DE2405535A1

DE2405535A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE2405535A1
Application number: DE19742405535
Authority: DE
Inventors: Neil Thompson
Original assignee: Pioneer Oil sealing and Moulding Co Ltd
Current assignee: Pioneer Oil sealing and Moulding Co Ltd
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1974-02-06
Publication date: 1974-08-08
Also published as: FR2216489A1; FR2216489B1; DE2405535C2; GB1465491A

Description

Dipl.-lng. W.DaKlke _{5# Februar} 1974

DipUng. H.-]. Lippert Hg./kr

Patentanwälte
506 Refrain bei Köln
ft?=· Straßa 137

Pioneer Oilsealing & Moulding Co. Ltd. Hull, Yorkshire, England

"Wellendichtung"

Die Erfindung betrifft mechanische Wellendichtungen., häufig auch Flächendichtungen. genannt, die verwendet werden, um benachbarte, Medien enthaltende Kammern an. der Stelle voneinander zu trennen, an. der sich eine umlaufende Welle durch eine gemeinsame Wand beider Kammern hindurcherstreckt.

Die wesentlichsten. Bestandteile einer solchen, mechanischen Wellendichtung sind zwei relativ gegeneinander umlaufende Ober-

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flächen., die in. innigem Reibkontakt miteinander angeordnet sind, wobei eine der Oberflächen ortsfest an einem axialen. Ende einer sogenannten. Flächendichtungseinheit angeordnet ist, die mediumsdicht in. der gemeinsamen. Wand zwischen, zwei benachbarten Kammern befestigt ist, während die andere Oberfläche eine radial gerichtete Gegenfläche ist, die entweder an. einem geeigneten Bereich der zu dichtenden. Einrichtung oder, wenn, ein. solcher Bereich aus ungünstigem Werkstoff besteht oder falls es unmöglich ist, diesen. Bereich ausreichend zu bearbeiten, an einer separaten Gegenflächeneinheit ausgebildet ist. Bekannte Gegenflächeneinheiten sind häufig aus Keramik oder einem metallischen Werkstoff hergestellt und bisher an dem zugeordneten, umlaufenden Teil der zu dichtenden Einrichtung durch Zementieren oder durch Aufbringen einer Gummihülle auf den. umlaufenden Teil an diesem festgelegt und gegenüber diesem abgedichtet worden, wobei die Gummihülle die Gegenflächeneinheit umgibt und umgreift. Beide vorerwähnten Festlegungsmöglichkeiten sind jedoch bezüglich der Erzeugung von Wärme an. den sich reibenden Oberflächen nachteilig. Abgesehen von der Tatsache, daß eine Zementverbindung durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen und Zusammenziehungen zerstört werden kann., ist der Zement selbst nicht leitend, um wirksam Wärme von der Gegenflächeneinheit abzuführen. Im Falle einer Gummihülle neigt die geringe Wärmeleitfähigkeit des Gummis zusammen, mit der umfassenden. Ausbildung der Hülle zu einer unerwünschten Wärmekon-

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zentration an den Dichtungsflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Wellendichtungseinheit zu schaffen, die bessere Wärmeverteilungscharakteristiken besitzt als die bekannten Einheiten. Darüber hinaus soll die Einheit so beschaffen sein, daß sie die Wärmeerzeugung an den aneinanderreihenden Oberflächen der Flächendichtung und der Gegenflächeneinheit verringert.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist eine Gegenflächeneinheit für eine mechanische Wellendichtung so gestaltet, daß diese drehfest auf einem umlaufenden Teil einer zu dichtenden Einrichtung angeordnet ist und durch ein Anschlagelement oder einen anderen Halter in wärmeleitender Anlage an der zusammenwirkenden Oberfläche des umlaufenden Teiles gehalten wird, wobei der Halter zwischen dem umlaufenden Teil und der Gegenflächeneinheit liegt.

Ist der umlaufende Teil beispielsweise ein Pumpenlaufrad, so kann die Gegenflächeneinheit ein Ring sein, der einen inneren Durchmesser aufweist, der etwas größer als derjenige der Laufradwelle ist, und ein Halter zur Befestigung der Gegenflächeneinheit auf der Laufradwelle kann in Form einer kompressiblen Buchse ausgebildet sein, deren eines Ende mit einem Flansch oder einer Schulter versehen ist, die an einer ersten axialen

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Stirnflache der Gegenflächeneinheit anliegt, und der entgegengesetzte Endbereich kann in radialer Richtung so gestaltet sein, daß er sich ausdehnt, wenn er durch den Ringspalt zwischen, der Welle und der Gegenflächeneinheit hindurch bewegt worden ist, und kann sich im ausgedehnten Zustand verriegelnd gegen einen entsprechend geformten Bereich am axial entgegengesetzten Ende der Gegenflächeneinheit legen. Das Anschlagelement kann jedoch auch die Form eines O-Ringes, eines Sprengringes, einer Belleville-Unterlegscheibe oder dergleichen haben, die auf der Welle so angeordnet ist, daß sie die Gegenflächeneinheit gegen die besagte zusammenwirkende Oberfläche drückt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Gegenflächeneinheit aus einem Werkstoff hergestellt sein, der ein Schmiermittel enthält. Dieser Werkstoff kann, beispielsweise ein keramischer Werkstoff oder ein Sintermetall, wie rostfreier Stahl, sein und kann entsprechend dem verwendeten Werkstoff mit Öl, Grafit, oder mit Polytetrafluoräthylen imprägniert sein.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Gegenflächeneinheit dargestellt, die, wie vorbeschrieben., ein Schmiermittel enthält und auf einem umlaufenden Teil einer abzudichtenden Einrichtung angeordnet ist.

Diese Zeichnung stellt einen Teilschnitt durch eine mechanische Wellendichtung dar.

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Die Ringdichtung 1O ist aus einem natürlichen oder synthetischen elastomeren Werkstoff geformt und umfaßt einen axial gerichteten, radial inneren kelchartigen Teil 12, einen sich in die gleiche Richtung erstreckenden, radial äußeren kelchartigen. Teil H und einen radial gerichteten, die kelchartigen Teile 12 und 14 miteinander verbindenden Bereich 16. Eine entsprechend geformte metallische Hülse 18 ist einstückig in die Ringdichtung 10 bei deren Formen eingebettet und umfaßt einen radial inneren in den kelchartigen Teil 12 der Dichtung eingebetteten Teil 20.

Ein Tragteil 22 mit einem zylindrischen Bereich 24, der in einem auswärts gerichteten Radialflansch 26 endet, ist mit dem inneren, kelchartigen Teil 12 der Ringdichtung durch eine Falte oder einen Balg 28 verbunden, durch dessen Gestalt eine gewisse axiale Verschiebung des Tragteiles relativ zur Ringdichtung 10 ermöglicht wird. In das Tragteil ist eine Flächendichtungseinheit 30 eingepaßt, deren Grundteil 32 an der Rückseite komplementär zum zylindrischen Bereich 24 und dem Radialflansch 26 des Tragteiles ausgespart ist. Die Vorderseite der Flächendichtungseinheit 30 weist eine erhabene Ringrippe 34 auf, deren freie Endfläche eine der Präzisionsdichtungsoberflachen der Flächendichtungseinheit bildet, während sich ein zylindrischer Kragen 36 in die axial entgegengesetzte Seite vom Grundteil 32 aus in den inneren kelchartigen Teil 12 der

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Riiagdichtung 10 hineinerstreckt. Der Kragen 36 ist mit einer Anzahl über den Umfang verteilt angeordneten, axial gerichteten Nuten versehen, von denen, eine 38 in der Zeichnung dargestellt ist. Der innere kelchartige Teil 12 der Ringdichtung ist mit entsprechenden Rippen 40 versehen, die je in eine Nute 38 eingreifen, um die Ringdichtung 10 und die Flächendichtungseinheit 30 drehfest relativ zueinander zu halten.

Die Ringdichtung 10 ist so "bemessen, daß sie in eine Ausnehmung pai3t, die in einer Gehäusewand (nicht dargestellt) oder einer anderen Begrenzung zwischen zwei benachbarten Kammern, vorgesehen ist, in die sich eine Welle 42 hineinerstreckt. Die Welle 42 erstreckt sich axial durch die Ringdichtung hindurch, liegt jedoch radial im Abstand von dieser und trägt eine Gegenflächen einheit 44, an der die andere Präzisions-Dichtungsflache der Einheit ausgebildet ist. Die Flächendichtungseinheit 30 und die Gegenflächeneinheit 44 sind durch eine Feder 46 in gleitende Dichtungsberührung gegeneinander gedrückt. Die Feder 46 stützt sich mit einem Ende an der Metallhülse 18 ab und liegt mit ihrem anderen Ende am Flansch 26 des Tragteiles 22 an. Die Gegenflächeneinheit weist eine ringförmige Gestalt auf, hat einen Innendurchmesser, der etwas größer als derjenige der Welle 42 ist. Eine kompressible, aus Gummi, Nylon, Polyäthylen oder einem anderen Elastomer gefertigte Buchse 48 ist zwischen die Welle und die Gegenflächeneinheit geschaltet, um beide miteinander zu verbinden. Die Buchse 48 weist einen Flansch an.

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einem Ende auf, der an der Fläche der Gegenflächeneinheit anliegt, die mit der Dichtungsfläche der Flächendiehtungseinheit 30 zusammenwirkt. Das entgegengesetzte Ende der Buchse 48 weist einen, örtlich radial verstärkten Bereich auf, der zusammengepreßt den. Durchtritt der Buchse zwischen, der Welle und der Gegenflächeneinheit ermöglicht, jedoch nach der Ausdehnung hinter die Endfläche der Einheit sichernd greift, die der Flächendichtungseinheit 30 angewandt ist. Durch Bemessung der Buchse derart, daß sie in leicht komprimiertem Zustand verbleibt, wenn sie zwischen der Welle und der Gegenflächeneinheit liegt, wirkt die -^chse auch als wirksame Mediumsdichtung zwischen beiden. Teilen. Durch das Festlegen der Gegenflächeneinheit ohne Zwischenschaltung einer Umhüllung oder einer isolierenden. Zementschicht ist es gemäß der Erfindung möglich, die Gegenflächeneinheit 44 in direkter, wärmeleitender Anlage an. einem geeignet gelegenen benachbarten. Teil der Welle oder einer von dieser getragenen Einrichtung, beispielsweise, wie in der Zeichnung dargestellt ist, dem Laufrad 50, zu halten. Eine Wärmeübertragung wird auf diese Weise geschaffen, um die an. den aneinanderreibenden Oberflächen, der Dichtungseinheiten 30 und 40 erzeugte Wärme zu verteilen.

Die Wärmeerzeugung an sich ist so weit wie möglich durch Anordnen eines Schmiermittels an der reibenden Berührungsfläche zwischen den Di chtungs einheit en 30 und 40 herabgesenkt. Die Flächendichtungseinheit 30 ist vorzugsweise selbst aus einem

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Kunststoff hergestellt, der mit Grafit imprägniert ist, oder der so geschaffen ist, daß er eine Menge von festem Schmiermittel abgibt. Ferner oder zusätzlich ist die Gegenflächeneinheit 44, die üblicherweise aus gesintertem, rostfreien Stahl hergestellt ist, entweder mit Öl oder mit einem festen Schmierstoff, wie Polytetrafluoräthylen imprägniert. Eine solche Imprägnierung ist in einfachster Weise herzustellen, beispielsweise durch ein Vakuum-Imprägnierungsverfahren, oder durch ein Hitzetauchverfahren. Wird ein Schmieren, der aneinanderreihenden Oberflächen der Dichtung in Verbindung mit einer wärmeverteilenden Anordnung der Gegenflächeneinheit, wie vorbeschrieben, angewendet, so unterstützt dies eine wirksame Dichtungsanlage der beiden Oberflächen aneinander zusätzlich zu einer verlängerten Lebensdauer der Dichtung.

Um die beiden Einheiten als ein Ganzes behandeln zu können, ist ein radialer Plansch 33 der Flächendichtungseinheit 30 an seinem freien -Kand mit einer Umfangsrippe 52 versehen, die in eine komplementär gestaltete Nut eingreift, die auf der Innenseite eines im wesentlichen zylindrisch geformten Kunststoffclips ausgebildet ist, der sich zur Gegenflächeneinheit 44 hin erstreckt. Das freie Ende des Clips 54 ist radial einwärts gerichtet und weist eine solche radiale Länge auf, daß der Clip hinter eine Schulter 56 greift, die an der Rückseite der Gegenflächeneinheit 44 ausgebildet ist. Es ist klar, daß die Schulter 56 nur als Widerlager für den Clip dient, jedoch in keiner

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Weise mit diesem verbunden, ist.

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Claims

Patentansprüche

M.ι Wellendichtung mit zwei relativ zueinander und mit inniger Reibberührung umlaufenden Flächen, von denen, eine stationär an einem Ende einer Flächendichtungseinheit vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Gegenflächeneinheit 44, die von einem durch eine Welle (42) in Umlauf versetzbaren Teil (50) drehfest getragen ist und durch einen Halter, der zwischen der Welle (42) und der Gegenflächeneinheit (44) wirkt, in. wärmeleitender Anlage an einer Fläche des umlaufenden. Teiles (50) gehalten ist.

2. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (48) eine kompressible Buchse ist, die von der Welle, die Gegenflächeneinheit (44) gegen die Fläche des umlaufenden Teiles (50) druckend, getragen ist.

3. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Buchse (48) einen Flansch trägt, der an einer ersten axialen Endfläche der Gegenflächeneinheit (44) anliegt, und daß an dem entgegengesetzten Ende der Buchse (48) ein Bereich ausgebildet ist, der mit einem entsprechend gestalteten. Bereich an. einer zweiten, entgegengesetzt axial liegenden Endfläche der Gegegenflächeneinheit (44) zusammenwirkt.

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4. Gegenflacheneinheit nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Halter (48) ein. auf die Welle (42) aufgebrachter O-Ring ist, der die Gegenflächeneinheit gegen, die Fläche des umlaufenden Teiles drückt.

5. Gegenflacheneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Halter (48) ein. Sprengring auf der Welle (42) ist.

6. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn, zeichne t , daß der Halter (48) eine auf der Welle (42) angeordnete Belleville-Unterlegscheibe ist.

7. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn, ζ e i c hne t , daß der umlaufende Teil (50) ein auf der Welle (42) angeordnetes Pumpenlaufrad ist.

8. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 bis 7_f gekennzeichnet durch eine ringförmige Gestalt, deren innerer Durchmesser größer als der Durchmesser der Welle (42) ist, wobei der Halter (48) zwischen, die Welle (42) und die Gegenflächeneinheit (44) zu deren Festlegung geschaltet ist.

9. Gegenflacheneinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einem Werkstoff

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gefertigt ist, der ein Schmiermittel umfaßt.

10· Gegenflächeneinheit nach Anspruch 9_} dadurch gekenn, ζ e i c h η e t , daß sie aus Keramik "besteht.

. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Sintermetall besteht.

12. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 11 "bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Schmiermittel Öl, Grafit, Polytetrafluorethylen ist.

13« Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß der Werkstoff mit einem Schmiermittel imprägniert ist.

14· Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus Keramik gefertigt ist, die mit einem Schmiermittel imprägniert ist.

15. Gegenflächeneinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus Sintermetall gefertigt ist, das mit einem Schmiermittel imprägniert ist.

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16. G-egenf lächeneinlieit nach Anspruch 1 bis 15, dadurch

gekennzeichnet , daß die mit der stationären

Oberfläche zusammenwirkende Dichtungsfläche an. der Gegenflächeneinheit (44) ausgebildet ist.

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