DE2244213A1

DE2244213A1 - Schwimmringdichtung

Info

Publication number: DE2244213A1
Application number: DE19722244213
Authority: DE
Inventors: Artur Dipl Ing Wilda
Original assignee: Pumpen & Verdichter Veb K
Current assignee: Pumpen & Verdichter Veb K
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1972-09-08
Publication date: 1973-06-14
Also published as: FR2164160A5; NL7207609A; CS160883B1

Description

Schwimmringdichtung

Die Erfindung betrifft eine Schwimmringdichtung mit verlängertem Dichtspalt und hydraulischem Ausgleich der Axialkräfte am Schwimmring für den Durchtritt einer Welle durch die Wandung eines unter hohem Druck stehenden Gehäuses.

Die Punktion einer Schwimmringdichtung ist gefährdet» wenn bei hohem abzudichtendem Druck die durch den etwas · höheren Druck des Sperrmediums erzeugte große axiale Anpreßkraft den Schwimmring mit seiner radialen Dichtfläche so an das Gehäuse preßt, daß seine radiale Beweglichkeit in Anpassung an die Wellenbewegung behindert, bzw· ganz unmöglich ist. Die dadurch auftretenden metallischen Berührungen zwischen der Welle und dem Schwimmring führen zum frühzeitigen Verschleiß und sind nicht selten auch Ursachen von Havarien·

Bekannt sind mechanische Entlastungen, die die Anpreßkraft an der Dichtfläche durch entgegenwirkende Federkräfte von zusätzlichen Bauteilen oder Gestaltungen vermindern oder bei denen axial sich erstreckende Stützkörper die Anpreßkraft übertragen und die radiale Bewegung des Schwimmringes ermöglichen· Bekannte hydraulische Einrichtungen zur Druckentlastung, die den Schwimmring axial vom Gehäuse abheben und damit seine radiale Beweglichkeit erhalten, benötigen einen Druck, der höher als der Druck des Sperrmediums ist_e Bekannt sind auch Entlastungen mit hydraulischem Druckausgleich in Verbindung mit der Drosselung des Sperrmediums auf einen niederen Druck· Der Schwimmring bewegt sich dabei mit einem geringeren axialen Spiel in der Ausnehmung des Gehäuses und beide Stirnflächen des Schwimmringes sind als Dichtflächen mit entsprechenden Aussparungen ausgebildet. Die Schwimmringe sind mit Bohrungen versehen, um Sperrflüssigkeitsräume höheren Druckes, mit Räumen niederen Druckes zu verbinden.

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Diese bekannten Lösungen sind nicht befriedigend, insbesondere wegen der Nachteile die im wesentlichen darin bestehen, daß bei den mechanischen Entlastungen die radiale Reibungskraft nur geringfügig vermindert werden kann und eine Vielzahl von zusätzlichen Bauteilen erforderlich sind und bei hydraulischen Entlastungen relativ hohe Leckmengen entstehen, zusätzliche Einrichtungen benötigt werden, enge Fertigungstoleranzen zur Gewährleistung der Funktion einzuhalten sind und hohe Anforderungen an den Reinheitsgrad des Sperr- und Druckmediums gestellt werden· Bei den hydraulisch entlasteten Schwimmringen mit beiderseitigen Dichtflächen müssen zur Herstellung des Gleichgewichtes der Druckkräfte die auf die beiden Stirnflächen einwirken,eine Vielzahl von Gestaltungen zur Ausbildung der Drosselstellen und an Dimensionierungen von Leistungen und Kanälen in Abhängigkeit der Druckbereiche in Übereinstimmung gebracht werden·

Zur Beherrschung hoher Drücke werden Dichtungen mit mehreren axial nebeneinanderliegenden Schwimmringen ausgebildet. Die axiale Länge der bekannten Schwimmringausführungen ist vorwiegend durch die Länge des Dichtungsspaltes zwischen dem Schwimmring und der Welle sowie durch den Platz für zugehörige, zusätzliche Bauteile bestimmt, so daß sich je nach Art der Entlastung unterschiedliche Baulängen ergeben, die jedoch alle relativ groß sind und insbesondere bei Schwimmringen mit hydraulischer Druckentlastung einen hohen und komplizierten Aufwand druckerzeugender Einrichtungen erfordern.

Zweck der Erfindung ist es, die Funktion der Schwimmringdichtung zu verbessern, eine wählbare Kompensierung der Axialkräfte des Schwimmringes bis zum völligen Ausgleich in leichter Art und Weise zu erreichen und die Baulänge zu verkürzen sowie eine hohe Betriebssicherheit und -dauer zu gewährleisten.

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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel zu beseitigen, den Druckabfall im Dichtungsspalt in Verbindung mit der Gestaltung der beiden Stirnflächen des Schwimmringes zum Ausgleich der Axialkräfte und als Länge des Dichtungsspaltes annähernd die gesamte Kontur, außer der abzudichtenden Stirnfläche des Schwimmringes zu nutzen, um eine aus den hydraulischen und hydrodynamischen Kräften resultierende berührungsfreie Lage des Schwimmringes zur Welle zu gewährleisten.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß der Schwimmring von einer mit der Welle fest verbundenen Spalthülse umgeben ist, die an del? äußeren Kontur des Schwimmringes einen äußeren Dichtungsspalt bildet, der dem zwischen der inneren Kontur des Schwimmringes und der Welle vorhandenen inneren Dichtungsspalt vorgeschaltet ist und die einen Raum einschließt.der den äußeren Dichtungsspalt mit dem inneren Dichtungsspalt verbindet, wobei der Sitz der Spalthülse der nicht abdichtenden Stirnfläche des Schwimmringes axial vorgeordnet ist, und die Anpreßkraft der Dichtfläche des Schwimmringes an die Gehäusewand einer durch eine Intlastungsflache des Schwimmringes sich ausbildenden Differenzkraft (pb β Hl) - (PA · N2) a O entspricht, wobei bei gleicher Länge und Weite des äußeren und des inneren Dichtungsspaltes der Druck pB im von der Spalthülse gebildeten Raum 5^ 1 des Druckes p^ in der Ausnehmung der Gehäusewand ist„

Um von der Ausnehmung in der Gehäusewand bis zum von der Spalthülse, gebildeten Raum eine bestimmte Verminderung des Druckes des Sperrmediums bzw· den erforderlichen Druck zu erreichen, sind erfindungsgemäß der äußere Dichtungsspalt und der innere Dichtungsspalt mit unterschiedlichen Spaltlängen und/oder Spaltweiten ausführbar.

Bei niedrigem Druck in der Ausnehmung der Gehäusewand und einem Druckabfall bis zum von der Spalthülse gebildeten Raum derart, daß die axiale Anpreßkraft der Dichtfläche an die Gehäusewand so begrenzt ist, daß die radiale

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Beweglichkeit des Schwimmringes und die Abdichtung an der Gehäusewand gewährleistet ist, weist erfindungsgemäß zum Zweck einer Vereinfachung der Fertigung der Schwimmring an der abdichtenden Stirnseite eine einzige Fläche als Dichtfläche auf.

Als Vorteile der Erfindung ergeben sich im wesentlichen

- die Fertigung erfordert keine hohe Genauigkeit,

- die Anpreßkraft der Dichtfläche des Schwimmringes an die Gehäusewand ist konstruktiv einfach wähl- und gestaltbar und gegebenenfalls völlig kompensierbar,

- der berührungsfreie Lauf des Schwimmringes zur Welle ist durch die hydrodynamischen Kräfte gewährleistet und die Lage des Schwimmringes zur Welle stellt sich mit entsprechend kleiner Exzentrizität £ ein,

- durch die kleine Exzentrizität ζ wird

die kleinstmögliche Rücklauf menge <y gewährleistet und gemäß- F*' ι. ein geringer Aufwand an Leistung P

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und damit auch eine geringere Erwärmung des Dichtmittels erzielt,

- zusätzliche Leckmengen und zusätzliches Druckmedium entfallen,

- die Baulänge einer Schwimmringdichtung für hohe Drücke ist wesentlich kürzer.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Ausführung im Axialschnitt dargestellt.

Der Schwimmring 1 mit seinen gegenüberliegenden Stirnflächen BL und No und N, ist in der Ausnehmung A der Gehäusewand und um die Welle 4 angeordnet. Eine Spalthülse 2, die mit der Welle 4 fest verbunden ist, ist mit ihrem Sitz auf der Welle 4 der Stirnfläche N. des Schwimmringes 1 vorgeordnet und umschließt den Schwimmring 1 derart, daß an der äußeren Kontur des Schwimmringes 1 ein äußerer Dichtungsspalt J5 und an der Stirn-

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fläche IL ein Baum B vorhanden sind, denen der innere Di chtungs spalt 3' nachgeschaltet ist» der zwischen der Welle 3 und dem Schwimmring 1 besteht· Das Sperrmedium fließt durch eine Bohrung in Pfeilrichtung in die Ausnehmung A der Gehäusewand mit einem etwas höherem Druck als dem Druck im Gehäuse ein. Eine Teilmenge des Sperrraediums durchströmt nacheinander den äußeren Dichtungsspalt 3, den Raum B und den inneren Dichtungsspalt 3', wobei der Druck bis zur Ausströmung am inneren Dichtungsspalt 3» stetig abfällt. Im Baum B ist sctmit der Druck pb nur noch ca. ein Drittel des Druckes p^ in der Ausnehmung A der Gehäusewand. Die durch den Druck p-g erzeugte Anpreßkraft p-g . EL der Dichtfläche N -, an die Gehäusewand ist durch die an der Stirnfläche H". ₂ entgegenwirkende Axialkraft p^ · No entsprechend, gegebenenfalls auch völlig ausgeglichen.

Die Erfindung ist eine wesentliche Verbesserung der Funktion der Schwimmringdichtung und schafft die Vöiv aussetzungen für eine hohe Betriebsdauer und -sicherheit sowie für die konstruktive Ausbildung von Schwimmringdichtungen für hohe Drücke mit kurzer Baulänge, da die pro Schwimmring zu erreichende Druckdifferenz annähernd das Doppelte der bisherigen Schwimmringausführungen ist.

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Claims

Patentansprüche

Schwimmringdichtung mit verlängertem Dichtungsspalt und hydraulischem Ausgleich der Axialkräfte am Schwimmring für den Durchtritt einer Welle durch die Wandung eines unter hohem Druck stehenden Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmring (1) von einer mit der Welle (4) fest verbundenen Spalthülse (2) umgeben ist, die an der äußeren Kontur des Schwimmringes (1) einen äußeren Dichtungsspalt (3) bildet.der dem zwischen der inneren Kontur des Schwimmringes (1) und der Welle (4) vorhandenen Dichtungsspalt (3*) vorgeschaltet ist und die einen Raum (B) einschließt, der den äußeren Dichtungsspalt (3) mit dem inneren Dichtungsspalt (3*) verbindet, wobei der Sitz der Spalthülse (2) der nicht abdichtenden Stirnfläche (N,.) des Schwimmringes (1) axial vorgeordnet ist und die Anpreßkraft der Dichtfläche (F*) des Schwimmringes (1) an die Gehäusewand einer durch eine Entlastungsfläche (No) des Schwimmringes (1) sich ausbildenden Differenzkraft (p_ß . N^) - (p_A · N₂) > O entspricht, wobei bei gleicher Länge und Weite der Dichtspalte (3 und 3*) der Druck p,, im von der Spalthülse (2) gebildeten Kaum

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(B) R* 4· des Druckes p. in der Ausnehmung A der Gehäusewand ist.

2· Schwimmringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsspalt (3) und der innere Dichtungsspalt (3") mit unterschiedlichen Spaltlängen und /oder Spaltweiten ausgebildet sind·

3· Schwimmringdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmring (1) an der abdichtenden Stirnseite eine einzige Fläche die Dichtfläche (N^) aufweist.

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