DE3249851C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur Abdichtung einer Welle bezüglich eines Gehäuses mit einer federbelasteten Gleitpaarung, die eine ringförmige Stopfbuchsenpackung, die in einem zu einem Deckel hin offenen Sitz einer hermetisch mit der Welle verbundenen Fassung untergebracht ist, sowie einen hermetisch mit dem Gehäuse verbundenen, in Axialrichtung bezüglich des Gehäuses in einem Deckel angeordneten steifen Ring aufweist.

Eine derartige Gleitringdichtung ist aus der GB-PS 6 44 017 bekannt, bei der die Gleitpaarung eine aus drei Ringen bestehende Stopfbuchsenpackung sowie einen steifen Ring aufweist, wobei die Stopfbuchsenpackung in einem starr auf der Welle befestigten Sitz in Form einer Hülse angeordnet ist. Der steife Ring ist axial verschiebbar im Gehäuse angeordnet und durch einen Verschlußring festlegbar und dient als abdichtender Deckel. Zwischen der inneren Stirnwand der Hülse und der Stopfbuchsenpackung sind Federn angeordnet, die die Stopfbuchsenpackung gegen den steifen Ring drücken. Durch eine Axialverstellung des steifen Rings wird die Stopfbuchsenpackung zusammengepreßt und der für die Abdichtung notwendige Berührungsdruck erzielt. Der steife Ring entspricht somit einem Druckdeckel einer normalen radialen Stopfbuchsendichtung und dient einem anfänglichen Anziehen und einem späteren Nachziehen der Ringpackung der Stopfbuchse. Mit dieser bekannten Gleitringdichtung läßt sich über einen längeren Zeitraum keine hinreichend zuverlässige Wellenabdichtung, erreichen, da erstens in der Stopfbuchse unter Einwirkung von Fliehkräften ein Seitendruck erzeugt wird, der zu einer erhöhten Reibung zwischen den Ringen der Stopfbuchsenpackung und der Wandung des Sitzes führen kann und zweitens tritt infolge von Adhäsionskräften zwischen den Ringen der Stopfbuchsenpackung und den angrenzenden Wandungen des Sitzes beim Betrieb der Dichtung eine zusätzliche Verminderung der Axialbeweglichkeit der Stopfbuchsenpackung auf. Diese Effekte bewirken eine unzureichende Zuverlässigkeit beim Betrieb dieser Dichtung. Außerdem sind die Abmessungen der Dichtung infolge der Besonderheiten der Konstruktion sehr groß. Dies ist nicht nur dadurch bedingt, daß für die Stopfbuchse drei Ringe verwendet werden und eine Vorrichtung für eine periodische Axialverschiebung des steifen Ringes erforderlich ist, sondern auch durch die Anordnung von Federn zwischen der inneren Stirnwandung des Sitzes und den Ringen der Stopfbuchse. Die Federn müssen bei beengten Raumverhältnissen eine Kraft erzeugen, die einerseits größer als die Reibungskraft ist und andererseits eine mittlere Gängigkeit aufweisen, die zur Kompensation der unausweichlichen Verringerung der Abmessungen der Ringe der Stopfbuchse in Axialrichtung während des Betriebes dient. Infolgedessen ist es für die Montage der Ringe der Stopfbuchse im Sitz der Hülse erforderlich, die Länge des sich in Arbeitsstellung befindenden freien Abschnitts des geöffneten Endes des Sitzes auf die Größe der mittleren Gängigkeit der Feder zu vergrößern. Durch die relative axiale Bewegung zwischen dem Packungsmaterial und der Fassung, die durch die Federn bedingt ist, besteht die Gefahr, daß ein zusätzlicher Leckageweg eröffnet wird. Durch die geringen Abmessungen der Feder ist deren Kraft so gering, daß ein Nachstellen aufgrund der wegen der Fliehkräfte an der äußeren Wand entstehenden Reibungskräfte im Betrieb zweifelhaft erscheint.

Aus der OS 26 47 016 ist es beispielsweise bekannt, Fassungen für Gleitringe axial verschiebbar anzuordnen.

Aus der SU-PS 9 18 607 ist eine Gleitringdichtung mit einer Gleitpaarung bekannt, in der als Elemente eine ringförmige Stopfbuchsenpackung und ein steifer Ring dienen. Der steife Ring hat die Form einer zylinderförmigen Buchse, die in Richtung der ringförmigen Stopfbuchsenpackung offen ist. Der steife Ring ist abgedichtet und fest auf einer Welle angeordnet. Die ringförmige Stopfbuchsenpackung ist in einer zylinderförmigen Stecköffnung untergebracht, die in der Stirn einer axial beweglichen Fassung ausgeführt ist. Die axial bewegliche Fassung ist in einer zylinderförmigen Öffnung des Gehäusedeckels angeordnet und in Bezug auf diesen abgedichtet. Der Innendurchmesser der zylinderförmigen Außenwandung des Sitzes, d.h. der Wandung mit dem größten Durchmesser, übertrifft den Durchmesser der zylinderförmigen Oberfläche der Fassung, die im Gehäusedeckel angeordnet ist. Um Winkelverschiebungen der axial beweglichen Fassung bezüglich des Gehäusedeckels unter der Einwirkung von Reibungskräften zu verhindern, sind im Gehäusedeckel angeordnete Lenker vorgesehen, die in entsprechende Nuten der axial beweglichen Fassung eingehen. Der Sitz ist so gestaltet, daß der steife Ring in ihn in Richtung längs der Wellenachse mit geringen Radialspielen bis zum Anschlag an die Stopfbuchsenpackung eingehen kann. Der steife Ring überdeckt nahezu den Sitz und füllt ihn fast geschlossen aus, wodurch die Belastbarkeit der Gleitpaarung erhöht werden kann. Diese Gestaltung der Dichtung erfordert jedoch für die regelmäßig durchzuführende Auswechslung der Stopfbuchsenpackung eine ziemlich große Axialverschiebung des Gehäusedeckels sowie der axial beweglichen Fassung, d.h. eine relativ große Bedienungszone. Dies schränkt die Möglichkeit einer breiten Anwendung dieser Dichtung für den Fall ein, wenn minimale axiale Baumaße erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einfachem Aufbau die axialen Abmessungen inklusive der Bedienungszone verkleinert werden können, ohne daß die Zuverlässigkeit der Dichtwirkung vermindert wird sowie daß das Auswechseln der Stoffbuchsen erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.

Dadurch, daß die axial bewegliche Fassung mit der ringförmigen Stopfbuchsenpackung auf der Welle angeordnet ist, werden im Aggregat, in dem die erfindungsgemäße Gleitringdichtung verwendet wird, minimale Achsenabmessungen der Zone erreicht, welche zur Bedienung der Gleitringdichtung nötig sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die axial bewegliche Fassung unter der Einwirkung einer die Rolle eines Ausstoßers spielenden Feder aus dem Gehäuse nach der Abnahme des Deckels des Gehäuses leicht ausschiebbar ist. Das Herausschieben der axial beweglichen Fassung aus dem Gehäuse in Verbindung damit, daß sein Sitz an der Seite des Deckels des Gehäuses offen gestaltet ist, ermöglicht die Vereinfachung der Bedienung, die Herausnahme der abgenutzten und die Aufstellung einer neuen ringförmigen Stopfbuchsenpackung bei minimaler Achsenverschiebung des Deckels des Gehäuses. Das gewährleistet z.B. die Verwendung der vorliegenden Erfindung in den besonders gebräuchlichen Kreiselpumpen gemäß ISO 2858, wo der Achsenabstand, um welchen der Deckel des Gehäuses verschoben werden kann, begrenzt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Reduzie­ rung der Achsenabmessung der zur Unterbringung und Bedie­ nung der Gleitringdichtung erforderlichen Zone die Herab­ setzung der Masse sowie die Erhöhung der Betriebsdaten einer Hydraulikpumpe, Turbine bzw. eines anderen Aggregats ermög­ licht, wo sie verwendet wird.

Außerdem wird die bauliche Gestaltung der Gleitringdichtung vereinfacht, da der steife Ring mit dem Deckel des Gehäuses als ein Ganzes gestaltet werden kann.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf eine Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Gleitringdichtung im Längsschnitt, die zur Abdichtung einer Welle 1 bezüglich eines Gehäuses 2 be­ stimmt ist.

Das Gehäuse 2 besitzt einen in Bezug auf ihn durch ein be­ liebiges bekanntes Verfahren abgedichteten Deckel 3, der senkrecht zur Achse 4 der Welle 1 liegt und in dem eine Mittelöffnung angebracht ist, durch welche die Welle 1 hin­ durchgeht.

Auf dem Deckel 3 des Gehäuses 2 ist ein Ansatz 5 vorge­ sehen, der den Deckel bezüglich der zylinderförmigen Innen­ fläche der Wandung 6 des Gehäuses 2 zentriert. Die Gleit­ ringdichtung enthält eine Gleitpaarung, deren Elemente eine ringförmige Stopfbuchsenpackung 7 und ein steifer Ring 8 sind, die sich im Gehäuse 2 koaxial zur Welle 1 be­ finden.

Auf der Welle 1 ist eine axial bewegliche Fassung 9 aufge­ setzt. In der Fassung 9 ist ein ringförmiger Sitz 10 zur Unterbringung der Stopfbuchsenpackung 7 angebracht, wel­ cher in Richtung des Deckels 3 offen ist. Die Fassung 9 besitzt eine ringförmige Verlängerung 11, die sich auf der Fläche der Welle 1 nach links in der Figur erstreckt. Auf die ringförmige Verlängerung 11 ist eine Feder 12 aufgesetzt, die zur Gewährleistung einer axialen Verschiebung der Fas­ sung 9 bestimmt ist. Mit der einen Stirn stößt die Feder 12 an die Fassung 9, mit der anderen auf ein durch ein belie­ biges bekanntes Verfahren auf der Welle 1 starr fixiertes ringförmiges Teil 13. Die Fassung 9 ist bezüglich der Welle 1 mittels eines Dichtrings 14 abgedichtet, welcher in einer Nut der Fassung 9 montiert ist, die an der Oberfläche der Welle 1 anliegt. In der ringförmigen Verlängerung 11 der Fassung 9 ist eine Längsnut 15 angebracht, in die ein Zylin­ derstift 16 eingreift, der auf der Welle 1 befestigt ist. Der steife Ring 8 geht in den Sitz 10 der Fassung 9 in Richtung längs der Achse 4 der Welle 1 bis zum Anschlag an die Stopfbuchsenpackung 7 ein. Dabei überdeckt der steife Ring 8 nahezu den Sitz 10 der Fassung 9. Der steife Ring 8 ist mit dem Deckel 3 des Gehäuses 2 hermetisch verbunden, er kann mit ihm als ein Ganzes gestaltet sein.

Eine derartige Verbindung der Elemente der Gleitpaarung der Stopfbuchsenpackung 7 mit der Welle 1 und des steifen Rings 8 mit dem Gehäuse 2 ermöglicht die Gewährleistung minimaler axialer Abmessungen der Gleitringdichtung und ihrer Bedie­ nungszone sowie die Vereinfachung ihres Betriebs, da die Feder 12 als ein Element dient, das die Fassung 9 aus dem Gehäuse 2 ausschiebt, wenn der Deckel 3 zur Auswechslung der Stopfbuchsenpackung 7 abgenommen wird. Die Auswechslung der Stopfbuchsenpackung 7 wird auch dadurch erleichtert, daß die Fassung 9 an der Seite des Deckels 3 des Gehäuses 2 offen ausgeführt ist. Die Gestaltung des steifen Rings 8 als ein Ganzes mit dem Deckel 3 ermöglicht die Vereinfachung des Aufbaus der Gleitringdichtung.

Die Oberfläche der Welle 1 kann als eine der Wandungen des Sitzes 10 der axial beweglichen Fassung 9 dienen.

Eine derartige bauliche Gestaltung gewährt die Möglichkeit, auf eine zusätzliche Dichtung zu verzichten, welche die axial bewegliche Fassung 9 bezüglich der Welle 1 abdichtet. Diese Gestaltung ermöglicht außerdem die Verwendung der Gleitringdichtung bei hohen Temperaturen des abzudichtenden Mediums, wenn die Verwendung von Gummi- und Teflonringen zur Abdichtung der axial beweglichen Fas­ sung bezüglich der Welle erschwert ist.

Die Gewährleistung einer minimalen Reibung bei Verschie­ bung der axial beweglichen Fassung 9 ist eine Bedingung für eine normale Arbeit der Gleitringdichtung. Wie Versuche gezeigt haben, wird bei Gestaltung der Gleitringdichtung mit einer Stopfbuchsenpackung 7, die mit der Welle in Be­ rührung steht, in einer Reihe von Betriebszuständen und bei einigen Stoffen eine Verschlechterung der ßeweglichkeit der ringförmigen Stopfbuchsenpackung 7 bezüglich der Welle beobachtet.

Im Sitz der axial beweglichen Fassung kann auch ein Ring untergebracht werden, der auf der Welle 1 frei aufgesetzt ist, wobei die eine Stirn des Ringes am Boden des Sitzes 10 anliegt und die andere Stirnseite einen bestimmten Abstand von der ihr zugewandten Oberfläche des steifen Ringes 8 einhält.

Bei dieser Gestaltung wird die Berührungsfläche der Stopf­ buchsenpackung mit der Welle vermindert, was bei Beibehal­ tung der Größe des spezifischen Drucks der Stopfbuchsen­ packung auf die Welle die Reibungskräfte verringert. Da­ durch wird die Beweglichkeit der axial beweglichen Fassung mit der ringförmigen Stopfbuchsenpackung verbessert. Das erhöht die Zuverlässigkeit und den hermetischen Abschluß der Gleitringdichtung.

Der Boden des Sitzes der axial beweglichen Fassung, der quer zur Achse der Welle liegt, kann als Teil der Oberflä­ che eines Kegels gestaltet werden, dessen Spitze auf der Achse der Welle liegt und dem steifen Ring zugewandt ist. Eine derartige Gestaltung ermöglicht nicht nur die Reduzie­ rung der Berührungsfläche der Stopfbuchsenpackung mit der Welle, sondern auch die Verminderung des spezifischen Drucks in der genannten Berührungsstelle.

Die Verminderung des spezifischen Drucks wird dadurch er­ reicht, daß bei Berührung der kegelförmigen Oberfläche des Bodens der Fassung mit der ringförmigen Stopfbuchsenpackung eine Kraft entsteht, deren eine Komponente radial zur Ober­ fläche der Welle gerichtet ist.

Wird die radial bewegliche Fassung bezüglich der Achse der Welle zentriert, so verringert sich der Verschleiß der an­ liegenden zylinderförmigen Oberflächen des Sitzes der axial beweglichen Fassung und des steifen Rings. Da dieses Zen­ trieren jedoch durch zylinderförmige Wandungen des Sitzes zustandekommt, gibt es eine Berührung zwischen den Wandun­ gen und dem steifen Ring.

Claims (2)

1. Gleitringdichtung zur Abdichtung einer Welle (1) bezüglich eines Gehäuses (2) mit einer federbelasteten Gleitpaarung, die eine ringförmige Stopfbuchsenpackung (7), die in einem zu einem Deckel (3) hin offenen Sitz (10) einer hermetisch mit der Welle (1) verbundenen Fassung (9) untergebracht ist, sowie einen hermetisch mit dem Gehäuse (2) verbundenen, in Axialrichtung bezüglich des Gehäuses (2) in einem Deckel (3) angeordneten steifen Ring (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (9) axial beweglich auf der Welle (1) angeordnet ist, eine ringförmige auf der dem Deckel (3) abgewandten Seite befindliche Verlängerung (11) aufweist, auf die eine Feder (12) aufgesetzt ist, die einerseits an der Fassung (9) und andererseits an einem mit der Welle (1) drehfest verbundenen ringförmigen Teil (13) abgestützt ist und daß in der Verlängerung (11) eine Längsnut (15) ausgeführt ist, in die ein auf der Welle (1) befestigter Zylinderstift (16) eingreift.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) mit dem Deckel (3) des Gehäuses (2) einstückig ausgebildet ist.