DE3534459C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaftdichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind zahlreiche Dichtungen mit O-Ringen, Stopfbuch­ sen und anderen verformbaren Elementen bekannt, um den Durchgang eines Schaftes durch eine Wand abzudichten. Die bekannten Dichtungen erfordern einen hohen Aufwand, wenn hohe Drücke im Bereich von z.B. 80 bis 400 bar abgedichtet werden müssen. Bei O-Ringen besteht im Fal­ le hoher Drücke die Gefahr, daß der O-Ring in den Dich­ tungsspalt hineingequetscht wird. Es sind dann besonde­ re Stützelemente erforderlich, um dies zu verhindern.

Bekannt sind auch mehrteilige Dichtungen, bei denen ein ringförmiges Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE) in eine innere Ringnut der Bohrung eingesetzt wird. Am Nutgrund sitzt ein gummielastischer Federring, der von dem Druck verformt wird und den Dichtungsring gegen den Schaft drücken soll. Dabei besteht allerdings die Gefahr, daß der Druck außen und innen an dem gummi­ elastischen Ring entlang entweicht. Außerdem ist der relativ starre Dichtungsring aus PTFE zum Einsetzen in die innere Ringnut der Bohrung zu verformen, was häufig zu Materialbrüchen führt.

Eine bekannte Schaftdichtung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht (DE-AS 20 61 965), besteht aus dem Pumpkörper der Schmierölpumpe einer Heißgas-Kolbenkraftmaschine. Dieser Pumpkörper ist im Innern eines axial bewegbaren Kolbens angeordnet, der eine im Kolben verschiebbare Verdrängerstange um­ schließt. Der den Kolben umgebende Dichtkörper weist an einem Ende einen rohrförmigen Ansatz auf, der von einem Schrumpfring umschlossen ist. Der Schrumpfring drückt den rohrförmigen Abschnitt gegen die Verdrängerstange und sorgt dafür, daß bei einer relativen Bewegung der Verdrängerstange Schmieröl in der einen Richtung ge­ pumpt wird, während er bei einer Bewegung in der Gegen­ richtung abdichtet. Der Umfang des Pumprings ist gegen das umgebende Kolbenteil mit einem einfachen O-Ring abgedichtet. Eine Hochdruckabdichtung ist mit einer solchen Pumpringkonstruktion nicht erreichbar.

Bekannt ist ferner eine Stopfbuchsdichtung, auf deren Niederdruckseite ein Lippen-Dichtring angeordnet ist, der einen Leckraum umschließt (US-PS 44 25 838). Die rohrförmige Lippendichtung, die den Schaft unter Ein­ schluß des Leckraums mit Abstand umgibt, ist mit einem Spannring versehen, der für den erforderlichen Anpreß­ druck der Dichtlippe sorgt. An den Leckraum ist eine Leitung zum Abführen der Leckflüssigkeit angeschlossen. Auch mit einer solchen Schaftdichtung kann keine Hoch­ druckabdichtung erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaft­ dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat, ohne die Gefahr von Zerstö­ rungen montiert werden kann und für Hochdruckabdichtun­ gen geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an­ gegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung weist der formstabile Dichtkörper einen den Schaft eng umschließenden inneren rohrförmi­ gen Abschnitt auf, der zur Druckseite weist. Der Me­ diendruck drückt diesen rohrförmigen Abschnitt radial gegen den Schaft und erhöht somit die Dichtwirkung ent­ sprechend der Höhe des Drucks. Der den rohrförmigen Abschnitt umgebende und radial zusammendrückende Spann­ ring dient dazu, im Falle von thermischen Ausdehnungen des Dichtkörpers den erforderlichen Anpreßdruck an den Schaft aufrechtzuerhalten. Der im Paßsitz in der Boh­ rung sitzende Dichtkörper wird durch den Mediendruck radial aufgeweitet. Der Dichtkörper ist sowohl zur Bohrung als auch zum Schaft hin selbstabdichtend, d.h. der Anpreßdruck erhöht sich mit dem Mediendruck.

Die Abdichtung erfolgt ausschließlich im Bereich des rohrförmigen Abschnitts, dessen freies Ende von dem Mediendruck gegen die Umfangsfläche des Schaftes ge­ drückt wird. Im niederdruckseitigen Bereich besteht vorzugsweise ein Ringspalt zwischen Dichtkörper und Schaft, um die Reibung zu verringern und um Ausweich­ möglichkeiten für eingedrungene Fremdkörper zu schaf­ fen.

Der Dichtkörper bildet eine einspaltige Dichtung, d.h. eine Dichtung mit nur einem einzigen Dichtspalt zwi­ schen dem Dichtkörper und dem bewegbaren Teil, nämlich dem Schaft. Alle anderen Dichtflächen liegen unver­ schiebbar und absolut fest unverrückbar an dem jeweils angrenzenden Teil an, so daß hier lediglich eine stati­ sche Abdichtung erfolgen muß, die wesentlich unproble­ matischer ist als eine Abdichtung zweier sich relativ zueinander bewegender Teile.

Der Dichtkörper besteht vorzugsweise aus Polytetraflu­ orethylen (PTFE). Hierbei handelt es sich um ein rela­ tiv starres Material mit guten Schmiereigenschaften. Andererseits reicht die Elastizität aus, um bei hohen Kräften die radiale Anpressung des rohrförmigen Ab­ schnitts an den Schaft zu bewirken.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform der Schaftdichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform und

Fig. 3 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungs­ form.

Nach Fig. 1 führt der Schaft 10, der zylindrischen Querschnitt hat, durch eine Bohrung 12 der Wand 11 hin­ durch. Die Bohrung 12 hat bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel einen Stufenabschnitt, d.h. der Durchmes­ ser verringert sich in Form einer Stufe vom druckseiti­ gen Bereich zum Niederdruckbereich. In der Bohrung 12 sitzt der Dichtkörper 13, der den Durchgang des Schaf­ tes 10 durch die Wand 11 abdichtet. Dieser Dichtkörper 13 besteht aus einem einstückigen Formteil aus PTFE. Die äußere Form des Dichtkörpers 13 ist derjenigen der Bohrung 12 genau angepaßt, so daß der Dichtkörper mit Paßsitz in der Bohrung 12 sitzt.

Am druckseitigen Ende weist der Dichtkörper 13 einen ringförmigen Hohlraum 14 auf, der nach innen von dem inneren rohrförmigen Abschnitt 15 und nach außen durch den an der zylindrischen Wand der Bohrung 12 anliegen­ den äußeren rohrförmigen Abschnitt 16 begrenzt ist. Die rohrförmigen Abschnitte 15 und 16 sind koaxial zueinan­ der. Am Fußteil des inneren rohrförmigen Abschnitts 15 befindet sich eine außen um den Abschnitt 15 umlaufende Federungsnut 17.

Der auf die rohrförmigen Abschnitte 15 und 16 einwir­ kende Druck bewirkt, daß der Abschnitt 15 nach innen und der Abschnitt 16 nach außen gedrückt wird, wodurch die Dichtwirkung sich in Abhängigkeit vom herrschenden Druck erhöht. Der rohrförmige Abschnitt 15 ist von ra­ dial nach innen wirkenden Spannringen 18 umgeben. Der Dichtkörper 13 bildet eine einspaltige Dichtung, d.h. eine Dichtung mit nur einem einzigen Dichtspalt zwi-­ schen dem Dichtkörper und dem bewegbaren Teil (Schaft 10), während alle anderen Dichtflächen unverschiebbar und fest an dem jeweils angrenzenden Teil anliegen und somit eine statische Abdichtung bewirken.

Der Dichtkörper 13 weist ferner radiale Kanäle 19 auf, die mit einer radialen Prüfbohrung 20 der Wand 11 in Verbindung stehen, um im Falle der Undichtigkeit leckendes Medium abzuleiten und die Undichtigkeit er­ kennen zu können.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Dicht­ körper 13 lediglich mit einem inneren rohrförmigen Ab­ schnitt 15 versehen, der axial von dem Dichtkörper 13 absteht, während ein äußerer ringförmiger Abschnitt nicht vorhanden ist. Der Innendurchmesser des Dichtkör­ pers ist am freien Ende des rohrförmigen Abschnitts 15 kleiner als in dem dahinterliegenden Bereich, so daß die Dichtungsberührung mit dem Schaft 10 nur im Bereich 21 erfolgt.

Das rückwärtige (niederdruckseitige) Ende des Dichtkör­ pers 13 stützt sich an der rückwärtigen Stirnseite der Bohrung 12 ab. Zur Fixierung des Dichtkörpers 13 dient ein Federring 22, der in die Bohrung 12 hinein vorsteht und gegen das druckseitige Ende des Dichtkörpers 13 drückt. Die äußere Umfangsfläche des Dichtkörpers 13 enthält eine Ringnut, in die ein O-Ring 23 eingesetzt ist. Ebenso enthält die zylindrische Innenfläche des Dichtkörpers eine Ringnut mit einem O-Ring 24, der den Schaft 10 umschließt. Der O-Ring 23 bildet eine zusätz­ liche statische Dichtung. Die eigentliche Abdichtung erfolgt durch die Umfangsfläche des Dichtkörpers 13. Der O-Ring 24 bildet ebenso wie ein weiterer O-Ring 25 lediglich eine Schmutzsperre, um zu verhindern, daß Staub o.dgl. in den Dichtspalt gelangt.

Die Wirkung des Mediendruckes auf den Dichtkörper ist durch die in Fig. 2 eingezeichneten Pfeile veranschau­ licht. Man erkennt, daß bei zunehmendem Mediendruck der innere rohrförmige Abschnitt 15 radial zusammengedrückt wird und sich mit dem dichtenden Abschnitt 21 fest an die Umfangsfläche des Schaftes 10, der in Längsrichtung bewegbar ist, anlegt. Nur im Bereich 21 liegt der Dichtkörper vollflächig und abdichtend an der Umfangs­ fläche des Schaftes 10 an. Im Fall thermischer Ausdeh­ nung des Dichtkörpers 13 sorgen die Spannringe 18, die den Bereich 21 umschließen, für die Aufrechterhaltung der Anpressung.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist der Dichtkörper 13 in axialer Richtung der Bohrung 12 der Wand 11 fixiert. Der Dichtkörper 13 drückt abdichtend radial nach außen gegen die Wand der Bohrung 12. Vom druckseitigen Ende des Dichtkörpers 13 steht der innere rohrförmige Abschnitt 15 ab, der von den Spannringen 18 umgeben ist. Ein äußerer rohrförmiger Abschnitt ist nicht vorhanden.

Von dem niederdruckseitigen Ende des Dichtkörpers 13 steht ein zweiter innerer rohrförmiger Abschnitt 26 axial ab. Dieser Abschnitt liegt ebenfalls unter radia­ ler Anpressung durch Spannringe 27 an der Umfangsfläche des Schaftes 10 an. Die äußere Stirnseite 28 des Ab­ schnitts 26 ist axial nach außen und radial nach innen abgeschrägt, um einen Schmutzabweiser zu bilden. Zwi­ schen den Abschnitten 15 und 28 ist im Bereich 29, der auch den O-Ring 24 enthält, der Innendurchmesser des Dichtkörpers 13 erweitert.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind jeweils einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen verse­ hen. Diese Teile sind, soweit sie einmal beschrieben worden sind, nicht jedesmal neu erläutert.

Claims (6)

1. Schaftdichtung zum Abdichten des Durchgangs eines längsverschiebbaren Schaftes durch eine Wand eines Druckraums, mit einem in eine Bohrung der Wand eingesetzten, axial an der Wand festgelegten ein­ stückigen Dichtkörper, der einen den Schaft eng umschließenden inneren rohrförmigen Abschnitt auf­ weist, welcher von einem Spannring umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (13) im Paßsitz in die Bohrung (12) eingesetzt ist, und daß der rohrförmige Abschnitt (15) an seinem Umfang dem Druck des Druckraums ausgesetzt ist.

2. Schaftdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (13) einen den inneren rohr­ förmigen Abschnitt (15) koaxial umgebenden äußeren rohrförmigen Abschnitt (16) aufweist, der radial gegen die Bohrung (12) drückt.

3. Schaftdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Dichtkörpers (13) in einem Bereich (21) am freien Ende des inneren rohrförmigen Abschnitts (15) kleiner ist als an dem dahinterliegenden Bereich.

4. Schaftdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (13) auf der Niederdruckseite einen zweiten inneren rohrförmigen Abschnitt (26) mit Abschrägung (28) als Schmutzabstreifer auf­ weist.

5. Schaftdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am niederdruckseitigen Ende des inneren rohrförmigen Abschnitts (15) am Umfang eine Federungsnut (17) vor­ gesehen ist.

6. Schaftdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (13) aus Polytetrafluorethylen besteht.