DE1948499A1 - Axiale Gleitringdichtung mit mindestens zwei Dichtringen - Google Patents

Description

• "Axiale Gleitringdichtung mit mindestens zwei Dichtringen " Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur axialen Abdichtung von Wellen, insbesondere von Pumpenwellen, mit einem Gehäuse, einem in diesem gleichashcig angeordneten Gleitring, der unter Federkraft zur Erzielung der Dichtwirkung mit einer seiner Stir@seiten gegen eine Anlauffläche anliegt, und mit einem aus elastischem Werkstoff bestehenden Dichtring, der sich unter radisler Verspannung einerseits gegen eine Anlagefläche am Dichtring und andererseits gegen eine A@lagefläche am Gehäuse abstütst.
• Bei bekan@ten Gleitringdichtungen dieser Art ist als inneres Dichtelement ein Diohtring vorgesehen, der in eine Nut im Gleitring eingelegt ist und bei axialer Bewegung des Gleitrings auf einem zylindrischen Teil des Gehäuses gleitet. In den meisten Fällen hat eine derartige Gleitringdichtung die Aufgabe, das Austreten einer Flüssigkeit su verhindern, webei dann der Dichtring vom Inneren der Dichtung her von der absudichtenden Flüssigkeit, auf der Anßenseite jedoch von Luft b@aufs@hlagt wird. In diesen Fällen arbeiten die bekannten Gleitringdichtungen im allgemeinen zufriedenstellend.
• Es kommt aber au@h häufig ver, daß das ve@wendete inners Dichtelement von swei verschieden@rtigen Flüessigkeiten beaufschlagt wird. Dieser Fall tritt z.B. dann auf, wenn swei Flüssigkeiten voneinander getr@nnt werden sollen oder wenn sich auf der einen Seite der Dichtung die abzudichtende Flüssigkeit, z.B. Wasser, und auf der anderen Seite das zur Schmierung einer Lagerung dienende Öl oder Fett befindet. In solchen Füllen kann es vorkommen, daß die b@abaichtigte Dichtwirkung unbefriodigend ist, weil der Werkstoff, aus dem das innere Dichtelement herge -stellt ist, gegeaüber einer der beiden Flüssigkeiten eine nicht ausreichende Beständigkeit aufweist.
• Gleitring-Zur Vermeidung dieser Nachteils wird bei einer dichtung@ der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß erfindung@gemäß in Richtung der beabsichtigten Dichtwirkung zwei Dichtringe hintereinander angeordnet sind. Dann ist es ohne weiteres möglich, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Dichtringe jeweils aus verschiedenen Werkstoffen herzustellen, wobei die Werkstoffe hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber den ab-@udichtenden Flüssigkeiten ausgewählt sind. So kann z.B. der eine Dichtring aus Äthylen-Propylen-Kauts@huk bergestellt sein und dann eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Wasser aufweisen, während der anders Dichtring aus Nitril-Kautschuk besteht, der besonders beständig gegenüber Öl ist.
• Besonders einfache konstruktive Verhältnisse @rgeben sich, wenn nach einem weiteren Verschlag in ihren Innen- und Außendurchmes@ern übereinstimmende Dichtringe verwendet und in Acherichtung der Dichtung versetst hintereinander ang@ordnet worden. Hierbei kann für jeden der Dichtringe je eine von zwei parallel zueinander verlaufenden Nuten vorgesehon sein.
• Wenn die am Gehä@se befindliche Anlagefläche innerhalb des Gleitrings liegt, ist as besonders zwe@kmäßig, wenn die Nuten in die Bohrungawand des Gleitrings eingearbeit sind. In diesem Falle kann das Gehäuse in üblicher Weise in seinem axialen @ängseschnitt U-förmige Gestalt haben und eine sylindrische Außenwand auf@eisen, innerhalb weleber ein gleichachsig zur Außenwand angeordneter, vorsugsweise rohrförmiger Hals vorgeschen ist. Der Hals ist in diesem Falle zwe@k@äßig mit der Außenwand einstückig über ein Bodenteil verbunden, Dann kann der Gleitring in bekannter Weise s@ angeordnet sein, daß er mindestens auf einem Teil seiner axialen Länge, @ämlich mit seiner der als Dichtfläche di@nenden Stirnssite abgekchrten Endsone in den Zwischenranm zwi@@hen der Au@enwand und dem Hals bineinragt. Bei einer @elchen Anordnung @rgibt sich in weiterer Auagestaltnng der Erfiadung eine bescnders große Dichtwirkung, wann einer der beiden Dichtringe zwischen dem Hals und der @@hrungswand des den Hals übergreifenden Gleitrings und der andere Dichtring zwischen der äußeren Umfangsfläche des Dicktrings und der Au@enwand des @ehäuses angeordnet ist.
• In Verbindung mit dem eiugange geschilderten Grundgeganken der Erfindung, zwei in Dichtrichtung hinterei@an@er angeordnete, jeweils in ihrem Werkstoff den abs@dichtenden Ne@ien augepaßte Dichtriuge vorsuschen, kann es weiterhin sur Verstärkung der Dicht@irkung z@eekmäßig sein, wenn für die in unverspauntem Zu@tand wenigstens annäherad kreisförmige Querschnitte aufwe@@enden Dichtrings als @nlag@flächen sol@he Zonen am Dichtzing und am Gehänse vorgeme@en sind, die eine derartige, in @charichtung der Di@htung ge@esszens Iänge baben, daß die Dichtringe bei axialer Relativhewegung zwischen Dichtring und Gehäuse sich über wenigetens 90° auf dem Umfang ihrer Querschnittsflächen schlupffrei auf diesen Zonen abrollen können. Bei diesem Abrollvorgang führt jeder der Dichtringe eine Drehbewegung um seine Querschaittsachse aus und wirkt dabei als Drehfeder, weil ein Teil des elastischen Dichtrings bei dieser Drchbewegung gestre@kt wird, aämlich der in unverdrehtem Zustand innenliegende Teil, wohingegen der in unverspanntem Zustand in der Nähe des grö@ten Durchmessers des Dichtrings liegende äußere Teil bei der Abrollbewegung gestaucht wird. Durch diese Ausnutzung der Elastisität seines Werkstoffs entsteht in jedem Dichtring das Bestreban, seine unverspannte Ausgangslage surückzugowinnen. E@ wirkt sich daher in jedem Dichtring nach einer erfolgten axialen Auslenkung des Gleitrings gegenüber dem Gehä@se sine Kraft aus, welche zur Erhöhung der Anprezskraft, mit welcher der Gleitring gegen seine ihm gegenübersteheude Aulauffläche gedrückt wird, ausgenützt werden kann. Unter Ausnutsung der bei einer solchen Abrollbewegung entstehenden Torsionsspannungen im Werkstoff der Dichtringe, kann man dann auf @ine bei den seither bekannten Gleitringdichtungen netwendige, den erforderlichen Anpressdruck des Gleitrings an seine Anlauffläche sicherstellende Draskfeder gans versichten oder dach wenigstens den von einer solchen Feder ausgeübten Druck wesentlich durch die Verspannungskräfte der Dichtringe unterstütsen.
• Zur Erzielung der durch Verdrehen des Dichtringe um seine Quers@hnittsachse entstehenden Spannkräfte, ist es zweckmäßig, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die axiale Länge der als Anlageflächen der Dichtringe dienenden Zonen mindesten@ das 1,5-fache, vorzugsweise das drei- bis fünffache des Querschnittsdurchmessers der Dichtringe beträgt, Besonders einfache konstruktive Ver@ältnisse ergeben sich, wenn die als Aulagefläche dienenden Zonen am Gleitring und am Gehäuse zylindrisch ausgebildet sind und su ihren Zylindern, in Achsrichtung gesehen, kreisförmige oder kreisringförmige Querschnittsflächen gehören. Eine solohe kreiszylindri@che Form ist jedoch nicht anbedingt erforderlich. Es kann vielmebr für verschledene Anwendungsfälle zweckmäßig sein, die Zonen derart auszubilden, daß sie in allen ihren axialen Längs -schnitten parallel zur Dichtungsachse verlaufen, jedoch in Umfangsrichtung fortschreitend verschiedene radials Abstände haben.
• Für die erfindung@g@mäße Ausbildung der Gleitringdichtung mit zwei in Dichtungswirkungsri@htung hintereinander angeorôneten Dichtringen ist es bes@nders zweokmäßig, wenn zur Verwendung in Wasserpumpen,von den Dichtringen der eine aus Äthylen-Propylen-Kautschuk, der andere aus Nitril-Kautschuk besteht, Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung teilweise schematisch dargestellter Ausfübrungsbeispiele näher beschri@ben und erläutert. Es zeigen: Fig.1 als erstes Ausführungsbeispiel eine Gleitringdichtung mit einer Druckf@der und zwei Führungsnuten in ihrem axialen Längsschnitt und Fig.2 in ihrer stirnscitigen Draufsicht, Fig.3 eine andere Gleitringdichtung, bei welcher die Dichtringe außerdem zur Erzielung der auf den Gleitring auszuübenden Druckkraft ausgenützt sind und parallel hintereinander sich auf einem halsförmigen Teil des Gehäuses abstützen und Pig. 4 ebenfalls Bn ihrem axialen Längsschnitt eine andere Gleitringdichtung, die zwei verschieden große konzentrisch zusinander liegende Dichtringe aufweist, welche den Dichtring zwischen sich fassen, Bei sämtlichen, in der Zeichnung dargest@llten Ausführungsbeispielen ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, das in seinem in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellten arialen Längs@chnitt eine U-förmige Gestalt hat und sich in drei Teile gliedert, nämlich in einen sich radial erstreckenden Bodenteil 2, eine zylindrische Außenwand 3 und einen, innerhslb der Außenwand und gleiohach@ig zu dieser angeordneten, rohrförmigen Hals 4, welcher über den Bodenteil 2 mit der Außenwand 3 einstückig verbunden ist. In den, von der Außenwand 3 und dem Hals 4 umschlossenen Ringraum ragt der in axialer Richtung bewegliche Gleitring 5 hinein, welcher mittels einer ebenfalls im Ringraum untergebrachten Kagelfeder 6 mit seiner radialen Stirnfläche 7 gegen eine nicht dargestellte Anlauffläche gedräckt wird und dort die angestrebte Dichtwirkung ersielt.
• Bei dem in Pig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind als innere Dichtelemente, welche die Aufgabe haben, den Innenraum I von dem Außenraum U der Dichtung zu trenn@n, zwei aus verschiedenem elastischem Werkstoff hergestellt@ Dichtringe 8 und 9 vorgesehen. Diese sind in Nuten 10 und U ingelegt, die sich am inneren Umfang des Gleitrings 5 befinden und, wie in der Zeichnung dargestellt, etwa rechteckförmigen @uerschnitt baben. Unter der Annshme, daß der Innenraum I mit einem als Schmiermittel dienenden öl gefüllt ist, besteht der von diesem Öl beaufschlagte linke Dichtring 8 aus Nitril-Kautschuk, wohingegen der rechte, mit 9 bezeichn@te zweite Dichtring bei Verwendung der Gleitringdichtung in einer Wasserpumpe von auß@n her von de@ zu fördernden Wasser beaufschlagt wird und daher verteilhafterweise aus Äthylen-Propylen-Kautschuk besteht. Hierdurch wird erreicht, daß die Dichtringe gegenüber dem sie beaufschlag@nden Medium besouders widerstandsfähig ausgebildet werden können.
• Bei der in Fig. 3 in ihrem axialen Längsschnitt wiedergegeb@nen zweiten Gleitring@ichtung sind ebenfalls zwei in Anpassung an die von ihnen abzudichtenden Flüssigkeiten aus versohiedenem elastischem Werkstoff bergestellten Dichtringe 12 und 13 vorgesehen, welche in geringem axialem Abstand voneinander in zur Dichtungsachse senkrechten Ebenen nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Dichtringe 12 und 13 baben verhältnismäßig schwache, in der Zeiohnung durch eine Kreusschraffur bervorgehob@ne kreisfürmige Querschnittsflächen und liegen an ihrem Außenumfang unter radialer Verspannung an dem bei 17 ange -deuteten Gleitring an, dessen Bohrungswand durchgehend zylindrisch ausgebildet ist. Um auch chne Verwendung einer Druckfeder den Gleitring 17 mit seiner Stirnfläche 20 gegen eine nicht dargestellte Anlauffläche drücken zu köanen, ist vorgese@en, daß die beiden Dichtringe 12 und 13 sich bei einer Lage des Gleitringe 17, die in der unteren Hälfte der Fig.3 mit unterbrcchenen Linien angedeutet ist, sich in unver -spanntem Zustand befi@den und beim Einschieben des Gleitgerings 17 in die mit ausgezogenen Linien wiedergebenen Betriebslage sich mit dem Umfang ihrer Querschnittsflächen auf der zylindrisch ausgebildeten Bohrungswand 19 und der ebenfalls zylindrischen Umfangsfläche des Gehäusehalses 4 um etwa 90° abrollen. Bei dieser Abrollbewegung dr@hen sie sich um ihre Querschnittsachse, webei ihr in unverspannter Lage innen liegender, auf dem Hals 4 anliegender Teil mit zun@h@ender Drehbewegung gestreckt, ihr in unverspanntem Zustand in der Nähe des Größtdurchmessers lisgender äußerer Teil jedoch gestauoht wird. Es wirkt aich daher asch einer durch Andrüchen der Gleitringdichtung gegen eine nicht dargestellte Anlagefläche erfolgten axialen Auslenkung des Gleitrings gegenüber dem Gehäuse eine Kraft aus, die bestrebt ist, in Richtung des eingezeichneten Pfeiles den Gleitring 17 gegen seine Anlagefläche zu drüoken, weil die Dichtringe 12 und 13 infolge der in ihren Werkstoffen auftretenden elastischen Formkräfte bestrebt sind, ihre @rsprüngliche unverspannte Ausgangslage wieder zurückzugewinnen. Um die für eine derartige Torsionsverspaunung erforderliche axiale Beweglichkeit und die Abrollmöglichkeit der Dichtringe zu gewährleisten, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel dafür Sorge getragen, daß die als Anlageflächen dienenden Zonen an der Bohrungswand 19 und an der Außenumfangefläche des Halses 4 sich über eine axiale Länge erstrecken, die mindestens das 1,5-fache des Quesrschnittsdurchmessers der Dichtringe beträgt. Im allgemeinen reioht es aus, wenn die axiale Länge der zylindrischen Zonen das drei- bie fünffache dieses Querschnittsdurchmessers au@@acht.
• Beim dritten Ausführungsbeiapiel nach Fig. 4 sind ebenfalls zwei Dichtringe 14 und 15 mit in unverspanntem Zustand kreisförmigen Querschnitten vorgeschen. Im Gegenastz zu den vorber beschri@benen Ausführungsbeispielen baben die Dichtringe jedoch unterschiedlich große Innen- und Außendurchmesser. Sie @ind kongentrisch zueinander in einer gemeinsamen Querschnittsebene angeordnet und zwar derart, daß der äußere Dichtring 14 zwischen der Umfangsfläche des Gleitrings 17 und der Innenfläche der Außenwand 3 angeordnet ist, während der innen liegende Dichtring 15 mit geringer radialer Verspannung zwischen der Bohrung 19 des Dichtringe 17 und der ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Umfangsfläche des Gehäusehalses 4 angeordnet ist. Wie beim vorher besohriebenen Ausführungsbeispiel ist auch hier durch axiales Einschieben des Dichtrings unter gleichzeitiger Abrollbewegung der beiden Dichtringe 14 und 15 in diesen Dichtringen eine Verdrehspannung erzeugt, welche auch ohne Verwendung einer zusätzlichen Druckfeder der in Fig. 1 dargestellten Art die notwendige, durch einen Pfeil angedeutete Anpresskraft für den Gleitring ergibt. Durch die Anordnung der beiden Dichtringe in einer gemeinsamen Querschnittsebene ergibt sich für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 eine besonders kurze axiale Baulänge und wegen der in ihrem Werkstoff an die abzudichtenden Medien angepaßten beiden Dichtringe eine außerordentlich hohe Lebensdauer der Gleitringdichtung.

Claims (11)

A n s p r ü c h e

1. Gleitringdichtung zur axialen Abdichtung von Wellen, insbesondere von Pumpenwellen, mit einem Gehäuse, einem in diesem gleichachsig angeordneten Dichtring, der unter Federkraft zur Erzielung der Dichtwirkung mit einer @einer Stirnseiten gegen eine Anlauffläche anliegt und mit einem aus elastischem Werkstoff bestehenden Dichtring, der @ich unter radi@ler Verspannung einerseits gegen eine Anlagefläche am Dichtring und andererseits gegen eine Anlagefläche am Gehäuse abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der beabsichtigten Dichtwirkung zwei Dichtringe(8, 9 bzw. 12, 13 bzw.

14, 15) bintereinander angeordnet sind.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn@eichnet, daß die Dichtringe (8, 9 bzw. 12, 13 bzw. 14, 15) aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sind.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe in Acharichtung der Dichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auf@ahme der Dichtringe (8, 9) zwei parallel zueinander verlauf@nde Nuten (10, 11) vorgesehen sind.

5. Gleitring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (10, 11) in den Gleitriag (5) eingearbeitet sind.

6. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 mit einem in seinem axialon Längsschnitt U-förmigen Gehäuse mit einer zylindrischen Außenwand, einem in dieser und gleichachsig zu dieser angeordneten, vorzugsweise rohrfürmigen Hals und mit einem Bodenteil, das den Hals mit der Außenwand verbindet, und ferner mit einem rohrförmigen Gleitring, der mindestens auf einem Teil seiner axialen Länge in den Zwischenraum zwischen der Außenwand und dem Hals hin@inragt, dadurch gekennseichnet, daß einer (15) der beiden Dichtringe (14, 15) zwischen dem Hals (4) und der Bohrungswand (19) des Gleitrings (17), der andere Dichtring (14) zwischen dem Gleitring (17) und der Außenwand (3) des Gehä@ses (1) @ngeordnet ist.

7. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit mindestens zwei Dcihtringen, die in unverspanntem Zustand wenigetens annähernd kreisförmige Querschnitte haben, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anlageflächen der Dichtringe (12, 13 bzw. 14,15) dienenden Zonen am Gleitring (17) und am Gehäuse (1) eine solche in Achsrichtung der Dichtung gemessene Länge haben, daß die Dichtringe bei axialer Relativbewegung zwischen Gleitring und Gehäuse sich über wenigetens 90° auf den Umfang ihrer Querschnittsflächen schlupffrei abrollen können.

8. Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennseichn@t, daß die axiale Länge der als Anlageflächen dienenden Zonen mindestens daß 1,5-facne, vorzugsweise das drei- bis fünffache des Querschnittsdurchmessers der Dichtringe betragen.

9. Gleitringdichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anlagefläche dienenden Zonen in allen ihren axialen Längsschnitten parallel zur Dichtungsaches verlaufen.

10. Gleitringdichtung nach Auspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen zylindrisch ausgebildet sind.

11. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Dichtringe (8,9 bzw. 12, 13 bzw. 14, 15) aus Äthylen-Propylen-Kautschuk, der andere aus Nitril-Kautschuk besteht.