DE3914961C2 - Wellendichtung mit zylindrischer dichtflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Eine Wellendichtung dieser Art ist aus Machine Design, 13. September 1973, S. 27, 28, bekannt und hat eine gute dynamische Dichtwirkung. Beim Zusammenbau während der Herstellung der Dichtung werden die Innenfläche des Dichtrings und die Außenfläche der Gleitmuffe auf der miteinander in Eingriff befindlichen Fläche nicht fein bearbeitet. Infolgedessen tritt ein hoher Anfangsleckverlust auf. Nach einer Einlaufphase stabilisiert sich die Dichtwirkung. Da der Dichtring aus einem verschleißfesten Material besteht, dauert die Einlaufphase normalerweise 100 bis 200 h. Während dieser Zeitdauer tritt unvermeidbar ein hoher Leckstrom auf.

Die US-PS 28 67 458 beschreibt eine Wellendichtung, die in axialer Richtung zwei Dichtringe aufweist. Dabei hat der auf der Hochdruckseite gelegene Dichtring eine schmalere Dichtfläche, um einen teilweisen Druckabgleich zu erzielen. Das Einlaufverhalten der Dichtung wird hierdurch nicht beeinflußt.

Die GB-PS 15 40 843 beschreibt eine Wellendichtung, deren Dichtring zwei schmale Stege als Dichtlippen aufweist. Diese schmalen Stege haben offenbar ein gleiches Einlaufverhalten.

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des Einlaufverhaltens, damit sich möglichst schnell stabile Dichteigenschaften einstellen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß beim Zusammenbau der Dichtung das Dichtkissen einen etwas größeren Innendurchmesser als die Dichtstufe aufweist.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als der Dichtsteg mit der Außenfläche des Drehteils bereits unmittelbar nach dem Zusammenbau in Eingriff ist. Das Lagerkissen ist mit der Außenfläche des Drehteils nicht in Eingriff. Infolgedessen wird die radiale Belastung durch den Dichtsteg aufgenommen und nicht durch das Lagerkissen abgetragen. Diese Belastung durch die Kraft der Zugfeder und eine Belastung aufgrund des Ungleichsgewichts, des Differentialdrucks, des Druckmittels auf die Außen- und Innenseite des Dichtrings sind groß, so daß der Dichtsteg unter hohem Flächendruck mit der Außenfläche des Drehkörpers in Gleitkontakt kommt. Wenn also ein Spalt aufgrund von Bearbeitungsungenauigkeiten zwischen den Kontaktflächen des Dichtsteges und der Außenfläche des Drehkörpers auftritt, kann sich dieser Spalt infolge des hohen Kontaktdrucks nicht so breit ausbilden. Außerdem nutzt sich der Dichtsteg innerhalb kurzer Zeit ab, da er nicht durch das Lagerkissen abgestützt wird. Er läuft sich schnell in die Außenfläche des Drehkörpers ein, so daß man einen guten Kontaktzustand erhält. Das Lagerkissen kommt mit der Außenfläche des Drehkörpers unter Abnutzung nach kurzer Zeit in Kontakt. Die radiale Belastung wird durch das Lagerkissen aufgenommen und verteilt. In diesem Zeitpunkt wird der Kontaktdruck erheblich herabgesetzt, so daß sich auch die Abnutzung verringert.

Innerhalb der Wellendichtung nach der Erfindung ist eine Niveaudifferenz vorgesehen, wobei das Lagerkissen eine Zylinderfläche mit etwas größerem Innendurchmesser als der Dichtsteg hat. Dadurch kommt der Dichtsteg mit der Außenfläche des Drehkörpers in Kontakt, ohne daß zu Beginn des Einsatzes der Dichtung Schwierigkeiten auftreten. Infolgedessen ist der abfängliche Leckstrom außerordentlich verringert. Da die Einlaufzeit des Dichtsteges aufgrund der Abnutzung nur eine kurze Zeitdauer in Anspruch nimmt, kann man bereits nach einem minimalen Leckstrom eine Stabilisierung der Dichtwirkung erhalten.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Hälfte einer Wellendichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Axialschnitt unter einem anderen Schnittwinkel als Fig. 1,

Fig. 3 und 4 jeweils vergrößerte Teilansichten.

Eine Wellendichtung nach den Fig. 1 und 2 ist einer 2-Ring-Wellendichtung, bei der ein Lagerkissen 22 in der Innenfläche des Dicht­ rings 4 ein Dichtelement 3 bildet und in eine Zylinderfläche mit et­ was größerem Durchmesser als der Durchmesser des Dichtsteges 15 fein bearbeitet ist. Die übrigen Bauteile sind gleichartig wie bei einer herkömmlichen 2-Ring-Dichtung.

In der Praxis hat es sich aufgrund von Versuchen gezeigt, daß eine Differenz im Niveau D in radialer Richtung zwischen dem Dicht­ steg 15 und dem Lagerkissen 22, die in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt sind, etwa 0,005 bis 0,1 mm betragen soll. Wenn diese Differenz im Niveau D größer als 0,1 mm ausmacht, treten auch noch keine Probleme auf. Es ist jedoch erforderlich, daß der Dichtring 4 aufgrund seiner Konstruktion eine hohe Abnutzung haben darf. Eine Differenz von 0,1 mm oder weniger ist im Sinne der Zielsetzung der Erfindung ausreichend.

Nach der Ausführunsgform der Fig. 4 wird der Dichtsteg 15 auf­ grund der Niveaudifferenz D zuerst mit der Gleitmuffe 14 in Kontakt kommen, auch wenn die Innenfläche des Dichtrings 4 einschließlich des Dichtstegs 15 aufgrund eines Bearbeitungsfehlers eine konische Form mit geringfügig größerwerdendem Durchmesser gegen die Niederdrucksei­ te P2 hat. Dann tritt das Druckmittel von der Hochdruckseite P1 in das Lagerkissen 22, das keinen Kontakt mit der Gleitmuffe 14 hat, und eine Druckausgleichnut 17 innerhalb des Lagerkissens 22 ein. Das Druck­ mittel kann jedoch nicht zur Niederdruckseite P2 abströmen, da der Dichtsteg 15 mit der Gleitmuffe 14 Kontakt hat. Der Dichtsteg 15 hat eine Dichtbreite W, die klein sein kann, um ein Ungleichgewicht des Druckmittels, das von der Hochdruckseite P1 in radialer Richtung wirkt, zu verringern. Im Anfangszustand des Gebrauchs befindet sich das Lagerkissen 22 nicht mit der Gleitmuffe 14 in Berührung, so daß die Dichtung nicht durch das Lagerkissen 22 abgestützt wird. Infolge­ dessen ist nur der Dichtsteg 15 mit der Gleitmuffe 14 unter hohem Flä­ chendruck in Berührung. Der Dichtsteg 15 nutzt sich also über den ge­ samten Umfang schnell ab und läuft sich vollständig in die Außenflä­ che der Gleitmuffe 14 in kurzer Zeit ein, etwa innerhalb von 0,5 bis 3 Stunden. Dieses ist ein sehr großer vorteilhafter Effekt gegenüber dem Stand der Technik, bei dem diese Zeitdauer 100 bis 200 Stunden be­ trägt, bis sich der Dichtsteg 15 eingelaufen hat. Insbesondere der Versuchsbetrieb von Maschinen wie großen Turbinen, Kompressoren und dergleichen, bei denen diese Dichtung eingesetzt wird, kann in außer­ ordentlich kurzer Zeitdauer abgeschlossen werden, so daß dadurch Ko­ sten eingespart werden. Die Abdichtwirksamkeit hat sich aufgrund von Versuchen im Falle einer Wellendichtung mit einem Durchmesser von 110 als sehr gut erwiesen. Nach dem Stand der Technik beträgt der anfäng­ liche Leckstrom 10 bis 80 l/min bei einem Differenzdruck von 0,56 MPa (5,6 kp/cm²) zwischen der Hochdruckseite P1 und der Niederdruck­ seite P2. Dagegen führt die Wellendichtung nach der Erfindung zu einem sehr kleinen Leckstrom von etwa 5 bis 10 l/min. Stabilisier­ te Abdichtbedingungen werden innerhalb kurzer Zeitdauer erreicht.

Claims (1)

1. Wellendichtung mit zylindrischer Dichtfläche, bei der ein gehäusefester Dichtring in Umfangsrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die mit überlappenden Stoßflächen aneinander anliegen und durch eine Zugfeder auf die Dichtfläche gespannt sind, wobei die innere Umfangsfläche dieses Dichtrings gegenüber der äußeren Umfangsfläche einer Welle einerseits eine Dichtstufe kleiner Auflagefläche und andererseits ein axial benachbartes Dichtkissen wesentlich größerer Auflagefläche zur Verteilung und Aufnahme eines Kontaktdruckes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtkissen und Dichtstufe einstückig ausgebildet sind und vor Inbetriebnahme der Dichtung das Dichtkissen (22) einen etwas größeren Innendurchmesser als die Dichtstufe (15) aufweist.