gelangt und das zu verdichtende Gas verunreinigt. - Die Dichtungsanordnung gemäß
6 weist in ihrem linken, dem (nicht dargestellten) Rotor zugewandten Abschnitt ein Paket aus einer Mehrzahl von Dichtringen37 auf, bei der vorliegenden Ausführungsform acht hintereinander angeordnete Dichtringe37 . Die Dichtringe37 sind "schwimmend" angeordnet und über Federn vorgespannt und bilden Ringspaltdichtungen, die mit der Umfangsfläche des Wellenabschnitts31a berührungslos zusammenwirken. - Zwischen dem Dichtungspaket
37 und dem Lager33 befindet sich als Öldichtung der Dichtring1 , der so gestaltet ist, wie anhand der1 bis5 beschrieben wurde. Das als Rückführgewinde ausgebildete Labyrinthprofil13 an der inneren Umfangsfläche des Dichtrings1 dichtet berührungslos als Labyrinthdichtung gegen den mittleren Abschnitt31b des Wellenzapfens31 ab. An seinem Außenumfang ist der Dichtring1 durch einen in die Nut11 eingesetzten elastomeren Dichtungsring39 gegen das Lager- und Dichtungsgehäuse35 abgedichtet. Zwischen dem Dichtring1 und dem ihm nächstliegenden Ring37a des Dichtungsringpaketes37 ist eine Beilagscheibe41 eingesetzt, die die Anlage zwischen dem Dichtring1 und dem benachbarten Dichtungsring37a vermittelt und die teilweise die Öffnung der Ringnut19 des Dichtrings1 überdeckt. Zwischen dem Dichtring1 und dem Lager33 befindet sich ein Ölspritzschirm43 , der Öltröpfchen aus dem Lager33 auffangen und von dem Dichtring1 fernhalten soll. Öl aus dem Lager33 kann sich in einer im Lager- und Dichtungsgehäuse35 ausgebildeten Ringnut44 sammeln und aus dieser z. B. in einen Ölsumpf abgezogen werden. - Die Radialbohrungen
21 des Dichtrings1 münden an dessen Umfangsfläche gegenüber einer im Gehäuse35 ausgebildeten Ringnut45 , die mit einem (nicht dargestellten) Entlüftungskanal (Laterne) verbunden ist, der zur Atmosphäre offen oder mit dem Einlass des Kompressors verbunden ist. - Da erfindungsgemäß innerhalb der Breite des Dichtrings
1 durch die Ringnut19 und die Radialbohrungen21 ein Strömungsweg mit großem Querschnitt für das abzuziehende Leckgas geschaffen wird, kann die das Leckgas aufnehmende Ringnut45 des Dichtungsgehäuses35 ebenfalls innerhalb der axialen Breite des Dichtrings1 angeordnet werden und braucht nicht, wie bei den bekannten Dichtungsanordnungen, seitlich versetzt zu dem Öldichtring1 angeordnet zu werden. Dadurch lässt sich eine beträchtliche Verkürzung der gesamten Dichtungsanordnung in Axialrichtung erzielen. - Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsform beschränkt. So brauchen z. B. die äußeren Mündungen der Radialbohrungen
21 nicht bündig mit der äußeren Umfangsfläche3 zu liegen, sondern es kann z. B. in die äußere Umfangsfläche3 eine Ringnut eingearbeitet werden, in deren Bodenfläche dann die Mündungen der Radialbohrungen21 liegen. Die Beilagscheibe21 kann weggelassen werden und stattdessen an dem Dichtring1 eine seitliche Lagerfläche für den angrenzenden Dichtungsring31a ausgebildet werden, wodurch sie allerdings die Fertigung des Dichtrings1 schwieriger gestalten könnte. -
- 1
- Dichtring
- 3, 5
- Umfangsflächen
- 7, 9
- Seitenflächen
- 11
- Nut
- 13
- Dichtungskonfiguration
- 14
- Klauen
- 15
- Planfläche
- 17
- Bund
- 19
- Nut
- 21
- Sackbohrungen
- 21a
- Endbereich
- 31
- Wellenzapfen
- 31a, b, c
- Abschnitte
- 33
- Wellenlager
- 35
- Dichtungsgehäuse
- 37
- Dichtringe
- 39
- Dichtungsring
- 41
- Beilagscheibe
- 43
- Ölspritzschirm
- 44
- Ringnut
- 45
- Ringnut
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4153395 A [0003]
- - EP 1399677 A [0004]
- - EP 0993553 A [0004]
Claims (8)
- Dichtring für eine Wellendichtung, wobei der Dichtring (
1 ) eine äußere Umfangsfläche (3 ), eine innere Umfangsfläche (5 ), und zwei Seitenflächen aufweist, und wobei die innere Umfangsfläche (5 ) mit einer Abdichtungskonfiguration (13 ) für das abdichtende Zusammenwirken mit der Umfangsfläche einer Welle versehen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1 ) in einer seiner Seitenflächen mindestens eine Einströmöffnung (19 ) aufweist, und dass sich durch den Dichtring mindestens ein Strömungskanal (21 ) erstreckt, der an seinem einen Ende (21a ) zu der Einströmöffnung (19 ) offen ist und an seinem anderen Ende an der äußeren Umfangsfläche (3 ) des Dichtrings mündet. - Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung die Form einer in der einen Stirnfläche ausgebildeten Ringnut (
19 ) hat. - Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal die Form einer in Radialrichtung verlaufenden Bohrung (
21 ) hat. - Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Bohrungen (
21 ) vorgesehen ist, die in gleichförmigen Winkelabständen angeordnet sind. - Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungskonfiguration (
13 ) an der inneren Umfangsfläche (5 ) des Dichtrings (1 ) aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen und Nuten zur Bildung einer berührungsfreien Labyrinthdichtung bestehen. - Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Teil der Abdichtungskonfiguration (
13 ) die Rippen und Nuten ein Gewinde bilden. - Dichtungsanordnung für das Abdichten einer rotierenden Welle (
31 ), bestehend aus einer Anzahl von in Reihe hintereinander angeordneten Dichtringen (37 ,1 ) und einem die Dichtringe umgebenden und haltenden Dichtungsgehäuse (35 ), wobei innerhalb der Dichtungsanordnung ein ringförmiger Aufnahmeraum für Leckgas vorgesehen ist, der mit einem im Dichtungsgehäuse (35 ) ausgebildeten Entlüftungskanal kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Dichtringe ein Dichtring (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ist und dass der sich durch diesen Dichtring erstreckende mindestens eine Strömungskanal (21 ) an der äußeren Umfangsfläche des Dichtrings gegenüber einer in dem Dichtungsgehäuse ausgebildeten Ringnut (45 ) mündet, von der der Entlüftungskanal ausgeht. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wellenzapfen (
31 ) abdichtet, der in einem ölgeschmierten Lager (33 ) drehbar gelagert ist, wobei der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildete Dichtring1 der dem ölgeschmierten Lager (33 ) nächstgelegene Dichtring der Dichtungsanordnung ist und dass die die Einströmöffnung bzw. Ringnut (19 ) aufweisende Seitenfläche des Dichtrings (1 ) die von dem ölgeschmierten Lager (33 ) abgewendete Seitenfläche des Dichtrings (1 ) ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20080904 |
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R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20100604 |
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R151 | Term of protection extended to 8 years | ||
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20130604 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R071 | Expiry of right | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HASELTINE LAKE LLP, DE Representative=s name: HASELTINE LAKE KEMPNER LLP, DE |