DE4311547C2 - Gleitringdichtungsanordnung - Google Patents

Description

Eine Gleitringdichtungsanordnung zwischen zwei relativ zuein­ ander drehbaren Bauteilen, die vereinfachend hier als Gehäuse und Welle bezeichnet werden, besteht in der Regel aus einem ersten Gleitringdichtungsteil, das mit dem Gehäuse dicht und unverdrehbar verbunden ist und einem zweiten Gleitringdich­ tungsteil, das mit der Welle dicht und unverdrehbar verbunden ist und seinerseits aus einem Mitnehmerring und einem an der Bildung der Gleitringdichtfläche beteiligten Gleitring be­ steht, der von dem Mitnehmerring mitgenommen wird und von diesem aus durch eine Feder gegen die Gleitringdichtfläche des ersten Gleitringdichtungsteils gedrückt wird. Zwischen dem Gleitring und der Welle ist dabei eine den Axialbewegungen des Gleitrings folgende Dichtung angeordnet. Der Mitnehmerring ist in axial bestimmter Position mit der Welle verbunden. Letzte­ res geschieht in der Regel durch eine gegen die Wellenoberflä­ che gesetzte Feststellschraube. Wenn die Gleitringdichtungsan­ ordnung bestimmt ist für die Abdichtung eines Mediums, an das hohe Reinheits- und insbesondere Sterilitätsanforderungen gestellt werden (Lebensmittelindustrie, Pharmazeutische Industrie), so wird die bekannte Anordnung als nachteilig empfunden, weil sie tiefe und enge und daher schwer zu reinigende Spalte bildet, beispielsweise zwischen dem Mitnehmerring und der Welle, zwischen dem Mitnehmerring und dem Gleitring sowie im Bereich der Schraubengänge und der Schlüsselvertiefung der Feststellschraube.

Es ist bekannt (DE 91 06 136 U1), die Drehmitnahme des Mitnehmerrings stattdessen durch Reibschluß zu bewirken, der dadurch herbeigefügt wird, daß zwischen einander radial gegenüberstehenden Flächen des Mitnehmerrings und der Welle ein elastischer Ring, beispielsweise ein O-Ring, unter radialer Vorspannung eingeschlossen ist und daher unter Reibkraft sowohl an der Welle als auch am Mitnehmerring anliegt. Diesen Ring kann man, wenn die ihn umgebenden Flächen mit entsprechenden radialen Ringvorsprüngen ausgerüstet sind, auch zur axialen Festlegung des Mitnehmerrings gegenüber der Federkraft verwenden. Jedoch hat dies den Nachteil, daß die Dichtungsanordnung schwingungsanfällig wird, was man dadurch vermeiden kann, daß man den Mitnehmerring in axialer Richtung starr festlegt.

Aus der CH 373 933 ist eine Gleitringdichtungsanordnung zwischen zwei relativ zueinander drehbaren, ersten und zweiten Bauteilen bekannt, mit einem ersten Gleitringdichtungsteil, das mit dem ersten Bauteil verbunden ist und eine erste Gleitringdichtfläche bildet und einem zweiten Gleitringdichtungsteil, das aus einem Mitnehmerring, der mit dem zweiten Bauteil dicht, unverdrehbar und in axial bestimmter Position verbunden ist und einem mit dem Mitnehmerring dicht, unverdrehbar und axial verschiebbar verbundenen Gleitring besteht, der die zweite Gleitringdichtfläche bildet und durch Federkraft gegen die erste Gleitringdichtfläche gedrückt ist, wobei die unverdrehbare Verbindung zwischen dem Mitnehmerring und dem zweiten Bauteil durch einen unter Vorspannung zwischen einander radial gegenüberstehenden Flächen des zweiten Bauteils und des Mitnehmerrings enthaltenen elastischen Ring vermittelt ist und der Mitnehmerring gegenüber der Federkraft an einem radial vorspringenden Bund des zweiten Bauteils unnachgiebig durch einen Anschlag abgestützt ist, wobei zwischen dem Mitnehmerring und dem Bund des zweiten Bauteils auf der dem zweiten Bauteil abgewandten Seite des Anschlags der elastische Ring angeordnet ist, dessen Dichtkraft geringer als die Kraft ist, mit der sich der Mitnehmerring an dem Bund abstützt, wobei eine Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring und dem Gleitring vorgesehen ist. Der elastische Ring ist zur radialen und axialen Abdichtung des Mitnehmerrings und des zweiten Bauteils vorhanden.

Aus der DE 35 34 160 A1 ist eine Gleitringdichtung bekannt, bei der der Mitnehmerring durch eine Verschraubung mit dem zweiten Bauteil verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtungsanordnung zu zeigen, bei der der Mitnehmerring während der bestimmungsgemäßen Verwendung möglichst wenig schwingt und bei der die Montage sowie die montagebedingte Positionierung des elastischen Rings vereinfacht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung findet sich in der Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 sowie vorzugsweise denen der Unteransprüche.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Gleitringdichtungsanordnung vorgesehen, insbesondere für Anwendungsfälle mit hohen Reinheitsanforderungen, zwischen zwei relativ zueinander drehbaren, ersten und zweiten Bauteilen und mit einem ersten Gleitringdichtungsteil das mit dem ersten Bauteil verbunden ist und eine erste Gleitringdichtfläche bildet, und einem zweiten Gleitringdichtungsteil, das aus einem Mitnehmerring, der mit dem zweiten Bauteil dicht, undrehbar und in axial bestimmter Position verbunden ist und einem mit dem Mitnehmerring dicht, undrehbar und axial verschiebbar verbundenen Gleitring besteht, der die zweite Gleitringdichtfläche bildet und durch Federkraft gegen die erste Gleitringdichtfläche gedrückt ist, wobei die undrehbare Verbindung zwischen dem Mitnehmerring und dem zweiten Bauteil durch einen unter Vorspannung zwischen einander radial gegenüberstehenden Flächen des zweiten Bauteils und des Mitnehmerrings enthaltenen elastischen Ring, der eine radiale Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring und dem zweiten Bauteil bildet, vermittelt ist und der Mitnehmerring gegenüber der Federkraft an einem radial vorspringenden Bund des zweiten Bauteils unnachgiebig durch einen Anschlag abgestützt ist, wobei zwischen dem Mitnehmerring und dem Bund des zweiten Bauteils auf der dem zweiten Bauteil abgewandten Seite des Anschlags ein Dichtring vorgesehen ist, der eine axiale Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring und dem Bund des zweiten Bauteils bildet, wobei die Dichtkraft des Dichtrings geringer als die Kraft ist, mit der sich der Mitnehmerring an dem Bund abstützt, und daß eine Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring und dem Gleitring vorgesehen ist, wobei die den elastischen Ring einschließende Fläche des Mitnehmerrings an ihrem dem Bund zugewandten Ende zum zweiten Bauteil hin vorspringt und wobei die den elastischen Ring einschließenden Fläche an dem zweiten Bauteil an ihrem vom Bund entfernten Ende zum Mitnehmerring hin vorspringt.

Der Mitnehmerring ist mit der Welle durch den zwischen diesen beiden Teilen unter radialer Vorspannung eingeschlossenen elastischen Ring rehverbunden. Damit der Mitnehmerring dennoch in axialer Richtung starr festgelegt ist, legt er sich über einen Anschlag an einem radialen Bund der Welle an. In diesem Zusammenhang bietet sich der genannte elastische Ring zur Abdichtung des Mitnehmerrings gegenüber der Welle an. Jedoch entsteht dabei eine Anordnung, in welcher der Raum, der zwischen dem Mitnehmerring und der Welle zwischen dem Anschlag und dem Bund einerseits und dem elastischen Ring andererseits eingeschlossen ist, einen nicht abgedichteten aber für Reini­ gungsmittel unzugänglichen Raum. Eine solche Anordnung er­ scheint für Sterilanwendungen ungeeignet.

Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, daß von dem elasti­ schen Ring lediglich die Mitnehmerfunktion in Anspruch genom­ men wird, während für die Abdichtung des Mitnehmerrings gegenüber der Welle ein besonderer Dichtring vorgesehen ist, der auf der der Welle abgewandten Seite des Anschlags zwischen dem Mitnehmerring und dem Wellenbund vorgesehen ist.

Wie bekannt, kann der elastische Ring zum Einschnappen der Gleitringdichtung in die gewünschte Montageposition eingesetzt werden. Zu diesem Zweck ist die den elastischen Ring ein­ schließende Fläche des Mitnehmerrings an ihrem dem Bund zugewandten Ende mit einem zur Welle hin vorspringenden Ringvorsprung versehen und/oder ist die den elastischen Ring an der Welle einschließende Fläche an ihrem vom Bund entfern­ ten Ende mit einem zum Mitnehmerring vorspringenden Ringvor­ sprung versehen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Gleitring nicht direkt gegenüber der Welle abgedichtet, sondern ist eine Abdichtung zwischen dem Gleitring und dem Mitnehmerring vorgesehen. Diese soll auf der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seite der Drehmitnahme und der Feder liegen, damit die zwischen Gleitring und Mitnehmerring eingeschlossenen Räume möglichst gering gehalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Hälfte der Dichtungsanordnung und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform des Dichtrings.

Die Dichtungsanordnung wird von der Welle 1, dem Gehäuse 2 und der dazwischen angeordneten Gleitringdichtung 3 gebildet. Diese setzt sich zusammen aus dem ersten ringförmigen Gleit­ ringdichtungsteil 4, der über den O-Ring 5 dicht und unverd­ rehbar mit dem Gehäuse 2 verbunden ist und mit seiner Stirn­ fläche 6 eine Gleitringdichtungsfläche bildet. Ferner umfaßt die Gleitringdichtung den zweiten Gleitringdichtungsteil 7, der sich hauptsächlich aus dem Mitnehmerring 8 und dem Gleit­ ring 9 zusammensetzt, der über die Stirnfläche seines Gleit­ ringteils 9 eine mit der Gleitringdichtfläche 6 des Rings 4 zusammenwirkenden Gleitringdichtfläche 10 bildet. Der Gleit­ ring 9 wird durch die Feder 11 gegen den Ring 4 gepreßt. Durch eine Stift-Nut-Anordnung 12 ist er gegenüber dem Mitnehmerring 8 drehgesichert, und ein Dichtring 13 dichtet den Gleitring 9 gegenüber dem Mitnehmerring 8 ab, und zwar an demjenigen Ende des Gleitrings 9, das dem Produktraum 14 am nächsten gelegen ist.

Die Welle 1 ist starr mit einem radialen Bund 15 verbunden, an dem sich der Mitnehmerring 8 gegenüber der Kraft der Feder 11 abstützt. Zu diesem Zweck ist er an seinem bundnahen Ende mit einem Anschlag 16 versehen, der sich direkt an dem Bund 15 abstützt.

Die Drehmitnahme des Mitnehmerrings 8 gegenüber der Welle 1 wird durch den elastischen Ring 17 vermittelt, der zwischen den einander radial gegenüberstehenden Flächen 18 und 19 des Mitnehmerrings 8 der Welle 1 eingeklemmt ist und eine seiner Vorspannkraft entsprechende Reibkraft an diesen Flächen erzeugt.

Die den Mitnehmerring 17 einschließende Fläche 19 der Welle 1 wird am bundfernen Ende durch einen Ringvorsprung 20 abge­ schlossen, an dem sich im Montagezustand der elastische Ring 17 anlegt. Diagonal dem Ringvorsprung 20 gegenüber ist ein entsprechender Ringvorsprung 21 an dem bundnahen Ende der Fläche 18 des Mitnehmerrings 8 angeordnet, an dem der elasti­ sche Ring 17 gleichfalls vorzugsweise anliegt. Außerdem ist die mitnehmerseitige Fläche 18 auf der bundfernen Seiten durch eine große Stirnfläche 22 abgeschlossen. Bei der Montage kann der in den Mitnehmerring eingeschnappte elastische Ring 17 an der Fläche 22 anliegend über die Welle 1 geschoben werden, bis er hinter dem Ringvorsprung 20 einschnappt. Dies geschieht dann, wenn der Mitnehmerring 8 sich in seiner endgültig vorgesehenen Montagestellung befindet.

Die den Anschlag 16 bildende Stirnseite des Mitnehmerrings enthält auf der der Welle 1 abgewandten Seite des Anschlags 16 eine Ausdrehung 24, in die ein O-Ring 25 eingesetzt ist, der dann, wenn der Anschlag 16 an dem Bund 15 anliegt, unter Vorspannung an dem Bund 15 anliegt und abdichtet. Damit sich zwischen der Ausdrehung 24 und dem Dichtring 25 auf der dem Bund abgewandten Seite kein enger, schlecht zu reinigender Spalt bildet, ist dort am Mitnehmerring 8 eine Nase 26 vorge­ sehen, die dem Dichtring eine Schräge zuwendet und dicht an ihm anliegt, bis die Stirnfläche der Nase sich unter großem Winkel von der Dichtringoberfläche entfernen kann.

Will man auch den zwischen dem Bund 15 und dem Dichtring 25 sich auf der Produktseite bildenden, keilförmigen Spalt vermeiden, so kann man statt des O-Rings 25 einen Profilring 30 verwenden, wie er in Fig. 2 angedeutet ist und der auf der Produktseite mit dem Bund 15 einen großen Winkel einschließt.

Der die Ausdrehung 24 enthaltende Teil 27 des Mitnehmerrings 8 ist im Durchmesser gegenüber demjenigen Teil 28, auf dem die Abdichtung 13 zum Gleitring 9 hin sitzt, derart vergrößert, daß der Mediumsdruck, wie bei 29 schematisch angedeutet, dazu beiträgt, den Mitnehmerring 8 und damit den Anschlag 16 und den Dichtring 25, gegen den Bund 15 zu pressen. Der Dichtring 25 nimmt daher Teil an der Erzeugung der Reibkraft, die den Mitnehmerring 8 zu gemeinsamer Drehung mit der Welle 1 verbin­ det.

Diejenigen Ausführung der Anordnung, bei der der Mitnehmerring 8 der Welle und der Gleitringdichtungsteil 4 dem Gehäuse zugeordnet ist, ist die übliche Anwendung; nur diese wurde deshalb unter Bezugnahme auf die Zeichnung oben beschrieben. Die Anordnung kann aber auch kinematisch derart umgekehrt werden, daß der Mitnehmerring 8 dem Gehäuse zugeordnet ist, während der Gleitringdichtungsteil 4 der Welle zugeordnet ist. In den Ansprüchen wird daher unter Vermeidung der Begriffe Gehäuse und Welle lediglich von einem ersten und einem zweiten Bauteil gesprochen, die die Gleitringdichtung einschließen.

Claims (3)

1. Gleitringdichtungsanordnung insbesondere für Anwendungsfälle mit hohen Reinheitsanforderungen, zwischen zwei relativ zueinander drehbaren, ersten und zweiten Bauteilen (2, 1) und mit einem ersten Gleitringdichtungsteil (4), das mit dem ersten Bauteil (2) verbunden ist und eine erste Gleitringdichtfläche (6) bildet, und einem zweiten Gleitringdichtungsteil (7), das aus einem Mitnehmerring (8), der mit dem zweiten Bauteil (1) dicht, undrehbar und in axial bestimmter Position verbunden ist und einem mit dem Mitnehmerring (8) dicht, undrehbar und axial verschiebbar verbundenen Gleitring (9) besteht, der die zweite Gleitringdichtfläche (10) bildet und durch Federkraft (11) gegen die erste Gleitringdichtfläche (6) gedrückt ist, wobei die undrehbare Verbindung zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem zweiten Bauteil (1) durch einen unter Vorspannung zwischen einander radial gegenüberstehenden Flächen (18, 19) des zweiten Bauteils (1) und des Mitnehmerrings (8) enthaltenen elastischen Ring (17), der eine radiale Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem zweiten Bauteil (1) bildet, vermittelt ist und der Mitnehmerring (8) gegenüber der Federkraft (11) an einem radial vorspringenden Bund (15) des zweiten Bauteils (1) unnachgiebig durch einen Anschlag (16) abgestützt ist, wobei zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem Bund (15) des zweiten Bauteils (1) auf der dem zweiten Bauteil (1) abgewandten Seite des Anschlags (16) ein Dichtring (25) vorgesehen ist, der eine axiale Abdichtung zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem Bund (15) des zweiten Bauteils (1) bildet, wobei die Dichtkraft des Dichtrings (25) geringer als die Kraft ist, mit der sich der Mitnehmerring (8) an dem Bund (15) abstützt, und daß eine Abdichtung (13) zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem Gleitring (9) vorgesehen ist, wobei die den elastischen Ring (17) einschließende Fläche (18) des Mitnehmerrings (8) an ihrem dem Bund (15) zugewandten Ende zum zweiten Bauteil (1) hin vorspringt (21) und wobei die den elastischen Ring (17) einschließenden Fläche (19) an dem zweiten Bauteil (1) an ihrem vom Bund (15) entfernten Ende zum Mitnehmerring (8) hin vorspringt (20).

2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (13) zwischen dem Mitnehmerring (8) und dem Gleitring (9) auf der dem zweiten Bauteil (1) abgewandten Seite der Drehmitnahme (12) und der Feder (11) liegt.

3. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Dichtring (25) am Mitnehmerring (8) von der Produktseite abgegrenzte Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche des Mitnehmerrings (8) im Bereich der Abdichtung (13) zum Gleitring (9).