DE2720135C3

DE2720135C3 - Spalt- bzw. Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE2720135C3
Application number: DE2720135A
Authority: DE
Inventors: Peter 8501 Heroldsberg Buzek; Helmut 8500 Nuernberg Skirlo
Original assignee: Georg Mueller Kugellagerfabrik KG
Current assignee: Skirlo Helmut 8500 Nuernberg De
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1980-09-25
Also published as: FR2389814A1; DE2720135B2; JPS53140449A; GB1589804A; ES469449A1; IT7821668V0; IT1095340B; IT7822815A0; BR7802804A; JPS55137758U; DE2720135A1

Description

Die vorliegende Hrfindung betrifft eine Spalt- beziehungsweise Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihren einander zugekehrten Begrenzungsflächen /ur Bildung eines annähernd /ickzackförmigen Dichtspaltes ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei der zickzackförmige Dichtspalt in axialer Richtung der Ringe derart verlauft, daß der Beginn des Dichtspaltes auf der einen Bordseite der Ringe einen größeren radialen Abstand von der Ringachse hat als das Ende des Dichtspaltes auf der anderen Bordseite der Ringe und der Innenring eine Folge jeweils gleichmäßig absteigender längerer Profilabschnitte und gleichmäßig insteigender kürzerer Profilabschnitte aufweist.

Eine Labyrinthdichtung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 46 901 bekannt, dient hier aber lediglich dazu, einen Druckbehälter, welcher eine Flüssigkeitsdichtung enthält, mit derAußenatmosphäre zu verbinden, stellt also lediglich eine Drosselstelle für entweichende Gase dar. Eine Beaufschlagung mit flüssigen oder festen Medien findet nicht statt.

Aus der DE-OS 16 50 083 sind Spalt- beziehungsweise Labyrinthdichtüngen bekannt, die aus einem Außen- und einem innenring bestehen, weiche an ihren einander zugekehrten, gleichförmig ausgebildeten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspaltes profiliert sind, wobei der Außenring im mittleren Bereich seiner Mantelfläche mindestens eine radiale Durchbrechung aufweist. Derartige Dichtungen besitzen gegenüber schleifenden Dichtungen den Vorteil, daß weder Erwärmung noch Verschleiß auftritt, da zwischen den beiden rotierenden Ringen keine Berührung stattfindet. Aufgrund der vorgesehenen radialen Durchbrechungen sind derartige Dichtungen auch dann noch weitgehend wirksam, wenn beim Auftreffen von unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahlen Flüssigkeit in den Dichtungsspalt eindrirgt, da

ίο diese Flüssigkeit durch die radialen Durchbrechungen zumindest weitgehend ausgeschleudert wird.

Die bisher bekannt gewordenen Labyrinthdichtungen haben jedoch den Nachteil, bei sehr starker Flüssigkeit·;-beaufschlagung keine zuverlässige Abdichtung zu gewähr leisten und das Durchwandern von Flüssigkeit durch den Dichtungsspalt nicht zuverlässig zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Dichtung der eingangs beschriebenen Art zum Herstellen einer einbaufertigen Dichtung der Außenring eine dem Innenring entsprechende Profilierung aufweist, wobei der absteigende Profilabschnitt unmittelbar in den ansteigenden Übergent. die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitte eine breitere Ringfläche darstellen als die axialen Projektio-

jo nen der sich anschließenden ansteigenden Profilabschnitte, gesehen in Richtung des Leckweges, und daß die Profilierung des Außenringes formschlüssig in die Profilierung des Innenringes eingreift.
Die erfindungsgemäße Dichtung, die an der Abdichtstelle so eingebaut werden muß, daß die Bordseite der Ringe mit dem größeren radialen Abstand des Dichtspalts zur Ringmitte dem Medium zugewandt ist. gegen das jeweils abgedichtet werden soll, hat den Vorteil, auch bei sehr starker Flüssigkeitsbeaufschlagung eine zuverlässige Abdichtung /ti gewährleisten, da einerseits durch spanabhebende oder spanlose Herstellung des Innen und Außenringes eine exakte Einstellung'des jeweils erforderlichen engen Dichtspalts möglich ist und andererseits durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung des Dichtspalts eine besondere wirksame Abdichtung gegen aufprallende Flüssigkeiten insofern gewährleistet ist. als diese Flüssigkeit bei der in Betrieb befindlichen, daß heißt rotierenden erfindungsgemaßen Dichtung »U Abdichtmedium wirk sam wird. Diese überraschende Tatsache erklärt sich folgendermalten:

Während des Betriebes der erfindungsgemäßen Dichtung dringt Flüssigkeit in einem Ausmaß, das von der Fngo des Dichtspaites. der Anzahl und Form der zick/ackformigen Stufen und von dem Druck der aufprallenden Flüssigkeit abhängt und entsprechend diesen Faktoren regulierbar ist, in den Dichtspalt ein. Hierbei stellt sich hinsichtlich des Ausmaßes des Eindringens der Flüssigkeit ein Gleichgewicht ein, da dem Eindringen der Flüssigkeit die Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die in den einzelnen zickzackförmigen Stufen jeweils einen geschlossenen Flüssigkeitsring bildet und sich infolge der unterschiedlichen radialen Flankenlängcn der Dichtspaltstufen sich addierende Druckkomponenten entgegen dem weiteren Eindringen von Flüssigkeit aufbauen, wobei jedoch gegenüber bekannten Spaltdichtüngert die DichtUrtgsfeibung Verringert ist. Die Flüssigkeit fließt somit in den Dichtraum

zurück, und den die Diclustelle durchströmenden Gasen und Dämpfen steht weiterhin eine vorteilhafte wirksame, mehrstufige gasdichte Sperre gegenüber. Die Enge und der Verlauf des Dichtspaltes wird, wie bereits erwähnt, in Abhängigkeit von der Viskosität und dem Druck der Flüssigkeit gewählt, gegen die die Dichtung jeweils wirksam werden muß. Wie der Fachmann weiß, wird dabei der Dichtspalt um so enger gewählt, je größer der Druck der aufprallenden Flüssigkeit ist und je langsamer die Dichtung im Betrieb rotiert. Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wird somit entgegen der sich aufdrängenden Annahme, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung des Dichtspaltes mit teilweisem Gefälle von außen zum ab?udichtenden Raum hin das Eindringen von Flüssigkeit in den abzudichtenden Raum unter der Wirkung der Schwerkraft erleichtert wird, tatsächlich die Dichtwirkung durch diese erfindungsgemäße Anordnung des Dichtspaltes gegenüber der herkömmlichen Labyrinthdichtung mit horizontalem zickzackförmigem Verlauf des Dichtspaltes wesentlich verbessert Als weiter vorteilhaft ergibt sich, daß im Stillstand die in die Dichtung eingedrungene Flüssigkeit nahezu vollständig ausschließlich in den Dichiraum zurückläuft.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der nicht rotierende Ring eine axiale zum Dichtraum hin offene Abflußnut ?uf. Mit Dichtraum wird dabei der Raum an der Seite der Dichtung bezeichnet, die das Medium enthält, gegenüber dem abgedichtet werden soll.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung können Innenring und Außenring aus Metall oder Kunststoff bestehen, wobei Außenring und Innenring spanlos, beispielsweise durch Spritzguß, oder spanabhebend, beispielsweise durch Drehen, hergestellt werden können. Die Vereinigung von innenring und Außenring kann im Falle der Verwendung von Metallringen derart erfolgen, daß der Außenring durch Erwärmung derart vergrößert wird, daß der Innenring eingelegt werden kann. Nach erfolgter Abkühlung sind beide Ringe dann formschlüssig miteinander verbunden. Im Falle der Verwendung von Kunststoffringen werden Kunststoffe verwendet, die durch elastische Verformung eine Vereinigung von Innennng und Außenring erlauben. Besonders bewährt hat sich eine Kombination aus Metallinnenrmg und elastisch verformbarem Kunst stoffaußonring. leder Fachmann ist in der Lage, aufgrund der Medien, gegenüber denen jeweils abge dichtet werden soll, geeignete Materialien anzuwenden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch ohne weiteres möglich, den Außenring aus zwei halbkreisförmigen Teilen herzustellen, die durch Steckverbindungen oder durch einen umschließenden Befestigungsring zu einem geschlossenen Ring vereinigt werden können. Auf diese Weise ist die Vereinigung von Innenring mit Außenring problemlos möglich.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben

Dabei zeigen die F i g. 1 bis 3 beispielhafte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Dichtungen im

ίο Schnitt.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Labyrinthdichtung besteht aus einem Innenring 1 und einem Innenring 2, die durch einen im wesentlichen zickzackförmigen Dichtspalt 3 voneinander getrennt sind. Der im wesentlichen zickzackförmig verlaufende Dichtspalt hat dabei bei seiner Öffnung 4 auf der einen Bordseite einen geringeren radialen Abstand r4 von der Ringmitte als bei seiner öffnung 5 auf der anderen Bordseite der Ringe r5. Bei der in Fig. I dargestellten Ausführungsfürm verläuft der zickzackförmige Dichtspalt in einer Folge jeweils gleichmäC^t-T absteigender Profilabschnitte 6 und jeweils gieichmäbige r aufsteigender Profilabschnitte 7 von der einen Bordseite zur anderen Bordseite der Ringe. Dabei stellen die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitte 6 eine breitere P'ngfläche a6 dar als die axialen Projektionen a 7 der jeweils sich anschließenden aufsteigenden Profilabschnitte 7, gesehen in Richtung des Verlaufes des Dichtspiltes von der Bordseite mit größerem

ίο Abstand des Dichtspalts zur Ringmitte r5 zur inderen Bordseite mit geringerem Abstand des Dichtspalts von der Ringmitte/·4.

Die in F i g. 2 veranschaulichte Ausführungsform der Labyrinthdichtung weist im Außenring 2 eine radiale Durchbruchsoffnung 8 auf. Diese Ausführungsform ist besonders gut geeignet bei sehr hoher Flüssigkeitsbeaufschlagung, da hier etwa in den Dichtspalt eingedrungene Flüssigkeit, die nicht durch Herausschleudern unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wieder entfernt wird, aus dem Dichtraum abfließen kann. Außer bei hoher Flüssigkeitsbeaufschlagung wird dies immer dann wirksam, wenn die Dichtung mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, was beispielsweise bei Anlaufen und Auslaufen der Fall ist. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform wird praktisch so eingebaut, daß die radiale Durchbruchsöffnung sich an der tiefsten Stelle befindet.

Die in F ι g. 3 dargestellte Ausfuhrungsform weist im Außenring eine axiale, zum Dichtraum hin offene Abflußnut (9) auf. Bei dieser Dichtung ist keine Abflußnut in dem Gehäuse erforderlich, in das die Dichtung eingebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Spalt- beziehungsweise Labyrinthdichtung, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, die an ihren einander zugekehrten Begrenzungsflächen zur Bildung eines annähernd zickzackförmigen Dichtspaltes ineinandergreifend profiliert sind und wahlweise rotieren, wobei der zickzackförmige Dichtspalt in axialer Richtung der Ringe derart verläuft, daß der Beginn des Dichtspaites auf der einen Bordseite der Ringe einen größeren radialen Abstand von der Ringachse hat als das Ende des Dichtspaites auf der anderen Bordseite der Ringe und der Innenring eine Folge jeweils gleichmäßig absteigender längerer Profilabschnitte und gleichmäßig ansteigender kürzerer Profilabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen einer einbaufertigen Dichtung der Außenring (2) eine dem Innenring (1) entsprechende Profilierung aufweist, wobei der absteigende Profilabschnitt (6* unmittelbar in den ansteigenden Profilabschnitt (7) übergeht, die axialen Projektionen der absteigenden Profilabschnitte eine breitere Ringfläche darstellen als die axialen Projektionen der sich anschließenden ansteigenden Profilabschnitte, gesehen in Richtung des Leckweges, und daß die Profilierung des Außen.inges formschlüssig in die Profilierung des Innenringes eingreift.

2. Dichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der nichtrotierende Ring eine axiale, zum Dichtraum hin offene Abflußnut (9) aufweist.

3. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeni eichnet. daß der Außenring (2) aus elastisch verformbarem Kunststoff und der Innenring (1) aus Mt all bestehen.