DE3301818C2 - Gleitringdichtung - Google Patents

Abstract

Gleitringdichtung mit einem ersten und zweiten Dichtungsbalg, von denen jeder mit einem Ende an einem an der Welle festen Stützkörper dichtend befestigt ist, sich radial außerhalb bzw. innerhalb einer den Gleitring zum Gegenring axial vorspannenden Federanordnung erstreckt und mit dem anderen Ende an einem den Gleitring aufnehmenden Trägerring dichtend befestigt ist, wobei der zweite innere Dichtungsbalg an seinen Enden Ringwülste aufweist, die formschlüssig zwischen Innennuten am Stützkörper bzw. Trägerring einerseits und der Welle andererseits gehalten sind, und der Ringwulst, welcher dem Stützkörper zugeordnet ist, diesen auch gegen die Welle abdichtet.

Description

Die Erfinducg betrifft eine Gleitringdichtung, enthaltend einen axial unbeweglich befestigten Gegenring, einen in Axialrichtung verschiebbaren, am äußeren Umfang vom abzudichtenden Medium beaufschlagten Gleitring, einen mit axialem Abstand vor der Gleitfläche des Gegenringes und koaxial zur abzudichtenden Welle angeordneten ringförmigen Stützkörper, eine durch Formschluß wirkende Drehmomentübertragungseinrichtung vom Stützkörper zum Gleitring, eine am Stützkörper sich abstützende und den Gleitring an den Gegenring anpressende Federanordnung, sowie je einen radial außerhalb der Federanordnung gelegenen ersten Balgteil bzw. innerhalb der Federanordnung gelegenen zweiten Balgteil, wobei sich beide aus elastomerem Material bestehenden Balgteile von gesonderten Befestigungsstellen am Stützkörper zum Gleitring erstrecken und einer der beiden Balgteile im regulären Betrieb die Funktion einer Sekundärdichtung ausübt, welche das unter Druck stehende abzudichtende Medium an einem Durchtritt zwischen Gleitring und Stützkörper hindert.

Bei einer bekannten derartigen Gleitringdichtung (US-PS 27 11 919) sind der erste äußere und der zweite innere Balgteif über einen ringscheibenförmigen Stirnteil einstückig miteinander verbunden, der mit einer vertieften stirnseitigen Sitzfläche den Gleitring dichtend aufnimmt Jeweils an dem von dieser Sitzfläche abgewandten Ende ist an den äußeren Balgteil ein radial nach innen weisender Flansch und an den axial länger ausgebildeten inneren Balgteil ein radial nach außen weisender Flansch angeformt Der als einstückiges Blechformteil ausgeführte Stützkörper enthält einen ringscheibenförmigen Bodrn, von dessen Außenumfang ein erster Rohrabschnitt vorsteht, der am freien Ende einen radial nach außen weisenden Flansch besitzt und von dessen Innenumfang in der gleichen Richtung ein zweiter, axial längerer Rohrabschnitt vorsteht, der am freien Ende durch Ausklinkungen gebildete, winkelmäßig versetzte Mitnehmerlappen aufweist.

Der innere Balgteil der bekannten Gleitringdichtung steht in den von dem ersten und dem zweiten Rohrabschnitt begrenzten Ringraum des Stützkörpers ein und liegt mit seinem Flansch an dessen Boden an, während

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der Flansch des äußeren Balgteils den Flansch des ersten, in eine abzudichtende Bohrung einzusetzenden Rohrabschnitts übergreift und diesen gegen die die Bohrung umgebende Wandung dichtet Die Federanordnung besteht aus einer den inneren Balgteil umgebenden, sich an den Innenseiten seines Flansches und des ringförmigen Stirnteils abstützende Schraubendruckfeder, während die Drehmorr.entübertragungseinrichtung durch die zwischen radial nach innen vorstehende Segmente des Gleitringes eiinstehende Mitnehmerlappen am zweiten Rohrabschnitt gebildet ist

Nachteilig ist bei der bekannten Gleitringdichtung, daß die radial innerhalb des inneren Balgteils gelegene Drehmomentübertragungseinrichtung und damit auch die axiale Beweglichkeit des Gleitringes durch Ablagerungen blockiert werden kann, weiche sich aus der Lekkage bilden oder von der Niederdruckseite her eingebracht werden. Diese Anordnung der Drehmomentübertragungseinrichtung bedingt auch einen größeren Gleitflächendurchmesser, als er durch den Wellendurchmesser zwingend vorgegeben ist Da der äußere Balgteil auch die Rolle der Iselcundärdichtung zwischen dem Stützkörper und dem Gleitring übernimmt, ergeben sich auch hydraulische BelastungsVerhältnisse, die bei zunehmendem Druck des abzudichtenden Mediums zu einer progressiven Reduzierung des Gleitring-Anpreßdruckes bis zur Aufhebung des Gleitkontaktes führen können.

Bekannt sind auch Gleitringdichtungen (CH-PS 3 40 680), bei denen der Gleitring von einem äußeren Balgteil und einem einstückig damit zusammenhängenden inneren Balgteil getragen ist wobei der mit dem abzudichtenden Medium beaufschlagte Balgteil Druckausgleichsbohrungen aufweist und beide Balgteile neben der Funktion einer Federanordnung zur Aufbringung der axialen Aufpreßkraft für den Gleitring auch die Funktion einer Drehmomentübertragungseinrichtung übernehmen. Bei einer solchen, nur für geringe Anforderungen einsetzbaren Gleitringdichtung können sich somit auf den die Drehmomentübertragungseinrichtung bildenden Bauteilen Ablagerungen bilden bzw. es ist keine Anregung geigeben, ein etwa dafür gesondert vorgesehenes Bauteil vor Ablagerungen zu schützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß, ohne Einschränkungen bezüglich der optimalen Gestaltung der hydraulischen Belastungsverhältnisse und des Gleitflächendurchmessers hinnehmen zu müssen, die Drehmomentübertragungseinrichtung von einer Blokkierung durch Ablagerungen geschützt ist

Diese A ufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Balgteile durch voneinander getrennte und gesondert am Gleitring bzw. an einem diesen haltenden Trägerring befestigte Dichtungsbälge gebildet sind, daß sich eine Druckausgleichbohrung von dem vom ersten äußeren Dichtungsbalg und zweiten inneren Dichtungsbalg begrenzten, auch die Drehmomentübertragungseinrichtung enthaltenden, mit Fett oder einem anderen praktisch inkompressiblen Medium gefüllten Raum zu dem das abzudichtende Medium enthaltenden Innenraum erstreckt und daß der zweite Dichtungsbalg die Sekundärdichtung bildet.

Die in dem genannten Raum enthaltene Füllung aus Fett bzw. aus dem bei der ersten Inbetriebnahme eingedrungenem abzudichtenden flüssigen Medium überträgt dessen Druck über die Ausgleichsbohrung zum inneren Dichtungsbalg, welcher somit als Sekundärdichtung zwischen dem Gleitring und Stützkörper und damit auch für die hydraulischen Belastungsverhältnisse (Abhängigkeit des Anpreßdrucks des Gleitringes abhängig vom Druck des abzudichtenden Mediums) wird. Hierdurch kann einerseits eine Aufhebung des Gleitflächenkontakts bei ansteigendem Druck verhindert werden und es läßt sich auch die Gleitfläche vorteilhaft auf einem gegenüber dem Wellendurchmesser nur wenig vergrößertem Durchmesser anordnen. Zwischen dem ίο die Feitfüllung bzw. das ursprünglich eingetretene abzudichtende Medium enthaltenden Raum findet bezüglich des abzudichtenden Mediums nur ein vernachlässigbar kleiner Austausch über die Druckausgleichsbohrung statt so daß Ablagerungen in diesem Raum, der auch die Drehmomentübertragungseinrichtung enthält nicht in störendem Umfang auftreten können. Gegen Ablagerungen, welche von der Niederdruckseite an die Gleitringdichtung herangebracht werden, ist diese Drehmonientübertragungseinrichtung ohnehin durch den innenm Dichtungsbalg unmittelbar geschützt

In zweckmäßiger Ausgestaltung iberbrückt der erste Dichtungsbalg einen Spalt radial außen, der zwischen einem am Stützkörper ausgebildeten zylindrischen Außenumfang und einer diesen mit geringem Spie¹ radial außen umgreifenden, vom Trägerring des Gleitringes vorstehenden rohrförmigen Verlängerung gelegen ist die in einer Innennut ein als O-Ring ausgebildetes Zentrierglied lagert welches am Außenumfang gleitverschieblich anliegt Hierdurch findet der erste äußere Dichtungsbalg auf einem Großteil seiner axialen Länge eine innere Abstützung vor und schützt auch das Zentrierglied gegen eine Blockierung.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an das eine, dem Stützkörper zugekehrte Ende des zweiten Dichtungsbalges ein Ringwulst einstückig angeformt ist, der mit seiner radialen äußeren Seite dichtend in eine Innennut einsteht die in einem an dem Gleitring zugekehrten Ende des an der Welle festen Stützkörpers gelegenen Bohrungsabschnitt vergrößertem Durchmessers ausgebildet ist daß dir radial innere Seite des Ringwulstes bzw. eines daran anschließenden rohrförmigen Längenabschnittes des Dichtungsbalges mit elastischer Vorspannung an der Welle bzw. einer Wellenhülse dichtend anliegt daß an das andere, dem Gleitring zugekehrte Ende des zweiten Dichtungsbalges ein Ringwulst einstückig angeformt ist, der dichtend in eine Innennut einsteht, die in einem an dem dem Dichtkörper zugekehrten Ende des Gleitringes bzw. seines Trägerringes gelegenen Bohrungsabschnitt ausgebildet ist, der bezüglich einer die Welle mit geringem Radialspiel umgebenden Bohrung erweitert ist daß die radialinnere Seite dieses Ringwulstes bzw. ein daran anschließender radial nach innen vorstehender Abschnitt des zweiten Dichtungsbalges im wesentlichen an dem Durchmesser der Welle bzw. Wellenhülse angepaßt ist, daß die der Gleitfläche des Gegenringes zugewandte Stirnfläche des Dichtungsbalges im wesentlichen komplementär zu der zwischen der Bohrung und dem Bohrur₀'sabshnitt gelegenen Stützfläche geformt ist und nahe benachbart zu bzw. anliegend an dieser Stützfläche angeordnet ist und daß die beiden rohrförmigen Längenabschnitte des zwsken Dichtungsbalges durch einen zentralen Längenabschnitt mit einer im Querschnitt trapezförmigen Dehnfalte verbunden sind, deren zylindu*che Außenfläche mindestens mit dem überwiegenden Teil ihrer axialen Länge innerhalb eines Bohrungsabschnittes liegt und von diesem mit geringem radialem Spiel umgeben ist. Unter der erwähn-

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ten Anpassung an den Durchmesser der Welle bzw. Wellenhülse ist zu verstehen, daß die angegebene radialinnere Seite des Ringwulstes bzw. Abschnittes die Welle bzw. Wellenhülse mit geringem radialem Spiel umgibt oder leicht verschieblich daran anliegt.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der zweite Dichtungsbalg mit seinem einen Ende unmittelbar gegen die Welle bzw.Wellenhülse abgedichtet ist, wobei der Ringwulst zur mechanischen Halterung des Dichtungsbalges dient und gleichzeitig auch die Abdichtung zwischen Stützring und Welle bzw. Wcllenhülse übernimmt Ferner kann sich der zweite Dichtungsbalg bei der Aufnahme des Betriebsdruckes oder auch nur bei durch Betriebsstörungen hervorgerufenen Überdrükken gegen die Stützfläche bzw. die Wellenhülse abstüt- zen und ist insoweit gegen Zerstörungen gesichert, wobei auch vermieden wird, daß sich der Ringwulst aus seiner Verankerung in der Innennut löst. Der Dichtunasbalg findet auch auf einem wesentlichen Teil seiner Länge eine radial äußere Abstützung vor, die ihn vor einer Überbeanspruchung schützt, wenn beispielsweise in einem Störungsfall statt des abzudichtenden Mediums ein Unterdruck ansteht oder eine Druckbeanspruchung von der Unterdruckseite her ausgeübt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächstehend anhand der Zeichnungen erläutert, in welchen zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch die Gleitringdichtung und

Fig.2 einen vergrößerten Teilschnitt des inneren Dichtungsbalges und der ihm umgebenden Bauteile.

In einem vom abzudichtenden, unter Druck stehenden Medium gefüllten Innenraum 1 eines Dichtungsgehäuses 2 mit Deckel 3 ist auf einer Welle 4 ein ringförmiger Stützkörper 5 angeordnet und mit einer Stiftschrau- be 6 gegen Verdrehung und eine Verschiebung in Axialrichtung der Welle 4 gesichert. Zwischen diesem Stützkörper 5 einerseits und einem in einer Ringschulter des Deckels 3 gelagerten, durch einen axialen Stift 7 gegen Verdrehung gesicherten und als O-Ring ausgebildeten Sekundärdichtung 8 abgedichteten Gegenring 9 andererseits ist auf der Welle 4 ein Trägerring 10 angeordnet Dieser übergreift mit einer rohrförmigen Verlängerung U den zylindrischen Außen umfang 5a des Stützkörpers 5. Ein Zentrierglied 12, gebildet durch einen O-Ring, der in einer Innennut der rohförmigen Verlängerung 11 gelagert ist und gleitend am zylindrischen Außenumfang Sa anliegt, lagert den Trägerring 10 axial verschieblich bezüglich des Stützkörpers 5 und damit der Welle 4, wobei aber dieses Zentrierglied keine Dichtungsfunktion ausübt Der Stützkörper 5 enthält eine Mehrzahl von achsparallelen Sackiochbohrungen 13', 13", welche in Richtung auf den Trägerring 10 offen sind und die Schraubenfedern einer Federanordnung 14 bzw. einen der Drehmomentübertragung dienenden Zylinderstift 15 aufnehmen, wobei sich die anderen Enden der Schraubenfedern am Trägerring 10 abstützen und diesen in Richtung auf den Gegenring 9 vorspannen, während der Zylinderstift in einer Bohrung des Trägerringes 10 unbeweglich gehalten ist In den Trägerring 10 ist ein Gleitring 16 eingeschrumpft, der mit seiner Gleitfläche mittels der Federanordnung 14 an die Gleitfläche 9a des Gegenringes 9 angedrückt ist

Ein aus elastomerem Material bestehender erster Dichtungsbalg 17 von im wesentlichen L-förmiger Querschnittsform erstreckt sich mit seinem einen Schenkel über die Außenseite der rohrförmigen Verlängerung 11 des Trägerringes 10 und weist einen Ring wulst auf, welcher in einer Außennut der rohrförmigen Verlängerung verankert und durch eine Schlauchfeder zusätzlich gesichert ist. Der andere, radial nach innen ι weisende Schenkel des Dichtungsbalges 17 überbrückt den Spalt zwischen der rohrförmigen Verlängerung 11 , und dem zylindrischen Außenumfang 5a des Stiitzkörpers 5, weist am radial inneren Ende einen angeformten weiteren Ringwulst auf und ist mit diesem in einer Außennut verankert und durch eine Schlauchfeder zusätzlich gesichert Durch den letztgenannten Schenkel er- · streckt sich eine Druckausgleichsbohrung 18. ''·

Die zentrale Bohrung 5', mit welcher der Stützkörper 5 auf der Welle 4 gelagert ist, weist an ihrem dem Leitring 16 zugekehrten Ende einen Bohrungsabschnitt 5" ' mit vergrößertem Durchmesser auf, in den eine Innennut 5'" ausgearbeitet ist. In ähnlicher Weise geht die Bohrung 10' des Trägerringes 10, welche die Welle 4 mit geringem radialem Spiel umgibt, an ihrem dem Stützlcftrner 5 zugekehrten Ende über eine in einer Radial- ebene gelegene, eine Stützfläche 10a bildende Schulter in einen Bohrungsabschnitt 10" mit vergrößertem Durchmesser über, in dem eine Innennut 10'" herausgearbeitet ist Die Innennuten 5'" und 10'" nehmen jeweils Ringwülste 20a, 20/°auf, welche einstückig an die beiden Enden eines zweiten Dichtungsbalges 20 angeformt sind. Dieser Dichtungsbalg 20 enthält anchließend an dtn Ringwulst 20a einen ersten rohrförmigen Längenabf ihnitt 20b, auf den ein zentraler Längenabschnitt mit einer im Querschnitt näherungsweise trapezförmigen Dehnfalte folgt, an den sich ein weiterer rohrförmiger Längenabschnitt 2Od anschließt, der sich in einen radialen Abschnitt 20e fortsetzt an den wiederum der andere Ringwulst 20/ ansetzt Der zentrale Längenabschnitt 20c weist eine zylindrische Außenfläcche 20'c auf, die innerhalb des Bohrungsabschnittes 10" angeordnet ist und von diesem mit geringem radialen Spiel umgeben ist Die radiale Dicke des einen Ringwulstes 20a ist so bemessen, daß dieser eine radiale Vorspannung zwischen dem Grund der Innennut 5'" und der Welle 4 besitzt und somit der Stützkörper 5 gegen die Welle 4 abdichtet und auch eine Abdichtung zwischen diesen Bauteilen und dem zweiten Dichtungsbalg 20 bewirkt In eingebautem Zustand wird daher der Ringwulst 20a sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig gehalten, ohne daß es zusätzlicher Sicherungsmaßnahmen bedarf. Der Längenabschnitt 2Od und der radiale Abschnitt 2Oe weisen solche Innendurchmesser auf, daß sie geringeren Abstand zur Welle 4 wahren oder an dieser mit einer so geringen Vorspannung anlegen, daß die betriebsnotwendige axiale Beweglichkeit des Trägerringes 10 und damit des Gleitringes 16 erhalten bleibt Die -ier Gleitfläche 9a des Gegenringes 9 zugewandte Stirnfläche 2O'e des Dichtungsbalges 20 liegt praktisch mit ihrer ganzen Flächenausdehnung an der Stützfläche 10a des Trägerringes 10 an.

Der vom ersten und zweiten Dichtungsbalg 17, 20 umschlossene, die Federanordnung 11 enthaltende Raum weist eine Fettfüllung auf. Anstelle die Gleitringdichtung unmittelbar auf der Welle 4 zu montieren, kann auch eine an der Welle feste und gegen diese abgedichtete Wellenhülse vorgesehen werden, auf der dann die Gleitringdichtung angeordnet ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

33 Ol 818 Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung, enthaltend einen axial unbeweglich befestigten Gegennng, einen in Axialrichtung verschiebbaren, am äußeren Umfang vom abzudichtenden Medium beaufschlagten Gleitring, einen mit axialem Abstand vor der Gleitfläche des Gegenringes und koaxial zur abzudichtenden Welle angeordneten ringförmigen Stützkörper, eine durch Formschluß wirkende Drehmomentübertragungseinrichtung vom Stützkörper zum Gleitriiig, eine am Stützkörper sich abstützende und den Gleitring an den Gegenring anpressende Federanordnung, sowie je einen radial außerhalb der Federanordnung gelegenen ersten Balgteil bzw. innerhalb der Federanordnung gelegenen zweiten Balgteil, wobei sich beide aus elastomeren Material bestehenden Balgteile von gesonderten Befestigungsstellen am Stützkörper ziän Gleitring erstrecken und einer der beiden Bü!gte:!e im regulären Betrieb die Funktion einer Sekundärdichtung ausübt, welche das unter Druck stehende abzudichtende Medium an einem Durchtritt zwischen Gleitring und Stützkörper hindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgteile durch voneinander getrennte und gesondert am Gleitring (16) bzw. an einem diesem haltenden Trägerring (10) befestigte Dichtungsbälge (17,20) gebildet sind, daß sich eine Druckausgleichsbohrung (18) von dem vom ersten äußeren Dichtungsbalg (17) und zweiter inneren Dichtungsbalg (20) begrenzten, auch die Drehmomentübertragungseinrichtung enthaltenden, mit Fett oder einem anderen praktisch inkompressiblen Medium gefüllten Raum zu dem das abzudichtende Medium enthaltenden Innenraum (1) erstreckt und daß der zweite Dichtungsbalg (20) die Sekundärdichtung bildet

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtungsbalg (17) einen Spalt radial außen überbrückt, der zwischen einem am Stützkörper (5) ausgebildeten zylindrischen Außenumfang (5a) und einer diesen mit geringem Spiel radial außen umgreifenden, vom Trägerring (10) des Gleitringes (16) vorstehenden rohrförmigen Verlängerung (11) gelegen ist, die in einer Innennut ein als O-Ring ausgebildetes Zentrierglied lagert, welches am Außenumfang (5a) gieitverschieblich anliegt

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das eine, dem Stützkörper (5) zugekehrte Ende des zweiten Dichtungsbalges (20) ein Ringwulst (2OaJ einstückig angeformt ist, der mit seiner radial äußeren Seite dichtend in eine Innennut (5'") einsteht, die in einem an dem Gleitring (16) zugekehrten Ende des an der Welle (4) festen Stützkörpers (5) gelegenen Bohrungsabschnitt (5") vergrößerten Durchmessers ausgebildet ist, daß die radial innere Seite des Ringwulstes (2OaJ bzw. eines daran anschließenden rohrförmigen Längenabschnittes (20b) des Dichtungsbalges (20) mit elastischer Vorspannung an der Welle (4) bzw. einer Wellenhülse dichtend anliegt, daß an das andere, dem Gleitring (16) zugekehrte Ende des zweiten Dichtungsbalges (20) ein Ringwulst (2Of) einstückig angeformt ist, der dichtend in eine Innennut (10'") einsteht, die in einem an dem dem Stützkörper (S) zugekehrten Ende des Gleitringes (16) biw. seines Trägerringes (10) gelegenen Bohrungsabschnitt (10")

ausgebildet ist, der bezüglich einer die Welle (4) mit geringem Radialspiel umgebenden Bohrung (10') erweitert ist, daß die radial innere Seite dieses Ringwulstes (2Of) bzw. ein daran anschließender radial nach innen vorstehender Abschnitt (2OeJ des zweiten Dichtungsbalges (20) im wesentlichen an den Durchmesser der Welle (4) bzw. Wellenhülse angepaßt ist, daß die der Gleitfläche (9a) des Gegenringes (9) zugewandte Stirnfläche (2O'eJ des Dichtuugsbalges (20) im wesentlichen komplementär zu der zwischen der Bohrung (10') und dem Bohrungsabschnitt (10") gelegenen Stützfläche (1OaJ geformt ist und nahe benachbart zu bzw. anliegend an dieser Stützfläche (1OaJ angeordnet ist und daß die beiden rohrförmigen Längenabschnitte (20b, 2Qd) des zweiten Dichtungsbalges (20) durch einen zentralen Längenabschnitt (2OcJ mit einer im Querschnitt trapezförmigen Dehnfalte verbunden sind, deren zylindrische Außenfläche (20'cJ mindestens mit dem überwiegenden Teil ihrer axialen Länge innerhalb eines Bohrungsabschnittes (5", 10") Hegt und von diesem mit geringem radialen Spiel umgeben ist