DE2411055C2

DE2411055C2 - Dichtungsanordnung für Wellen

Info

Publication number: DE2411055C2
Application number: DE19742411055
Authority: DE
Inventors: Bernard Victor Mansfield Nottinghamshire Cadman; John Kyffin Arnold Nottinghamshire Davies
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-08
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2411055A1

Description

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß radial innerhalb des wellenseitigen Gleitrings (15) der zweiten Gleitringdichtung ein weiterer, aus Kohle oder einer Kohlenstoffverbindung bestehender Gleitring (16) mit der Welle drehfest verbunden ist und mit dem stirnseitig wirkenden Teil des gehäuseseitigen Gleitrings (10) der zweiten Gleitringdichtung (15; 9, 10) eine ^⁰ weitere stirnseitig wirkende Dichtung bildet.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der axial auf der Welle bewegbare Gleitring (9, 10) gehäuseseilig angeordnet ist. "

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen gehäuseseitigem Gleitring (9, 10) und Gehäuse (2) eine dehnbare Membrane (11) als Sekundärdichtung angeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Druck der abzudichtenden Flüssigkeit die Funkilon "iner Anpreßfeder übernimmt.

Die Erfindung bezieh! sich auf eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Spalts /wischen einer rotierenden Welle und einer Gehäusebohrung, wobei eine erste, radial äußere, stirnseitig wirkende Gleitringdichtung und radial innerhalb dieser wenigstens eine zweite Gleitringdichtung vorgesehen sind und jede dieser Gleitringdichtungen aus Gleitringen gebildet ist, die an der Welle bzw. an der die Bohrung umgebenden Gehäusewand flüssigkeitsdichtend und jeweils verdrehfest angebracht sind, und die Gleitringe an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten mit zusamnii nwirkenden Dichtungsflächen versehen sind, wobei die Gleitringe der ersten Gleitringdichtung aus harten Werkstoffen bestehen, und zwischen den Dichtflächen der ersten Gleitringdichtung durch Flüssigkeitsdruck ein Spalt aufrechterhalten wird.

Eine Dichtungsanordnung mit diesen Merkmalen ist bekannt (FR-PS 20 94 529), bei der Gleitringe verwendet werden, die eine hart/hart- Kombination darstellen, wobei entsprechend der jeweiligen Temperatur ein solcher Gleitring mit dem gegenüberliegenden Gleitring in Kontakt ist. Der Nachteil dieser bekannten Dichtungsanordnung besteht darin, daß die zwei Gleitringdichtungen in Abhängigkeit vom Temperaturniveau wirksam werden, wobei ein Schutz der einen Gleitringdichtung durch die andere Gleitringdichtung nur bei wenigen Betriebszuständen erreicht wird und darüber hinaus die Schmutzteilchen durch eine gesonderte Sperrflüssigkeit entfernt werden.

Bekannt ist weiterhin eine Abdichtung bei einer Misch- und Knetvorrichtung für Gummi und Kunststoffe, wo eine Art Reinigungseinrichtung für die Dichtflächen vorgesehen ist. um diese von dem zu verarbeitenden Kunststoff zu säubern. Dazu wird die Reinigungsflüssigkeit über Kanäle den Dichtflächen zugeführt und wieder abgeleitet, wobei außerdem der eine Gleitring gegenüber der Welle kegelförmig erweitert ist. um das Leckgut aus dem entsprechenden Raum besser spülen zu können.

Schließlich ist eine solche Dichtungsanordnung bekannt (US-PS 39 26 443), bei der mehrere Gleitringdichtungen vorgesehen sind, die Cdeitringe aber so ausgebildet sind, daß jeweils eine harte mit einer weichen Oberfläche in Kontakt ist. Der Nachteil besteht darin, daß durch eine erhöhte Reibung diese Dichtungsanordnung einen hohen Verschleiß aufweist und somit eine sichere Dauerdichtung nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der bekannten Art so auszubilden, daß unabhängig von einer Sperrflüssigkeit bei allen Betriebszuständen durch die abzudichtende Flüssigkeit selbst Feststoffteilchen von den Dichtflächen abgehalten werden und dadurch eine Begnadigung der Dichtflächen vermieden und die Lebensdauer der Dichtung erhöht w ird

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) der Spalt durch die abzudichtende Flüssigkeit selbst aufrechterhalten und durch den Flüssigkeitsdruck so eingestellt wird, daß üer Eintritt von in der abzudichtenden Flüssigkeit befindlichen Feststoff teilchen zwischen die Dichtflächen (8a, 9a) verhindert wird,

b) daß bei der zweiten Gleitringdichtung(15;9,10)die harten Dichtflächen des einen Gleitringes (9, 10) mit den weichen Dichtflächen des anderen Gleitringes (15) in flüssigkeitsundurchlässigem Dichtkontakl zusammenwirken,

c) daß die zweite Gleitringdichtung (15; 9, 10) zwei

Dichtflächen {96, iOb)aufweist, von denen eine (9b) an die stirnseilig ausgebildete Dichtfläche (8a, 9a) der ersten Gleitringdichtung (8, 9) angrenzt und in einem Winkel zu dieser verläuft, so daß sie sich überwiegend in axialer Richtung erstreckt, und die andere Dichtfläche (\0b) dieser zweiten GIei»ii«gdichtung (15; 9,10) an deren ersteren Dichtflächen (9b) angrenzt und als Stirndichtung ausgebildet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ,ΐ!'ΐ d^n Ansprüchen 2 bis4.

Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, daß durch die erste hart/hart-Kombination von Dichtflächen, die bei allen Zuständen einen konstanten Abstand der beiden Ringelemente zueinander einhalten, das Eindringen von festen Teilchen in die Dichtung verhindert wird, wobei dann die eigentliche Abdichtung durch die nachgeordnete hart/weich-Kombination erfolgt. Durch diese Maßnahme läßt sich die Lebensdauer einer derartigen Dichtung erheblich erhöhen, wobei ein »o Beschädigen der Dichtflächen verhindei t 'vird.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine derartige Dichtungsanordnung als Hälfte eines Längsschnittes dargestellt.

In einem Gehäuse 2 verläuft eine Welle I einer Maschine, wobei angenommen wird, daß es sich um eine Zentrifugalpumpe handelt und sich die Welle 1 nach links erstreckt, wie in der Zeichnung gezeigt, und zwar w in eine Pumpenkammer, wo sie mit einem Gebläserad der Pumpe verbunden ist, während nach rechts zu ein Antriebsrad vorgesehen ist. Wenn die Pumpe in Betrieb ist. enthält die Pumpenkammer Flüssigkeit unter Druck, und die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 3 « verhindert ein Durchsickern der Flüssigkeit zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2.

Die Dichtungsanordnung 3 ist an einem Flansch 4 montiert, der mit dem Gehäuse 2 verschraubt ist. Der Flansch 4 bildrt einen Rahmen für die Festlegung der ίο feststehenden Teile der Dichtungsanordnung 3. während die umlaufenden Teile derselben an einer Buchse 5 festgelegt werden, die mit Hilfe eines Kragens 6 an der Welle 1 befestigt ist. Die Abdichtung der Buchse 5 gegenüber der Welle 1 erfolgt mittels eines großen « O-Ringes 7. Die Dichtungsanordnung r eist einen ersten umlaufenden Gleitring 8 auf, der aus Hartstahl gefertigt ist und mit einem Flansch Sa verdübelt ist. der seinerseits aus einem Stück mit der Buchse 5 gefertigt wurde, und ferner einen feststehenden Gleitring 9. der ebenfalls aus >o Hartstahl besteht. Der Gleitring 9 ist mit einem Stahlzwischenring 10 verdübelt. Eine flexible Membrane 11 ist dichtend in eine Nut 10a in den Zwischenring 10 eingesetzt, und dieser ist mit Hilfe eines Stiftes 12 mit dem Flansch 4 verbinden, um ihn gegen Verdrehung '5 festzulegen. Der Stift 12 ist in Achsrichtung in einem Ring 13 verschiebbar, der mit dem Flansch 4 mit Hilfe von Schrauben 14 verbunden ist. so daß die Membrane 11 zwischen dem Zwischenring und dem Flansch 4 eingespannt ist. F.s sind also der Zwischenring 10 mit <>o dem Glcitring 9 gegenüber der Welle 1 axial beweglich, können aber nicht mit der Welle umlaufen.

Die axial einander gegenüberliegenden Dichtflächen Sa und 9a der Glcitringc 8 und 9 stoßen die Widerlager gegeneinander und bilden so ein Hindernis für das Durchtreten von Flüssigkeit von außen her durch diese Ringe, d. h. also von der Pumpenkammer in das Innere der Ringe. Der Anpreßdruck wird durch die Membrane Il verursacht, wie aus der Zeichnung entnommen vi ei den kann, und ist so groß, daß der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer eine Art Keilwirkung der Membrane hervorruft. Diese Rückkräfte verursachen eine axiale Ausdehnung der Membrane und drücken dadurch den Zwischenring 10 und den Gleitring 9 nach links, wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist

Der Oberflächendruck an der ersten Dichtung, also zwischen den Dichtflächen 8a und 9a ist so groß, daß irgendwelche in der Flüssigkeit der Pumpenkammer vorhandenen festen Teilchen nicht in das Innere der Gleitringe 8 und 9 gelangen können, auch dann nicht, wenn ein gewisser Teil der Flüssigkeit durchsickert, was zu einer Art Schmierung der gehärteten Flächen führt.

Die Flüssigkeit, die in das Innere der Gleitringe 8 und 9 einsickert, wird durch eine zweite Gleitringdichtung aufgenommen, welche in ringförmige.. Ausnehmungen zwischen dem Gleitring 9 der Buchse 5 und dem Flansch 5a eingearbeitet sind. Bei der Dichtungsanordnung weist die zweite Gleitringdichtung zwei Gleitringe auf. doch kann man auch mit einem Gleitring gegebenenfalls auskommen. Der erste Gleitring 15 wird durch eine Faserpackung herbeigeführt, die mit der Buchse 5 umläuft und folglich auch mit der Welle 1, wobei diese Dichtung eine relativ weiche Dichtoberfläche aufweist, während die ringförmige Dichtfläche 106 an dem Zwischenring 10 anliegt, ebenso auch eine innere kreisnngförmige Dichtfläche 9b des Gleitringes 9. Eine weitere zweite Gleitringdichtung wird einerseits durch den Gleitring 16 als Kohlering, der mittels eines Bolzens 17 mit der Buchse 5 verbunden ist, und andererseits mit der Dichtfläche 106 des Gleitringes 15 gebildet sowie mit der äußeren Fläche der Buchse 5. Es ist festzuhalten, daß der Zwischenring 10 in Berührung mit dem Gleitring 16 durch die axial wirkenden Kräfte der Membrane 11 gehalten wird. Wenn also die Maschine läuft, werden feste Teilchen, die in der Flüssigkeit enthalten sind, die in der Pumpenkammer auftreten, mit einer durchsickernden Flüssigkeit zwischen die Dichtungsflächen 8a und 9a gelangen können und ein Durchsickern von der Kammer der gereinigten Flüssigkeit wird durch zwei Sätze zweiter Dichtungen verhindert, die durch den Gleitring 15 als Faserpackung in den Zwischenring 10 bzw. dem letzteren und dem Gleitring 16 gegeben ist.

Die Dichtungsanordnung kann sehr einfach ausgebaut werden um sie zj säubern oder einzelne Teile zu ersetzen, indem man den Flansch 4 losschraubt und den Zwischenring 10 löst. Die ^anze Anordnung kann dann axirl ve ι cer Welle 1 abgezogen werden.

Soweit in der Beschreibung der Ausdruck »hart« für gewisse Materialien gebraucht wurde, so ist eir.e solche Härte gemeint, die gleich oder größer ist als das Weichheitsende de.- Rockwell C-Skala. d. h. etwa 82 in der Rockwell BSItala. Zu dieser Materialien gehört auch Messing, ebenso wie Hartstahl, wie vorstehend bereits angegeben, und aber auth Keramik. In jedem Fall muß das jeweils einander gegenüberliegende Paar harter Flächen von gleichem Material sein, oder aus Materialien, die eine ähnliche Härte aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Spalts zwischen einer rotierenden Welle und einer Gehäusebohrung, wobei eine erste, radial äußere, "· stirnseitig wirkende Gleitringdichtung und radial innerhalb dieser wenigstens eine zweite Gleitringdichtung vorgesehen sind und jede dieser Gleitringdichtungen aus Gleitringen gebildet ist, die an der Welle bzw. an der die Bohrung umgebenden "' Gehäuswand flüssigkeitsdichtend und jeweils verdrehfest angebracht sind, und die Gleitringe an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten mit zusammenwirkenden Dichtungsflächen versehen sind, wobei die Gleitringe der ersten Gleitringdichtung ■·» aus harten Werkstoffen bestehen, und zwischen den Dichtflächen der ersten Gleitringdichtung durch Flüssigkeitsd-uck ein Spalt aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß

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a) der St/alt durch die abzudichtende Flüssigkeit selbst aufrecht erhalten und durch den Flüssigkeitsdruck so eingestellt wird, daß der Eintritt von in der abzudichtenden Flüssigkeit befindlichen Feststoffteilchen /wischen die Dichtflä- « chen (8a. 9a) verhindert wird.

b) daßbeiderzweitenGleitringdichtung(15;9,10) die harten Dichtflächen des einen Gleitringes (9, 10) mit den weichen Dichtflächen des anderen Gleitrings (15) in flüssigkeitsundurchlässigem ^Jl) Dichtkoptakt zusammenwirken.

c) daß die zweite Gleitringdichtung (15; 9,10) zwei Dichtflächen (9b, iOb) a-rweist. von denen eine (9b) an die stirnse.tig ausgebildete Dichtfläche (8a. 9a) der ersten GIe ringdichtung (8, 9) ^Ji angrenzt und in einem Winkel zu dieser verläuft, so daß sie sich überwiegend in axialer Richtung erstreckt, und die andere Dichtfläche (Wb) dieser zweiten Gleitringdichtung (15; 9, 10) an deren ersteren Dichtfläche (9b) angrenzt und als Stirndichtung ausgebildet ist.