DE2435562C2

DE2435562C2 - Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE2435562C2
Application number: DE2435562A
Authority: DE
Inventors: Harry Worcester Mass. Boghosian; Samuel S. West Boylston Mass. Rickley
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1973-07-30
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1983-03-24
Also published as: FR2239627A1; BE818204A; SE404837B; CA1040176A; SE7409773L; FR2239627B1; GB1472989A; DE2435562A1; IT1016998B; US3833273A; JPS5345870B2; JPS5043355A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Labyrinthdichtung, insbesondere für Zapfenlager von Walzwerkswalzen, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Labyrinthdichtung für Zapfenlager von Walzwerkswalzen der eingangs genannten Gattung (Prospekt »Morgoil« der Firma Siemag, Siegener Maschinenbau GmbH, Dahlbruch/Westfalen, Januar 1961, Abbildung A) ist das drehfest mit dem Walzenzapfen verbundene Dichtungselement als elastischer Dichtungsring ausgebildet, der zwei in verhältnismäßig großem Abstand voneinander liegende elastische Dichtungslippen aufweist, die beidseits des auf der Außenfläche des feststehenden Dichtungselementes befindlichen Flansches auf dem Dichtungselement aufliegen, um axiale Verschiebungen des Walzenzapfens gegenüber dem feststehenden Teil des Zapfenlagers zu ermöglichen, ohne daß der am feststehenden Dichtungselement befindliche Flansch die elastischen Dichtungslippen der Labyrinthdichtung berühren und dadurch beschädigen kann. Auf diese Weise ist zwar eine begrenzte Verschiebbarkeit zwischen den beiden Dichtungselementen der Labyrinthdichtung möglich, jedoch ist der für die gegenseitige axiale Verschiebbarkeit gewonnene Raum begrenzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die beiden elastischen Dichtungslippen verhältnismäßig weit voneinander entfernt sind, wodurch deren Dichtwirkung beeinträchtigt wird, denn bei Labyrinthdichtungen ist die Dichtwirkung um so besser, je näher die Dichtungslippen aneinander liegen.

Bei einer ebenfalls bekannten Labyrinthdichtung für das Laufrad einer Dampfturbine (GB-PS 9 33 618) ist ein gespaltener, im Querschnitt im wesentlichen U-förmiger Dichtring an der Innenwand eines Gehäuses anliegend vorgesehen, in den radiale Flansche an den Schaufeln des Turbinenrades eingreifen, um mit axial gegeneinander gerichteten Dichtkanten zusammenzuwirken. Dieser Dichtring ist axial verschiebbar im Gehäuse gelagert, damit die axial gegeneinander gerichteten und mit den beiden Seiten des Flansches zusammenwirkenden Dichtkanten des Dichtringes unter Einfluß von Wärmedehnungen nicht einseitig verschleißen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Labyrinthdichtung der eingangs genannten Gattung auch größere axiale Verschiebungen der Walzenzapfen gegenüber dem feststehenden Teil des Zapfenlagers zuzulassen, ohne daß die Abdichtwirkung der Labyrinthdichtung beeinträchtigt würde oder sogar Teile der Labyrinthdichtung zerstört werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung hat drei in axialer Richtung relativ gegeneinander verschiebbare Teile, nämlich ein drehfest mit dem Walzenzapfen verbundenes inneres Dichtungselement, ein mit dem feststehenden Teil des Zapfenlagers verbundenes und daher nicht drehbares äußeres Dichtungselement, die beide aus starrem Material wie Metall bestehen können, und ein«™ zwischen diesen angeordneten Dichtungsring, der mit Gleitsitz derart an dem einen Dichtungselement angeordnet ist, daß er in axialer Richtung gegenüber diesem Dichtungselement verschoben werden kann, damit seine den radialen Flansch des anderen Dichtungselementes übergreifenden schenkelartigen Dichtungslippen stets in praktisch gleichbleibendem Abstand dicht neben den Außenflächen dieses Flansches auf dem anderen Dichtungselement aufliegen, gleichgültig wie die relative Position der beiden Dichtungselemente der Labyrinthdichtung ist. Dieser elastische Dichtungsring verbleibt also praktisch stets in seiner den starren hochstehenden Flansch des anderen Dichtungselementes übergreifenden Position, auch wenn sich der drehfest mit dem Walzenzapfen verbundene Teil der Labyrinthdichtung axial gegenüber dem feststehenden Teil der Labyrinthdichtung verschiebt.

Es ist dabei gleichgültig, ob der elastische Dichtungsring am drehbaren Teil und der von diesem übergriffene Flansch am feststehenden Teil der Labyrinthdichtung oder umgekehrt angeordnet ist.

Ist die Fläche, auf der der elastische Dichtungsring mit Gleitsitz aufliegt, poliert, so ist eine absolut dichtende Anlage an dieser Oberfläche gewährleistet bei gleichzeitiger guter axialer Verschiebbarkeit. Die dichtende Anlage kann noch dadurch verbessert werden, daß in den elastischen Dichtungsring ein einstückiges Verstärkungselement aus Metall eingelegt wird.

Während bei der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung die beiden Dichtungslippen nahe aneinanderliegen können, haben die anderen ineinandergreifenden Teile der Labyrinthdichtung einen ausreichenden axialen Abstand, um alle möglichen Relativbewegungen zwischen dem Walzenzapfen und dem feststehenden Teil des Zapfenlagers ausgleichen zu können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Zapfenlagers einer Walzwerkswalze mit eingebauter

Labyrinthdichtung und

F i g. 2 einen Längsschnitt wie in F i g. 1, wobei jedoch der Walzenzapfen aus seiner in F i g. 1 dargestellten mittleren Position axial verschoben ist.

In der Zeichnung ist eine Walze 10 und ein Walzenzapfen 12 mit einem konischen Zwischenteil 14 angedeutet Eine Lagerhülse 16 umgibt den Walzenzapfen 12 und ist mit diesem drehfest verkeilt Sie steckt drehbar in einer feststehenden Buchse 18, welche in einem feststehenden Zapfenlager 20 gehalten ist Die Buchse 18 -snd das Zapfenlager 20 werden nachfolgend als Zapfenlageranordnung 22 bezeichnet

Das Zwischenteil 14 des Walzenzapfens 12 ist von einem inneren Dichtungselement 24 sowie einem äußeren Dichtungselement 26 umgeben, die miteinander zusammenwincen. Das innere Dichtungselement 24 weist einen Ring 25, einen Abstandsring 28 mit einteilig angeformter Dichtung 30, einen Dichtungsring 32 und einen Haltering 34 auf. Eine Anzahl Schrauben 36 erstreckt sich durch die Teile 25,28,30,32 und 34 und ist in das innere Ende der Lagerhülse 16 eingeschraubt Die das innere Dichtungselement 24 bildenden Teile drehen sich daher mit dem Walzenzapfen 12 und der Lagerhülse 16. Das äußere Dichtungselement 26 ist mit dem inneren Ende des Zapfenlagers 20 verbunden. Eine Lippendichtung 38 ist an einem äußeren Dichtungsring 39 angebracht, der seinerseits am inneren Ende des Dichtungselementes 26 festgelegt ist. Die Lippendichtung 38 legt sich dichtend gegen die Stirnseite 40 der Walze 10.

Der Ring 25 des inneren Dichtungselementes 24 ist mit einem radialen Flansch 41 und einem zylindrischen Ansatz 42 versehen, der sich koaxial zur Drehachse des Walzenzapfens 12 erstreckt und eine polierte Außenfläche 44 hat.

Ein Dichtungsring 46 wird von dem zylindrischen Ansatz 42 gehalten. Er hat einen allgemein U-förmigen Querschnitt mit seitlichen, im Abstand voneinander sich radial nach außen erstreckenden Dichtungslippen 48 und 50, die über einen mittleren Quersteg 52 verbunden sind. Der Dichtungsring 46 ist aus flexiblem Material geformt, wobei der Quersteg 52 durch einen eingebetteten, einteilig geformten metallischen Ring 54 verstärkt ist. Die Innenfläche 58 des Dichtungsringes 46 sitzt derart auf der polierten Oberfläche 44, daß eine wirksame Abdichtung gegeben ist und dennoch der Dichtungsring 46 entlang dem zylindrischen Ansatz 42 verschoben werden kann.

Das äußere Dichtungselement 26 hat einen inneren und einen äußeren Ring 60 und 62, eine eine Stirnnut 66 überlappende Lippe 64 und einander gegenüberliegende, sich radial erstreckende Flansche 68 und 70. Der Dichtungsring 32 ist mit einem radialen Abschnitt 71 und einem zylindrischen Abschnitt 72 versehen, der in einer radial nach außen geführten Lippe 74 endet.

Im Betrieb wird kontinuierlich Schmieröl der Lagerfläche 76 zwischen der Lagerhülse 16 und der feststehenden Buchse 18 zugeführt. Das Schmieröl tritt bei 78 aus und wird danach in einem Raum 80 gesammelt, von wo es zur Wiederverwendung abgelassen wird. Auf die Walze 10 wird Kühlwasser oder ein Schmier- bzw. Gleitmittel geleitet, so daß die Außenflächen der Dichtung und der Zapfenlageranordnung 22 einer Mischung aus Gleitmittel, Kühlwasser, Walzzunder, Schmutz usw. ausgesetzt werden. Daher muß das Schmieröl im Lager eingeschlossen und zusammen mit der Lagerfläche 76 gegen die vorgenannten Verunreinieuneen isoliert werden.

Die zu diesem Zweck vorgesehene Labyrinthdichtung hat einen äußeren Abschnitt 90a, 90a' einen mittleren Abschnitt 9OZ? und einen inneren Abschnitt 90c 90c'. Der äußere Abschnitt 90a, 90a' ist von dem äußeren Dichtungselement 26, den Teilen 71, 72 und 74 des Dichtungsrings 32, dem Ende der polierten Oberfläche 44 und der Dichtungslippe 48 des Dichtungsringes 46 begrenzt Der mittlere Abschnitt 9OZ? ist von einem Flansch 70 auf dem inneren Ring 60 dos Dichtungselementes 26 und den Innenflächen der Dichtungslippen 48, 50 sowie des Querstegs 52 des Dichtungsnnges 46 begrenzt. Schließlich ist der innere Abschnitt 90c, 9Ot-' von der Dichtungslippe 50 des Dichtungsnnges 46, dem inneren Ende der polierten Oberfläche 44, dem radialen Flansch 41, dem äußeren Ende der Lagerhülse 16 und der Buchse 18, dem Zapfenlager 20 und dem äußeren Dichtungselement 26 einschließlich der Lippe 64 und der Stirnnut 66 begrenzt

Das bei 78 aus dem Spalt der Lagerfläche 76 austretende Schmieröl wird im Raum 80 gesammelt und kann wegen der Abdicht wirkung der den Abschnitt 90c, 90c' der Labyrinthdichtung bildenden Komponenten nicht aus dem Lager austreten. Die den Abschnitt 90a, 90a' der Labyrinthdichtung begrenzenden Teile stellen sicher, daß Verunreinigungen, die von der Lippendichtung 38 durchgelassen werden, nicht in das Innere des Lagers gelangen. In diesem Abschnitt eingedrungene Verunreinigungen werden gelegentlich durch eine Ablaßöffnung 94 entfernt.

Die den mittleren Abschnitt 90Z> der Labyrinthdichtung begrenzenden Teile stellen sicher, daß über den Flansch 41 übertretendes Schmieröl in den Raum 80 zurückgeleitet wird und daß Verunreinigungen, die in den oberen Bereich des Abschnittes 90a' gelangen, zurückgeführt werden, damit man sie durch die Ablaßöffnung 94 entfernen kann.

Zwischen bestimmten Teilen der Labyrinthdichtung ist ein deutlicher axialer Abstand vorhanden. Dies gilt im einzelnen für den axialen Abstand zwischen dem Flansch 68 und dem radialen Abschnitt 71 des Dichtungsringes 32; zwischen der Lippe 74 am Dichtungsring 32 und der in axialer Richtung gegenüberliegenden Innenfläche des äußeren Dichtungselementes 26 und des äußeren Dichtungsringes 39; und zwischen dem Flansch 41 des inneren Dichtungselementes 24 und dem äußeren Ende der feststehenden Buchse 18 sowie der Dichtungslippe 50. Dieser deutliche axiale Abstand erlaubt axiale Bewegungen des Walzenzapfens 12 und der sich hiermit drehenden Teile gegenüber der

so feststehenden Zapfenlageranordnung 22 und den mit dieser verbundenen Teilen. Der axiale Abstand zwischen den den mittleren Abschnitt 90i> der Labyrinthdichtung begrenzenden Teilen, speziell zwischen dem Flansch 70 und den Dichtungslippen 48 sowie 50, ist klein im Vergleich zu dem oben beschriebenen axialen Abständen der anderen Teile, doch behindert dieser kleine Abstand nicht beträchtliche axiale Bewegungen des Walzenzapfens 12, da der Dichtungsring 46 entlang der Oberfläche 44 gleiten kann. Die Gleitfähigkeit des Dichtungsringes 46 auf dem zylindrischen Ansatz 42 des inneren Dichtungselementes 24 ist vorteilhaft, da sie große axiale Bewegungen des Walzenzapfens 12 gegenüber der Zapfenlageranordnung 22 zuläßt, ohne daß Zerstörungen zwischen dem Flansch 70 des äußeren

b5 Dici.iungselementes 26 und den Dichtungslippen 48 sowie 50 des Dichtungsringes 46 möglich sind. Dies ist in Fig.2 dargestellt, wobei das innere Dichtungselement 24. das drehfest mit dem WalzenzaDfen 12 und seiner

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Lagerhülse 16 verbunden ist, in durchgezogenen Linien Labyrinthdichtungen bildenden Dichtungslippen vorge-

axial bis zum extremen linken Ende verlagert gezeich- sehen ist.

net ist, während die extreme rechte Lage in strichpunk- Der Dichtungsring 46 muß nicht aus flexiblem

tierten Linien bei 24' angedeutet ist. Diese maximale Material geformt sein. Er kann entweder vom ersten

mögliche Verlagerung, die in Fig. 2 schematisch mit ^r> Dichtungselement 24 oder vom zweiten Dichtungsele-

»d« bezeichnet ist, ist weit größer als diejenige, die bei ment 26 getragen sein. Das Labyrinth muß nicht in eine

herkömmlichen Labyrinthdichtungen möglich ist, da Anzahl von Abschnitten unterteilt sein. Vielmehr genügt

deren Verlagerung auf den axialen Abstand begrenzt ist, es auch, wenn es nur den teilweise vom Dichtungsring 46

der zwischen den zusammenwirkenden und die begrenzten Abschnitt aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Labyrinthdichtung, insbesondere für Zapfenlager von Walzwerkswalzen, mit zwei miteinander zusammenwirkenden Dichtungselementen, von denen eines mit dem Walzenzapfen drehfest und dichtend verbunden und das andere am feststehenden Teil des Zapfenlagers befestigt ist, wobei das feststehende Dichtungselement einen radialen starren Flansch und das drehbare Dichtungselement ι ο zwei im Abstand voneinander liegende elastische Dichtungslippen aufweist, die beidseits des Flansches auf der Außenfläche des feststehenden Dichtungselementes aufliegen und mit diesem und dem Flansch eine ineinandergreifende Labyrinthdichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Dichtungselement (24) einen am drehbaren Teil (16) des Zapfenlagers (20) befestigten Ring (25) aus starrem Material mit einem zylindrischen Ansatz (42) aufweist, dessen Außenfläche (44) im Abstand von dem starren Flansch (70) liegt und einen die den Flansch (70) übergreifenden Dichtungslippen (48, 50) aufweisenden einteiligen elastischen Dichtungsring (46) drehfest, jedoch axial verschiebbar trägt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (44) des Ansatzes (42) poliert ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den elastischen Dichtungsring (46) ein einstückiges Verstärkungselement (54) aus Metall eingebettet ist.