DE2408452A1

DE2408452A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE2408452A1
Application number: DE19742408452
Authority: DE
Inventors: Carl H Geary; Owen S Taylor
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1974-08-29
Also published as: IT1004330B; JPS5412584B2; JPS49135062A; ZA74800B; GB1464900A; AU6559874A; NL7402368A

Description

VA £L· NTANAVAtTE

dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · DiPt-ING. H.HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ DIP1.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN

ZUSTEttUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALl·

TEL·. 30 7128 TJND 30 1115 TELEGH. NEGEDAPATEJfT HAMBITRQ

Carrier Corporation München is · mozartstr.

Carrier Tower ^m-"^got81

P 0 BOX 1000 TELEGB. NEGEDAPATENT SIUIiCHBJi

Syracuse, New York 13201 Hamburg, 1.3. Februar 1974 USA

Wellendichtung

Es ist eine Dichtungsform für schnellaufende Wellen unter dem Namen ISO-SEAL bekannt, die dazu dient, ein Herauslecken von Strömungsmittel aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich zu verhindern. In dieser Dichtung ist ein ringförmiges umlaufendes Element, wie beispielsweise ein Überwurf an der Welle befestigt und läuft mit ihr um. Die Welle wird von einer Dichtungshülse umgeben, die axial auf ihr beweglich ist. Zwischen dem umlaufenden Element und der Hülse ist ein frei gelagerter Dichtungsring angeordnet, der im allgemeinen aus Kohle hergestellt wird. Die Hülse wird elastisch gegen den freien Dichtungsring gedrückt, und dieser wiederum wird gegen den Überwurf gedrückt. Die Anordnung ist von unter Druck stehendem Öl umgeben. Derartige Dichtungen sind sehr leistungsfähig und haben eine verhältnismäßig gute Lebenserwartung.

Bei industrieller Herstellung ist jedoch ein Auslaufen

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der Welle in geringem Maße unvermeidlich, so daß das umlaufende Element in eine Nickbewegung gezwungen wird. Diese leichte Schwankbewegung des umlaufenden Elements führt zu hochgradiger Abnutzung und starkem Lecken über dem Kohlering.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Dichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei der das umlaufende Element so angeordnet ist, daß eine echte Flächenberührung mit dem freien Kohledichtring aufrechterhalten wird, ungeachtet jeglicher Auslauferscheinungen an der ¥elle, wodurch die Abnutzung und das Lecken über die aneinander anstoßenden Oberflächen des umlaufenden Elements und des Kohledichtrings herabgesetzt wird.

Das umlaufende Element der Dichtungsanordnung besteht aus einem ringförmigen Körper, der starr an der Welle befestigt ist. Die Endseite des Körpers ist einem freien Dichtring zugewendet und ist mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen. In der Ausnehmung ist ein Metallberührungsrxng angeordnet und so bemessen, daß er in der Ausnehmung eine axiale und Kippbewegung ausführen kann. Zwischen dem inneren Ende des Berührungsringes und der inneren Wand der Ausnehmung sind zwei aus elastischem Material gebildete Dichtungen angeordnet. Die Dichtungen haben vorzugsweise die Form von O-Ringen, die einem von dem freien Dichtungsring

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auf den Berührungsring ausgeübten Druck elastischen Widerstand entgegensetzen, während sie eine begrenzte Kippbewegung des Berührungsringes in dem an der Welle befestigten Ringkörper zulassen. Diese Anordnung gewährleistet eine richtige Flächenberührung zwischen dem Berührungsring und dem Dichtring, und zwar ungeachtet eines Wellenauslaufs. Das umlaufende Element ist mit einem oder mehreren Kanälen versehen, die in seinem gegenüberlxegenden Endabschnitt gebildet sind und mit der Ausnehmung in Verbindung stehen. Der Berührungsring ist mit einem oder mehreren axial verlaufenden Kanälen versehen, welche in Verbindung mit dem in dem Ringkörper gebildeten Kanal den Durchfluß von Öl über den Berührungsring zum Kühlen desselben und zur Herabsetzung einer Zerstörung desselben durch Wärme gewährleisten.

Es ζeigent

Fig. 1 Einen Schnitt durch die umlaufende Wellendichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des oberen Mittelteils der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.

Die Welle 10 ist zum Umlauf bei hohen Drehzahlen in Gleitlagern gelagert, von denen eines bei 11 in Fig. gezeigt wird. Das Lager 11 ist in einem zusanunengesetzten Gehäuse gelagert, das einen Abschnitt 12 enthält, in welchem eine Labyrinthdichtung 13 gelagert ist, und welches in Verbindung mit dem Abschnitt 15 der Welle 10 eine erste

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Dichtung zur Verzögerung des Durchgangs von Gas von einem Hochdruckbereich 17 auf der Welle entlang zu einem Niederdruckbereich 20 bildet. Der Gehäuseabschnitt 12 und die Dichtung 13 können mit herkömmlichen Kanälen 21, 22 zur Führung von Puffergas unter Druck zu der Dichtung 13 versehen sein. Ein Z-förmiger Körper ist mit einem zylindrischen Abschnitt 25 versehen, welcher in der Bohrung des Abschnitts 12 gelagert ist. Dieser Körper ist außerdem mit einem nach innen ragenden radial verlaufenden Flanschabschnitt 27 und mit einem nach außen verlaufenden radialen Flanschabschnitt 28 am gegenüberliegenden Ende versehen. Die Labyrinthdichtung 13 ist starr, beispielsweise mittels Schrauben 30 an dem Flansch 27 befestigt.

Die Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung enthält einen ringförmigen Körper 35» der mittels eines Keilbolzens 36 an der Welle 10 befestigt ist. Der Körper 35 stößt gegen eine Schulter 37 an, die durch die Wellenerweiterung 38 gebildet ist} der Körper 35 wird durch eine auf die Welle IO aufgeschraubte Mutter kO fest gegen die Schulter gehalten. Diese strukturelle Anordnung ist am besten aus der Fig. 2 ersichtlich.

Der Ringkörper 35 ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 43 versehen, deren offene Seite dem freien Dichtungselement 45 zugewendet ist. Das Element 45 ist von kreuzförmigem Querschnitt und weist mit Bezug auf die Welle

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einen Spielraum auf. Ss ist im allgemeinen aus Kohle hergestellt. In der Ausnehmung 43 ist ein Berührungsring 47 angeordnet und so bemessen, daß er eine axiale und eine Kippbewegung darin ausführen kann. Die Innenseite des Ringes 47 ist mit konzentrisch voneinander auf Abstand gehaltenen Nuten 50 versehen. In jeder Nut 50 ist ein Dichtungsring 53» beispielsweise ein O-Ring angeordnet, der aus elastischem Material hergestellt ist. Die Ringe stehen auch mit den inneren und äußeren kreisförmigen ¥änden 5I und 52 der Ausnehmung und mit der Rückwand 55 in Berührung.

Fie bei Wellendichtungen dieser Art allgemein üblich, umgibt ein Hülsenkörper 57 die Welle mit Spielraum zwischen der Welle und diesem Hülsenkörper. Die Hülse ist gleitend in der Bohrung des Flansches 27 des in dem Gehäuse fest angeordneten Z-förmigen Körpers gelagert. Zur Verhinderung des Durchgangs von Gas zwischen der Hülse und der Bohrung des Flansches 27 ist eine O-Hingdichtung 58 vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird das Ende der Hülse 57 nachgiebig gegen das freie Dichtungselement und dieses gegen den Berührungsring 47 gedrückt. Die elastischen Dichtungsringe dienen der Funktion der Aufrechterhaltung einer echten flachen Flächenberührung zwischen dem Berührungsring und der Anschlagfläche des freien Dichtungselements. Dieses führt zu einer Herabminderung des Leckens und vergrößert die Lebenserwartung der Dichtungsanordnung. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein

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Verschieben des Berührungsringes 47 aus dem ringförmigen Körper 35 heraus durch eine !ladeeinrichtung 52 verhindert, die in der in der Außenwand der Ausnehmung 43 vorgesehenen Nut gelagert ist und sich radial nach außen in die ringförmige Schulter hineinerstreckt, die um den Außenumfang des Berührungsringes herum gebildet ist.

Es ist allgemein üblich, die in Fig. 2 gezeigte Dichtungskonstruktion mit unter Druck stehendem Öl zu umgeben. Das Öl wird durch Kanäle oO,o1,o2 und b¹} an den durch die Abschnitte 25» 27 des Z-förmigen Körpers und die Endkappe 05 begrenzten Bereich herangefünrt. Das Öl strömt von diesem Bereich zwischen die ¥elle 10 und die Bruchdichtung 87, die von der Kappe 85 getragen wird. Die Endwand 55 der Ausnehmung 43 ist mit einem oder mehreren Kanälen 89 versehen. Die Kanäle ti 9 stehen mit dem Raum zwischen dem inneren Ende des Elements 47 und der Rückwand 55 des ringförmigen Körpers 35 in Verbindung. Diese Kanäle stehen auch mit in dem Umfang des Berühruiigsringes 47 gebildeten Kanälen 90 in Verbindung. Die Kanäle o9 und 90 divergieren von der Achse der Welle 10 nach außen, so daß das Öl um das freie Dichtungselement 45 herumströmen kann. Bei dieser Anordnung wirken die Kanäle 90 und der Berührungsring 47 als ein Pumpenrad zur Bildung einer Zentrifugalpumpe, um den Durchgang von Öl zu dem freien Dichtungselement 45 sicherzustellen, um dasselbe mit Schmiermittel zu versorgen und es auf einer geeigneten Temperatur zu halten.

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¥ährend hier die bevorzugten Aus f ühruiigs formen der Erfindung beschrxeben worden sind, sei doch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht hierauf begrenzt ist sondern anderweitig innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche zur Ausführung gelangen lcann.

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Claims

Patentansprüche :

/ 1. JUmIaufende Dichtungsanordnung für eine diese Anordnung enthaltende Wellendichtung, bestehend aus einer die Welle umgebenden und axial zu ihr beweglichen Dichtungshülse, einem die Welle zwischen dieser Anordnung und der Hülse umgebenden freien Dichtungselement, sowie Schiebeeinrichtungen, welche die Hülse zur Herstellung eines Dichtungseingriffs zwischen dem Element und der Dichtungsanordnung in axialer Richtung nachgiebig in einen Dichtungseingriff mit den freien Elementen drücken, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle ein ringförmiger Körper

(35) befestigt ist und mit einer Endfläche (37) dem mit

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einer ringförmigen Ausnehmung (43) versehenen Dichtungselement zugewendet ist, ein Berührungsring (47) in dieser Ausnehmung angeordnet und so bemessen ist, daß er eine freie axial gerichtete und eine Kippbewegung innerhalb der Ausnehmung ausführen kann, und daß zwischen dem Berührungsring und dem ringförmigen Körper elastische

(53)

Einrichtungen derart angeordnet sind, daß sie in beaufschlagender Berührung damit bleiben, während der Berührungsring innerhalb des ringförmigen Körpers seine freie axial gerichtete Bewegung und seine Kippbewegung ausführt.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Körper (35) mit einem Kanal (89) versehen ist, der sich durch das gegenüberliegende Ende hindurcherstreckt und mit der Ausnehmung in Verbindung steht.

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3. Dichtungsanordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufende Innenseite des Kontaktringes, die der Ausnehmung in dem ringförmigen Körper zugewendet ist, zwei konzentrisch voneinander auf Abstand gehaltene, auf dem Umfang verlaufende Nuten (50) aufweist, die jeweils einen elastischen Körper enthalten, der so angeordnet ist, daß er die Endwand (53) der Ausnehmung und eine der axial verlaufenden Seitenwände (51» 52) derselben berührt.
h. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Halteeinrichtungen (52), die von dem ringförmigen Körper aufgenommen werden und eine Verschiebung des Berührungsringes aus der in dem ringförmigen Körper gebildeten Ausnehmung heraus verhindern.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Berührungsringes mit einer Nut (90) versehen ist, die sich axial zu dem Körper erstreckt und mit dem in dem ringförmigen Körper gebildeten Kanal (89) in Verbindung steht.
6. Dichtungsanordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper zwei ringförmige Ringe enthält.

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