DE2205195C2

DE2205195C2 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2205195C2
Application number: DE2205195A
Authority: DE
Inventors: Karl DDR 6121 Merbelsrod Schmidt
Original assignee: Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 1971-03-11
Filing date: 1972-02-04
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE2205195A1; SU1472734A1; CS189815B1

Description

Die Erfindung betrifft Sekundärdichtringe für eine Gleitringdichtung, die zum Abdichten von Medien und w) Stoffen an rotierenden Wellen verwendet wird, wobei die aus beständigem Werkstoff gefertigten Sekundärdichtungen Schlitze und Wirkmechanismen in gewählter Anordnung aufweisen, die gewährleisten sollen, daß das auf Verschleiß des Gleitringpaares nachzustellende Dichtaggregat auch bei axialem Spiel der Welle funktionssicher abdichtet.

Es sind eine Vielzahl von Gleitringdichtungen bekannt bei denen die Sekundärdichtungen aus den verschiedensten elastischen Materialien bestehen, die unterschiedliche Querschnittsprofile aufweisen. Eine dieser Konstruktionen zeigt daß . die elastischen Zwischenringe im unbelasteten Zustand eine quadratische Form aufweisen mit abgerundeten Ecken und eingedrückien Seiten, wobei symmetrische Lappen entstehen. Die in Richtung der kegelförmigen kingfläche angeordneten Lappen greifen in die konkaven Nuten des Halteringes und des Gleitringes derart ein, daß sie bei axialer Verschiebung der Maschinenteile aufeinander zu um ihre Achse und dabei rautenförmig deformiert werden. Eine weitere Ausführung weist einen elastischen Zwischenring auf, der im Querschnitt die Form eines schmalen Parallelogramms zeigt und in rechteckige Nuten des anliegenden Ringes greift sowie die schmalen Flächen des Parallelogramms auf ihrer ganzen Fläche anliegend in zylindrische Gegenflächen eingreifen. Weiter sind Gleitringdichtungen bekannt, wo in ixiale Undichtheitswege saugende Dichtungen in Form von Rundringen aus Elastomeren und Teflon-ummantelten Gummirandringen sowie Teflon-Keilringe eingebaut sind. Diese Gleitringdichtungen haben die Nachteile, daß diese eine mangelhafte Wärmeableitung an den Gleitringpaarungen aufweisen und störanfällig durch eingesetzte Diohtelemente aus Elastomeren sind. Die Störanfälligkeit ist darin begründet, daß alle Gummiqualitäten in Form von Rundringen und anderen konstruktiv ausgelegten Gestaltungen einer Quellung und Verformung unterliegen, wodurch die auf Verschleiß der Gleitringe mechanisch und hydraulisch nachzustellenden Teile der Dichtung oftmals blockiert werden. In unkontrollierten Betriebsfällen werden diese Sekundärdichtungen chemisch angegriffen und verursachen Ausfälle.

Teflon-ummantelte Rundringe haben den Nachteil, daß nach einer unvermeidlichen Verformung des eingelegten Rundringes auch Gumi..ioualitäten an der Überlappung Dämpfe und Flüssigkeiten eindringen, diesen angreifen, wodurch Leckverluste und ebenfalls Ausfälle auftreten. Weitere Nachteile bestehen bei zahlreichen Dichtungen darin, daß bei Schwingungseinflüssen der Dichtspalt aufreißt.

Bekannt ist ein PTFE-Ring, der mittig eine ringförmige Aussparung mit einem seitlichen Schlitz besitzt, dessen Lippe das Rausrutschen der in ihm zentrisch angeordneten Schlauchfeder verhindert. Dieser Ring ist mit axialem Spiel in einer Maschinennut gelagert.

Bekannt ist auch ein runder Dichtring aus PTFE für ruhende oder gegeneinander bewegte Maschinenteile in Gbitringdichtungen, der mit einem bis über den Querschnittsmittelpunkt hinausgehenden achsparallel verlaufenden Schlitz versehen ist. in den ein angepaßter Keilring eingreift. Dabei ist der Keilring entweder von einer Schraubenfeder druckbelastet oder zusätzlich abdichtend zu einem weiteren elastischen Rundring benachbart angeordnet, wodurch bei Verschleiß am Gleitringpaar auch der Nachstellvorgang gewährleistet werden soll.

Von Nachteil ist. daß durch den Verschleiß am Gleitringpaar die Schraubenfeder oder der elastische Rundring entspannt wird und die Aufspreizwirkung nicht konstant bleibt. Die ganzflächige Auflage des geschlitzten Rundringes auf dem eingreifenden inkompressiblen Keil und auch die zentrisch angeordnete Schlauchfeder können diesen PTFE-Ring mit seiner ungenügenden Elastizität, dem Ausdehniingsvcrhalten. dem schlechten Wärmeleitvermögen und der Fließnei-

gung in dieser Preßlage nicht elastischer machen.

Zweck der Erfindung ist es, die beschriebenen Mangel an Gleitringdichtungen zu beseitigen und damit einem dringenden Bedürfnis der Betreiber nachzukommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Gleitringdichtung elastische Sekundärdichtelemente mit Aufspreizelementen zu entwickeln, die sowohl in einfach als auch in doppeltwirkende Gleitringdichtungen einsetzbar sind und eine hohe Betriebszuverlässigkeit auch bei höheren Wärmegraden gewährleistet..

Bei Sekundärdichtringen aus PTFE für Gleitringdichtungen, die einen auf der Querschnittsfläche verlaufenden Schlitz besitzen, der den Ring teilweise teilt und in dem ein Aufspreizelement angeordnet ist, wobei der Sekundärdichtring in einem von mehreren, überwiegend ruhenden Elementen der Gleitringdichtung gebildeten Ringraum angeordnet ist, haben die Dichtringe mit runden oder rechteckigen Querschnittsprofilen erfindungsgemäß Dichtwülste in Wirkverbindung zu den Schülzmündungen. Das Aufspreizelernent ist dabei 2ΰ in der Mündung des Schlitzes mit linie,ier Auflage fixiert und dem exzentrisch angeordneten Aufspreizelement ist ein Elastizitätsschlitz nachgeordnet Bei dem Dichtring vom kreisförmigem Querschnitt weitet sich der diagonal angeordnete Schlitz an seiner Mündung zu einer Nut auf, neben deren Austritt sich beidseitig die Dichtwülste befinden. In der Nut ist als Aufspreizelement eine vorgespannte Schlauchfeder mit Übermaß angeordnet, wobei die Dichtung einen Einbauzustand der Dichtwülste in Ecklage gestattet. jo

Bei dem Dichtring von rechteckigem Profil mit den an den Rändern diagonal nach außen weisenden Dichtwülsten ist je ein von seinen Stirnseiten achsparallel auf die Querschnittsmitte zulaufender Elastizitätsschlitz ausgebildet, in dessen zu einer Nut aufgeweitete Mündung als v, Aufspreizelement eine vorgespannte Schlauchfeder mit Übermaß angeordnet ist. Dabei sind die Dichtwülste an den Innenrändern als Doppelwüiste ausgebildet.

Bei einem weiteren Dichtring mit rechteckigem Profil, der an einer Stirnseite eine zum Querschnittsmittelpunkt führende kegelförmige Ausnehmung zeigt, wodurch sich zwei gleichförmige Schenkel ergeben, zwischen die als Aufspreizelement in bekannter Weise ein an der Gegenringaufnahme angearbeiteter kegelförmiger Ansatz hineinreicht, schließen sich an der ₄-> Stirnseite der Schenkel die radial nach außen und innen weisenden Dichtwülsie sowie in die kegeiförmige Ausnehmung begrenzenden Dichtwülsten ist der Elastizitätsschlitz nachgeordnet

In den Ringnuten der Maschinenelemente sind also >» elastische Sekundärdichtungen angeordnet, die Nuten aufweisen, in die austauschbar, gegen einen sich im Querschnitt V-förmig öffnenden Federstahlring, vorgespannte endlose Schlauchfedern eingedrückt sind. Der Durchmesser der Schlauchfeder übersteigt die Breite Ϊ5 der Nut, wobei der Nut ein Elastizitätsschlitz gewählter Tiefe nachgeordnet ist. Von besonderem Vorteil ist die Kombination dieser PTFE-Sekundärdichtringe mit Methoden der Wärmeabführung über eine Oberflächenvergrößerung des äußeren Umfanges durch die t>o Anordnung von Kühl- und Druckspalten einerseits zwischen Gleitringaufnahmering und Führungshülse sowie andererseits zwischen Gegenringaufnahme und Wellenhülse. Eei gleichartigen Sekundärdichtungsausrüstungen in doppeltwirkenden Gleitringdichtungen an der Produktseite diese/ Dichtungen ist antriebsseitig ein Gleitring aus Metalloxyd, dessen äußerer Schenkel in einem U-förmigen PTFE-Ring dichtend lagert, angeordnet Der Gleitring zeigt im Querschmttsprofil einen Austauschströmungskanal, von dem zur Gleitringseite Durchströmöffnungen in den Sperrflüssigkeitskreislauf führen. Durch die Wand dieses Dichtungsgehäuses ist ein Kühlmittelrohr geleitet, das vor den Durchströmöffnungen des Gleitringes mündet. Bei einem kreisförmigen Querschnittsprofil des Sekundärdichtringes ist die Nut diagonal angeordnet, wobei beidseitig am Austritt der Nut Dichtwülste angeordnet sind und eine Austauschbarkeit dieser Dichtung gegen bekannte Rundringe gegeben ist. Ein Dichtring mit einer Rechteckform im Querschnitt zeigt an der äußeren stirnseitigen Begrenzung diagonal nach außen weisende Dichtwülste und außerdem in der horizontalen Ebene und radial nach innen angeordnete Dichtwülste. In der horizontalen Ebene der Dichtung ist beidseitig eine Nut mit eingedrückter vorgespannter endloser Schraubenfeder angeordnet wobei diese Dichtung gegen Dichtungen mit quadratischen Querschn^' i und kreisförmigen Querschnitt austauschbar ist Ein ur, Querschnitt eine rechteckige Form aufweisender Dichtring zeigt an der einen Stirnseite in horizontaler Ebene eine kegelförmige Ausnehmung, deren beide Schenkel radial nach außen und nach innen Dichtwülste aufweisen und der im Druckring gelagerte Dichtring auf einen an der Gegenringaufnahme angearbeiteten kegelförmigen Ansatz aufschiebbar ist und an Steile des bekannten Feinsitzes zwischen der Gegenringaufnahme und der Wellenhülse ein größeres Spiel gewählt ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen nun darin, daß gegenüber der bisher bekannten Gleitringdichtungen eine wesentliche Verbesserung in bezug auf das Standvermögen der Gleitringdichtung erzielt ist. Durch die Anordnung der erfitidungsgemäßen Sekundärdichtringe mit eingelassenen, vorgespannten, endlosen Schlauchfedern, die vorgesehenen Kühl- und Druckspalten zur verbesserten Abführung der Wärm? aus den Gleitringen sowie gleichzeitigem Kompensieren des Betriebsdruckes und die Anordnung eines mit Innenkühlung ausgestatteten Gegengleitringes auf der Produktseite sowie die zum Einsatz gelangenden Werkstoffe gestatten nunmehr eine lange Betriebsdauer bei gleichzeitiger Förderung von Medien in hohem Temperaturbereich.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 Längsschnitt durch die einfachwirkende Gleitringdichtung,

Fig.2 Längsschnitt durch die doppeltwirkende Gleitringdichtung,

F i 3.3 Querschnitt des PTFE-kreisförmigen Dichtringes nach F i g. 1 und 2,

Fig.4 Querschnitt des PTFE-rechteckigen Dichtringes nach F i g. 1 und 2,

F i g. 5 Querschnitt des PTFE-rechteckigen Dichtringes nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist in der oberen Hälfte der Schnittzeichnung zwischen dem Gehäuseflansch 1 und der Führungshülse 2 der Dichtring 3 vom kreisförmigen Querschnitt zum Abdichten angeordnet. Der Gleitringaufnahmering 4, in den der Gleitring 5 eingeschrumpft ist, gleitet dichtend am Dichtring 6, vom rechteckigen Profil, das mittels einer Klemmscheibe 7 für die Abdichtung in der Maschinennut 8 in der Führungshülse 2 sitzt. Die Gruppenfedern 9 pressen über den Gleitringaufnahmering 4 den Gleitring planparallel gegen den Gegengleitririg 10, der in die Gegenringauf-

nähme 11 eingeschrumpft ist. Die Verdrehsicherheit ist durch die Stifte 12 gegeben. Auf der Welle 13 sitzt die Wellenhalse 14. In der Maschinennut 15 der Wellenhülse 14 ist der Dichtring 16 angeordnet, der durch den angedrehten kegelförmigen Ansatz 17 an der Gegenringaufnahme 11 den Dichteffekt sichert, indem die Dichtwülste 166 des Dichtringes 16 innen gegen beide Seiten des Ansatzes 17 und die außen angeordneten Dichtwülste 166 auf die Wände der Maschinennut 8 gepreßt werden. Auf Verdrehsicherheit sind die Stifte 18 angeordnet. Zur Kühlung bzw. Wärmeableitung ist zwischen Gleitringaufnahmering 4 und der Führungshülse 2 der Kühl- und Druckspalt 20 und zwischen der Gegenringaufnahme 11 und der Wcllenhülse 14 der Kühl- und Druckspalt 21 angeordnet, daß die Reibwärme von den Gleitringen übertragen und somit abgeleitet werden kann. Durch den weiterhin ütirnseitig an den Gleitringpaaren geschaffenen Spalt 22 kann auch im Betrieb mit Medien wie beispielsweise öl, die eine etwa lOfache schlechtere Wärmeleitfähigkeit wie Wasser haben, die Reibwärme sicher abgeführt und die Gleitringe ebenfalls gekühlt werden, da die beaufschlagten Flächen 23 und 25 ebenfalls gekühlt werden können. Durch die besonders geschaffenen druckbeaufschlagten Flächen 19 und 25 am Gleitringaufnahmering 4 können durch die maximale Druckkompensierung mit einem bestmöglichen Dämpfungsfaktor hohe Betriebsdrücke sicher beherrscht werden, wenn im Anfahrmoment Druckstöße auftreten, im Dichtspalt olft betriebsbedingt die Dampfphase auftritt oder in der unterschiedlichen Zusammensetzung von Produkten, wie in der Phenolsynthese im Betrieb bei 180⁰C schon Bestandteil bei 80° C den Siedepunkt erreichen und unter Umständen kavitationsähnliche Zustände im Dichtspalt verursachen. Der gleiche Schwingungsdämpfeffekt wird durch die druckbeaufschiagten Rächen 23 und 24 der Gegenringaufnahme 11. die den aultretenden Druck kompensieren, erzielt.

Nach F i g. 2 zeigt die Schnittzeichnung die Dichtung nach Fig. 1 in Tandemschaltung als doppeltwirkende Gleitringdichtung, wobei 26 die produktseitige und 27 die atmosphärenseitige Abdichtung darstellt.

Der Einbauraum kann an der Produktseite so groß ausgelegt werden, daß im Wechsel Medien und Stoffe gefahren werden können, die einerseits rein sind und andererseits polymerisierende und kristallisierende Rückstände absetzen oder wo vereisende Stoffe wie solche Flüssiggas verursachen vor dem Anlauf mit eingebauten Heizelementen aufgetaut werden können. Ein weiterer Vorteil ist der, daß an die Gruppenfedern 9 keine verschmutzenden Produktstoffc: zur Vermeidung einer Blockierung der Federn herankommen können, da diese in der einfachwirkenden Gleitringdichtung in einer trockenen Zone liegen und in der doppeltwirkenden Gleitringdichtung von kohlenden sauberen Sperrflüssigkeitskreislauf 28 auch nur an der Produktseite s umspült werden.

Der Gegengleitring 29 aus Metalloxyd mit dem Austauschströmungskanal 30 und den Durchströmöffnungen 31 ist auf der Wellenhülse 32 angeordnet und gegen Verdrehung mit Stiften 33 gesichert. Für die Abdichtung der Kühlflüssigkeit sitzt der äußere Schenkel in einem PTFE-U-Ring 34, der außen gegen Kaltfluß durch den Winkelring 35 und innen durch einen U-förmigen Einstich 36 an der Wellenhülse gesichert ist. Der Sicherungsring 37 vermeidet mit dem Winkelring

is 35 eine axiale Verschiebung. Das Kühlmittelrohr 38 ist in der Bohrung 39 im Dichtungsgehäuse 40, bestehend aus 2 Teilen, befestigt. Der Hauptanschluß für den Sperrflüssigkeitskreislauf ist die Bohrung 41 und sitzt um 180° versetzt im Dichtungsgehäuse der Ablauf. Die Bohrung 42 ist für die Kontrolle der Leckage angeordnet. Der Dichtring 16 mit rechteckigem Profil dichtet das Drucklager und gleichzeitig das Rillenlager gegen das Eindringen der Sperrflüssigkeit ab. Stirnseitig ist die komplette Gle^:iringdichtung mit dem Flansch 43 abgeschlossen und sichert die Scheibendichtung 44 sowie 44 atßen und der Dichtring 16 innen den Austritt von Schmierstoff.

Fig.3 zeigt im Querschnitt den Dichtring 3 vom kreisförmigen Querschnitt mit den besonders gestalte ten Dichtwülsten 3a. die durch den Flastizitätsschlitz 3c und die mit Vorspannung eingepreßte Schlauchfeder 3b in der Nut 3d den Dichtring 3 flexibel gestaltet und die Dichtwülstc 3a fest an die Dichtstellen durch die 4-Punkte-Abdichtung preßt. Wird der Dichtring 3 mit der Nut 3d und Schlauchfeder 3b entgegen der Sperrflüssigkeit eingebaut, so wird durch den Sperrnüssigkeitsdruck der Dichteffekt erhöht, da die Dichtwülste 3a fester an die Dichtflächen gepreßt werden.

Im Querschnitt zeigt Fig.4 die Dichtung 6 vom

••ο rechteckigem Profil, welche 2 Elastizitätsschlitze 6/"und eine 6-Punkte-Abdichtung mit den Dichtwülsten 6a oben, seitlich 66 in der Maschinennut hat und auf den Gleitringaufnahmering 4 mit den Dichtwüisten 6c eine doppeltsichere Abdichtung mit dämpfender Wirkung

■»5 besitzt, da die Schlauchfedern 6d mit der entsprechenden Vorspannung in den Nuten 6e den Dichtring 6 auseinanderspreizen.

In Fig.5 ist der Dichtring 16 dargestellt Durch den kegelförmigen Ansatz 17 werden über die Dichtwü'~»e 16a die Dichtwülste 166 an die Maschinennutflächen angepreßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sekundärdichtring aus PTFE für Gleitringdichtungen, der einen auf der Querschnittsfläche verlaufenden Schlitz besitzt, der den Ring teilweise teilt und in dem ein Aufspreizelement angeordnet ist wobei der Sekundärdichtring in einem von mehreren, überwiegend ruhenden Elementen der Gleitringdichtung gebildeten Ringraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (3; 6; 16) mit runden oder rechteckigen Querschnittsprofilen Dichtwülste (3a, 6a, b, c-, 16a, b)

in Wirkverbindung zu den Schlitzmündungen besitzen, das Aufspreizelement jeweils mit linierter Auflage in der Mündung des Schlitzes fixiert ist und dem exzentrisch angeordneten Aufspreizelement ein Elastizitätsschlitz (3c, 6/7nachgeordnet ist

2. Sekundärdichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei einem Dichtring (3) von kreisförmigen Querschnitt der diagonal angeordncte Schlitz sich an seiner Mündung zu einer Nut (3d) ausweitet neben deren Austritt sich beidseitig die Dichtwülste (3a) befinden und in der Nut (3d) als Aufspreizelement eine vorgespannte Schlauchfeder (3b) mit Übermaß angeordnet ist und die Dichtung einen Einbauzustand der Dichtwülste (3a) in Ecklage gestattet.

3. Sekundärdichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei einem Dichtring (6) von rechteckigem Profil mit den an den Rändern _j0 diagonal nach außen weisende" Dichtwülsten (6a) je ein von seinen Stirnseiten achsparallel auf die Querschnittsmitte zulaufender EJTStizitätsschlitz(6/? ausgebildet ist in dessen zu einer Nut (6e) aufgeweiteten Mündung als Aufspreizelement eine α vorgespannte Schlauchfeder (6d) mit Übermaß angeordnet ist und die Dichtwülste an den Innenrändern als Doppelwülste (6b. 6c) ausgebildet sind.

4. Sekundärdichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dichtring (16) mi* rechteckigem Profil, der an einer Stirnseite eine zum Querschnittsmittelpunkt führende kegelförmige Ausnehmung zeigt, wodurch sich zwei gleichförmige Schenkel ergeben, zwischen die als Aufspreizelement in bekannter Weise ein an der Gegenringaufnahme angearbeiteter kegelförmiger Ansatz (1) hineinreicht, sich an der Stirnseite der Schenkel die radial nach außen und innen weisenden Dichtwülste (16f>,J sowie in die kgelförmige Ausnehmung hineinragende Dichtwülste (15b) anschließen und den die kegelförmige Ausnehmung begrenzenden Dichtwülsten (löajder Elastizitätsschlitz nachgeordnet ist.

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