DE2205195C2 - Gleitringdichtung - Google Patents
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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.
••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.
Claims (4)
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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