DE2151538A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents
DichtungsanordnungInfo
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- DE2151538A1 DE2151538A1 DE19712151538 DE2151538A DE2151538A1 DE 2151538 A1 DE2151538 A1 DE 2151538A1 DE 19712151538 DE19712151538 DE 19712151538 DE 2151538 A DE2151538 A DE 2151538A DE 2151538 A1 DE2151538 A1 DE 2151538A1
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- 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
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/38—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member sealed by a packing
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Description
Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines
an einer Welle angebrachten umlaufenden Dichtungsrings und zum Andrücken des umlaufenden Dichtungsrings gegen einen
stationären Dichtungsring.
Derartige Vorrichtungen werden bei mechanischen Dichtungen zum Abdichten einer rotierenden Welle eingesetzt, wobei die
relativ gegeneinander drehbaren Dichtungsringe miteinander zugewandten ringförmigen, aneinander anliegenden Dichtungsflächen versehen sind, die zur Erzielung einer extrem ebenen
Oberfläche geläppt sind.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine derartige Vorrichtung mit einem Federgehäuse zu versehen, das mit Federtaschen und
Strömungskanälen zum Freihalten der Federtaschen von Schmutz versehen ist.
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Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs angegebenen
Art ist der stationäre Dichtungsring in dem Gehäuse angebracht, während der zugehörige umlaufende Dichtungsring an
einer Hülse der Welle drehfest gelagert ist. Der umlaufende Dichtungsring ist durch eine oder mehrere Federn in Richtung
auf den stationären Dichtungsring axial vorgespannt, um die Dichtungsflächen der beiden Dichtungsringe miteinander in
Anlage zu halten. Die Federn sind in einem fingerhutförmigen Federgehäuse untergebracht, das an der Welle drehfest angebracht
ist. Wegen des beschränkten und nicht leicht zugänglichen Raumes lassen sich die Einzelteile nur schwer in das
Gehäuse einbauen und aus ihm entfernen, und es treten Schwierigkeiten bei der Handhabung und dem Transport der
Einzelteile auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, bei der dae Federgehäuse und die innerhalb des Federgehäuses angeordneten Federn als eine
gesondert zusammensetzbare Baueinheit ausgebildet sind. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die rotierenden Einzelteile der Dichtungsanordnung zu einer gesonderten
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Baueinheit zusammensetzen, wobei die Federn durch in dem
Federgehäuse und der Abstützscheibe vorgesehene, miteinander zusammenwirkende, lösbare Yerriegelungsmittel vorgespannt
werden· Hierdurch wird der Zusammenbau der Dichtungsanordnung erleichtert, die sich im übrigen durch einen
besonders geringen konstruktiven Aufwand auszeichnet.
Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse mit
einer mechanischen Dichtung, die eine erfindungsgemäße
Vorrichtung enthält,
Figur 2 einen Axialschnitt durch die gesondert zusammensetzbare Baueinheit der mechanischen Dichtung
nach dem Zusammenbau,
Figur 3 einen Axialschnitt durch die Baueinheit gemäß Fig.2 während des Zusammenbaus,
Figur 4 eine Endansicht der in Fig.3 dargestellten Baueinheit,
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Figur 5 einen Axialschnitt durch die gesondert zusammensetzbare Baueinheit während des Zusammenbaus,
und zwar nach dem in Fig.3 gezeigten Zeitpunkt und vor dem in Pig,2 gezeigten Zeitpunkt»
Die in Fig.1 angeordnete Dichtungsanordnung 10 befindet sich
in einer Stopfbüchse 11, die beispielsweise in einem Pumpengehäuse 12 gebildet ist· Die Stopfbüchse 11 steht über eine
Wellenöffnung 13 mit der Laufradkammer (nicht gezeigt) der Pumpe in Verbindung. Eine umlaufende Welle 14, die sich durch
die Wellenöffnung 13 und die Stopfbüchse 11 erstreckt, wird von einem außerhalb des Pumpengehäuses 12 angeordneten Motor
angetrieben und treibt ihrerseits das Pumpenlaufrad 15 an, von dem nur ein Bruchteil dargestellt ist.
Auf der Welle 14 sitzt eine Wellenhülse 16, und ein Dichtungsring 17 ist zwischen einem nach innen gerichteten
Plansch 18 der Wellenhülse und einer an der Welle gebildeten Schulter 19 angeordnet. Der Plansch 18 der Welle ist zwischen
der Schulter 19 und dem Laufrad 15 eingespannt, um die Wellenhülse gegen eine axiale Bewegung auf der Welle zu
sichern und uen Dichtungsring 17 zusammenzudrücken, wodurch
eine Strömungsmittelleckage durch den Zwischenraum zwischen der Wellenhülse und der Welle verhindert wird. Eine Paßfeder
21 verriegelt sowohl das Laufrad 15 wie auch die Wellen-
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hülse 16 mit der Welle, so daß das Laufrad und die Wellenliülse
gemeinsam mit der Welle umlaufen.
Die Stopfbüchse 11 wird an ihrem äußeren Ende von einem
kreisförmigen Plansch 22 verschlossen, der durch Befestigungsmittel in Form eines Bolzens 23 und einer Mutter 24
am Gehäuse "befestigt ist· Wenn auch in Pig.1 nur eines
dieser Befestigungsmittel dargestellt ist, versteht es sich jedoch, daß zur Befestigung des Flansches mehrere derartige
Befestigungsmittel vorgesehen sind. Eine Strömungsmittelleckage durch die Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und
dem Flansch 22 wird durch einen O-Ring 15 verhindert, der
in einer Nut 26 des Flansches sitzt und am Gehäuse 12 anliegt.
Der Flansch 22 weist eine Wellenöffnung 27 auf, durch die sich die umlaufende Welle 14 erstreckt. Ein Ring 28 ist in
die Wellenöffnung eingepaßt und umgibt die Wellenhülse 16 mit geringem Spiel, wodurch eine ringförmige Drainagekammer
29 mit einem Drainagekanal 31 gebildet wird.
In einer Ausnehmung 32 des Flansches 22 sitzt ein stationärer Dichtungsring 33» der aus einem harten Werkstoff wie
beispielsweise Wolframkarbid besteht. Der stationäre Dichtungsring weist eine umlaufende Nut 34 zur Aufnahme eines
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O-Ringes 35 auf, der eine Strömungsmittelleckage durch den
schmalen Spalt zwischen dem Flansch und dem stationären Dichtungsring verhindert und der außerdem unter Reibschluß
den stationären Dichtungsring in der Ausnehmung 32 hält. Der stationäre Dichtungsring weist eine radial verlaufende
Dichtungsfläche 36 auf, die zur Erzielung einer spiegelähnlichen,
extrem ebenen Oberfläche geläppt ist, wie dies bei Dichtungen üblich ist. Gegenüber dem stationären Dich-■
tungsring 33 ist ein umlaufender Dichtungsring 37 angeordnet, der eine radial verlaufende geläppte Dichtungsfläche
aufweist, die der Dichtungsfläche 36 des stationären Dichtungsrings zugewandt ist· Der umlaufende Dichtungsring besteht
beispielsweise aus Kohlenstoff«
Der umlaufende Dichtungsring ist auf der Wellenhülse 16
axial gleitend geführt. Ein O-Ring 39 dichtet den umlaufenden Dichtungsring 37 gegenüber der Wellenhülse 16 ab, so
daß unter Druck stehendes Strömungsmittel in der Stopfbüchse 11 durch die Verbindungsstelle zwischen dem umlaufenden
Dichtungsring und der Wellenhülse nicht nach außen gelangen kann.
Ferner ist eine Vorrichtung zum Antrieb des umlaufenden Dichtungsrings und zum Andrücken des umlaufenden Dichtungsrings
gegen den stationären Dichtungsring 33 vorgesehen*
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Diese Vorrichtung weist ein Federgehäuse 41 von etwa zylindrischer
Form auf. Das Federgehäuse 41 enthält einen Basisabschnitt 42 mit einer Bohrung 43» durch die das Federgehäuse
auf der Wellenhülse 16 angebracht werden kann. Das Federgehäuse ist durch Schrauben 44 mit der WeHtohülse verriegelt·
Das Federgehäuse weist einen nach vorne ragenden htilsenförmigen Abschnitt 45 auf, der den umlaufenden Dichtungsring
37 umgibt» Angrenzend an das vordere Ende 46 des Federgehäuses und innerhalb der zylindrischen Ausnehmung 47
des Federgehäuses befinden sich Leisten 48 einer Vielnutverbindung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
drei Leisten vorgesehen, die jeweils einen Winkelabstand von 120° zueinander haben. Die Leisten können beispielsweise
durch Schweißen oder in anderer Weise bei 49 an der Innenfläche 64 des Federgehäuses befestigt sein. Die Leisten 48
greifen in entsprechende Nuten 51» die am äußeren Umfang
des umlaufenden Dichtungsrings 37 gebildet sind. Das Federgehäuse, das durch die Schrauben 44 mit der Wellenhülse 16
verriegelt ist, läuft mit der Wellenhülse um und treibt den umlaufenden Dichtungsring 37 über die in die Nuten 51 greifenden
Leisten 48 an.
Die Mittel zum elastischen Andrücken des umlaufenden Dichtungsringes
37 gegen den stationären Dichtungsring 33 bestehen aus mehreren Schraubenfedern 52, die zwischen dem.
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Federgehäuse 41 und einer Abstützplatte 53 abgestützt sind.
Die Abstützscheibe 53 liegt an der Rückseite 54 des umlaufenden Dichtungsringes 37 an. Die Federn 52 sind in Federtaschen
55 aufgenommen, die im Basisabschnitt 42 des Federgehäuses 41 gebildet sind und parallel zur Achse des Federgehäuses
verlaufen. Die Federn sitzen lose in den Federtaschen. Die inneren Enden der Federtaschen sind im wesentlichen
durch die Rückseite des Federgehäuses geschlossen, die eine Anlagefläche 56 zum Abstützen der inneren Enden der
Schraubenfedern 52 bildet.
In dem hülsenförmigen Abschnitt 45 des Federgehäuses sind
Öffnungen 57 für den Strömungsmittelumlauf vorgesehen. Die Federtaschen 55 stehen über Strömungsmittelkanäle 58 mit
der Außenseite des Federgehäuses in Verbindung.
Die Strömungsmittelkanäle 58 werden in der Weise gebildet,
daß zunächst die Federtaschen 55 gebohrt werden und anschließend in den Außenumfang des Federgehäuses 41 eine Nut
59 gedreht wird, die die inneren Enden der Federtaschen 55 an ihren radial äußeren Abschnitten schneidet, d.h. an einer
Stelle, die neben den inneren Enden der Federtaschen liegt und von der Längsachse des Federgehäuses 41 den größten
Abstand hat. Die Nut 59 ist zur Rückseite des Federgehäuses hin offen. Durch die Strömungsmittelkanäle 58 wird verhindert,
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daß die Federtaschen 55 Sackbohrungen bilden, so daß sich,
in den Federtaschen kein Schmutz oder andere Fremdkörper, die die Wirkungsweise der Federn beeinträchtigen könnten,
ansammeln. Der Schmutz wird vielmehr aus den Federtaschen herausgewaschen
und aus dem Federgehäuse 41 herausgespült·
Wie in Fig.1 gezeigt, weist der Flansch 22 eine Radialbohrung
65 mit einem Gewinde 66 auf. Von dieser Bohrung geht ein Kanal 67 weg, durch den Kühl- oder Schmiermittel in den
Hohlraum 68, der das vordere Ende der Dichtungsanordnung 10 umgibt, gelangt. Wenn die Dichtungsanordnung zum Abdichten
heißer, in dem Gehäuse 12 unter Druck stehender Flüssigkeit verwendet wird, kann zur Kühlung der Dichtungsanordnung
Kühlflüssigkeit durch die Bohrung 65 und den Kanal 67 in die Stopfbüchse 11 eingeführt werden. Durch den schmalen
Spalt zwischen den Dichtungsflächen 36 und 38 leckt dann etwas Flüssigkeit hindurch. Diese wenn auch geringe leckage
dient zum Schmieren und Kühlen der Dichtungsflächen 38,36 der Dichtungsringe 37»33· Das durchgeleckte Strömungsmittel
fließt in die ringförmige Drainagekammer 29, von der es durch den Drainagekanal 31 nach außen gelangt.
Fig·2 zeigt eine gesondert zusammensetzbare Baueinheit,
die von dem Federgehäuse 41 mit seinen Schrauben 44, den Schraubenfedern 52 und der Abstützscheibe 53 gebildet wird»
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Wie in den Fign· 2 bis 5 dargestellt, ist die Abstützscheibe 53 Hi^ einem Außendurchmesser Dw versehen, der
größer als der von den Innenflächen der Leisten 48 gebildete Innendurchmesser D^ ist. Wenn die Abstützscheibe 53
(wie in fig·2 gezeigt) senkrecht zur Achse des Federgehäuse s 41 verläuft, liegen die Außenränder der Abstützscheibe
53 an den inneren Enden 62 der Leisten 48 an, da der Außendurchmesser Dw der Abstützscheibe 53 größer als
der von den Leisten 48 definierte Innendurchmesser D^ ist·
Wenn jedoch die Abstützscheibe 53 bezüglich der Achse des Federgehäuses 41 schräggestellt and in diesem Zustand in
den Hohlraum 47 eingeführt wird, so daß ein Teil der Federn
52 zusammengedrückt ümd die Abstützscheibe hinter einen Teil
der Leisten 48 gelangt (Fign.3,4,5), kann die Abstützscheibe
53 wegen des entsprechend bemessenen Außendurchmessers Dw
der Abstützscheibe 53 an den übrigen Leisten 48 vorbei in den Hohlraum 47 hineinbewegt werden. Sie Fign. 3, 4 und 5
zeigen die Art und Weise, in der das Federgehäuse 41 zusammengebaut wird. Hierbei werden zunäohst die Federn 52
in ihre entsprechenden Federtaschen 55 eingesetzt, und die Abstütζscheibe 53 wird bezüglich der Achse des Federgehäuses
41 gekippt und in den Hohlraum 47 hineingedrückt, wobei die Vorderkante der Abstützscheibe 53 hinter einen Teil der
Leisten 48 gelangt, wodurch ein Teil d«r Federn 52 zusammengedrückt
wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Vorderkante der
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OFttÖiNAL INSPECTED
Abstützscheibe 53 weit genug in den Hohlraum 47 hineingeschoben worden ist, so daß die Hinterkante der Abstützscheibe
53 von den übrigen Leisten 48 freikommt (Fign.3,4,5),
wird die Hinterkante der Abstützscheibe an den übrigen
Leisten 48 vorbeigedrückt, wodurch die übrigen Federn 52 bis zu einem gewissen Grad zusammengedrückt werden. Die
Abstützscheibe 53 wird dann innerhalb des Hohlraums 47 hinter den Leisten 48 in eine Lage "manipuliert11, in der
sie senkrecht zur Achse des Federgehäuses 41 liegt, und sie wird dann losgelassen, worauf die Federn 52 die Abstützscheibe
53 gegen die inneren Enden 62 der Leisten 48 andrücken (Fig·2)· Im zusammengebauten Zustand kann das Federgehäuse
41 in einfacher Weise verpackt, verladen, transportiert und ohne Schwierigkeiten in eine Dichtungsanordnung
gemäß Fig.1 eingebaut werden«
Das Federgehäuse 41 läßt sich ohne Verwendung von Werkzeugen in einfacher Weise von Hand zusammenbauen und kann sich
dennoch nicht unbeabsichtigt "auflösen", da die Abstützscheibe 53 erst entgegen der Vorspannkraft der Federn 52
bezüglich des Federgehäuses 41 gekippt werden muß, um an den Leisten 48 vorbeigelangen zu können. Am äußeren Umfang der
Abstützscheibe 53 sind keine zu den Leisten 48 ausrichtbare Freiräume in Form von Nuten oder Eindrückungen vorgesehen,
die ein unbeabsichtigtes Zerlegen der Baueinheit begünstigen würden.
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-12-
Claims (4)
- -12- Pcrteitawv.-H«*Dr. Ing. H »*e J<*-ctankDial, lny |J·· · '·* Dipl. Pl-ys V-" -' ··*'fei. itBORG-WARNER CORPORATIONSouth Michigan Avenue Anwaltsakte M-1771Chicago. Illinois 60604, USA 15. Oktober 1971PatentansprücheVorrichtung zum Antrieb eines an einer Welle angebrachten umlaufenden Dichtungsringes und zum Andrücken des umlaufenden Dichtungsringes gegen einen stationären Dichtungsring, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:a) Ein auf der Welle (14) angebrachtes Federgehäuse (41), das einen an seinem vorderen Ende offenen zylindrischen Hohlraum (47) aufweist;b) eine Nutverbindung (48,51) mit am umlaufenden Dichtungsring (37) angebrachten Nuten (51) und am Federgehäuse angebrachten Leisten, die von dem vorderen Ende des Hohlraums aus längoverJaufend in den Hohlraum hineinragen;? LI H H I Η / 0 f '< l·c) eine in dem Hohlraum hinter den Leisten angeordnete Abstützscheibe (53), deren Außendurchmesser (DTr)VVgrößer als der von den Leisten definierte Innendurchmesser (Dj5.) ist und die keine zu den Leisten ausrichtbare Nuten oder andere Freiräume aufweist;d) eine in dem Hohlraum angeordnete Federeinrichtung (52), die zwischen der Abstützscheibe (53) und dem Federgehäuse (41) abgestützt ist und die Abstützscheibe (53) elastisch gegen die inneren Enden der Leisten (48) andrückt;e) die Federeinrichtung (52) ist durch eine nach innen gerichtete Bewegung der Abstützscheibe zusätzlich zusammendrückbar;f) die umlaufende Abstützscheibe ist in einer bezüglich der Achse des Hohlraums (47) gekippten Lage in das offene Ende des Hohlraums einführbar, derart, daß die Abstützscheibe zunächst hinter einen Teil der Leisten (48) und anschließend an den übrigen Leisten vorbei gelangt und dann in eine Lage zurückbewegt wird, in der sie senkrecht zu der Achse des Hohlraums verläuft und an den inneren Enden (62) der Leisten anliegt.-14-2098 18/0636
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (52) mehrere über den Umfang verteilte, in Längsrichtung verlaufende Schraubenfedern (52) aufweist.
- 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgehäuse (41) mit Federtaschen (55) zur Aufnahme der inneren Enden der Federn versehen ist und daß die Federn nach Entfernen der Abstütζscheibe (53) aus den Federtaschen und dem Hohlraum (47) entfernbar sind.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (48) der Nutverbindung durch Schweißen (49) an dem Federgehäuse (41) befestigt sind.5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgehäuse Befestigungsmittel (44) zur Befestigung der Vorrichtung an der umlaufenden Welle (14) aufweist.2 0 9 8 10/0636fSLeerseite
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