DE2641650A1

DE2641650A1 - Dichtung zum abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden bauteilen

Info

Publication number: DE2641650A1
Application number: DE19762641650
Authority: DE
Inventors: Anthony Charles Back
Original assignee: Crane Packing Ltd
Current assignee: Crane Packing Ltd
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1976-09-16
Publication date: 1977-03-24
Also published as: NL7610381A; GB1554406A; FR2324955A1; FR2324955B1; ZA765508B

Description

Dichtung zum Abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden Bauteilen

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zum Abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden Bauteilen, insbesondere einer Welle und einer von ihr durchsetzten Gehäusewandung, die beim "Versagen einer weiteren Dichtung wirksam wird.

Bei den bekannten Gleitringdichtungen zum Abdichten einer Welle ist es unter bestimmten Umstanden erwünscht, sie durch eine Hilfseinrichtung abzusichern, die eine zumindest vorübergehend wirkende Dichtung bildet oder eine Dichtung, die dem Druck im Ruhezustand der Welle unbegrenzt widersteht, falls die Hauptdichtung versagt. Venn die Hilfsdichtung allerdings ständig wirksam ist, wird sie abgenützt und kann deshalb bereits vor dem Versagen der Hauptdichtung ihrerseits versagen, wodurch sie im Augenblick ihres Einsatzes nutzlos ist. Es ist deshalb erwünscht, daß die Hilfseinrichtung erst dann wirksam wird, wenn sie benötigt wird, das heißt bei Versagen der Hauptdichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtung

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der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die erst bei Versagen der Hauptdichtung zuverlässig wirksam, wird.

Dies wird erf indungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen erreicht«, Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Der Ring kann dabei einen hammerkopfförmigen Querschnitt aufweisen, und zwar derart, daß der mittlere Abschnitt verhältnismäßig steif ist, während die inneren und äußeren Teile, welche die Lippen bilden, flexibel ausgebildet sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abmessungen derart, daß die innere Lippe des Kings einen Fest sit ζ mit der Welle bildet, so daß der King mit der Welle umläuft, während seine äußere umfangsflache ein Spiel gegenüber der benachbarten inneren zylindrischen Fläche des Gehäuses unter normalen Bedingungen aufweist. Vorzugsweise weist jedoch der Ring einen Festsitz im Gehäuse auf, wobei ein Spiel zwischen seiner inneren Umfangsflache und der Welle vorgesehen ist; die zuerst genannte Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch sie eine geringe Leckage an Öl entlang der Welle abgefangen und durch Zentrifugalkräfte weggeschleudert wird.

Vorteilhaft ist es ferner, eine radiale Fläche, vorzugsweise am Gehäuse oder als Schulter an der Meile, vorzusehen, an der die stromabwärts liegende Fläche des Rings angreift, wenn der King sich unter Einwirkung des Drucks der Flüssigkeit in axialer Richtung bewegt. Dadurch wird eine zusätzliche Dichtung gebildet und ferner gewährleistet, daß der Angriff des Rings an dieser Fläche mithilft, den Ring in radialer Richtung auszudehnen, um eine

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Dichtung zu bilden. Fachstehend ist die Erfindung an Hand einer beigefügten Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Gleitringdichtung, die mit einer erfindungsgemäßen Hilfsdichtung versehen ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Hing der Hilfsdichtung im unfixierten Zustand und vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Ring der Hilfsdichtung im eingebauten normalen Zustand und durch einen Haltering gehalten in einem gegenüber Fig. 2 nochmals vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. durch eine andere Ausführungsform einer Gleitringdichtung; und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Gleitringdichtung.

In Fig. 1 ist eine Gleitringdichtung gezeigt, in welcher eine Welle 1 in einem Gehäuse 2 abgedichtet ist, mit einem Gleitring 3_S der, axial durch Spiraldruckfedern, von denen eine bei 4- gezeigt ist, belastet, in Gleitkontakt mit einem stationären Sitz 5 steht, welcher im Gehäuse 2 abgedichtet ist. Der Sitz 5 ist in einem Klemmring 6 angeordnet und gegenüber der Wand des Gehäuses gesichert. Ein Teil der Flüssigkeit, gegenüber der die Dichtung wirkt, wird unter Druck durch eine Drossel 7 und

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dann über einen Anschluß 7¹ in das Gehäuse 2 geführt, wodurch das flüssige Erzeugnis um die Dichtung herum zirkuliert.

Die erfindungsgemäße Hilfsdichtung besteht im wesentlichen aus einem Dichtring 8 aus geeignetem synthetischen Gummi oder vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Das Profil des Rings 8, in der Form wie er hergestellt wird, ist in Fig. 2 gezeigt. Danach besteht der Ring 8 aus einer sich radial nach außen erstreckenden Lippe 9 und einer Lippe 10, die sich in schräger Richtung nach innen zur Achse des Rings 8 erstreckt und ferner aus einem mittleren sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Abschnitt 11, der dicker ist als die beiden Lippen 9, 10 und deshalb weniger biegsam ist. Insgesamt ergibt sich ein Profil, das die Form eines Hammerkopfes aufweist. Der Abschnitt 11 dient dazu, den Ring 8 insgesamt zu versteifen, also Jim gegen hohen Druck widerstandsfähig zu machen, und außerdem zu verhindern, daß die Lippen 9 und 10 durch die Berührung mit der Stirnfläche des Raums, in dem der Ring 8 angeordnet ist und der nachstehend beschrieben ist, beschädigt werden.

Der Ring 8 ist in einem Ringraum 12 angeordnet, der zwischen einer Aussparung in der äußeren Stirnfläche des Klemmrings 6 und einem weiteren Ring 13 liegt, der daran befestigt ist. Außerdem ist im Raum 12 ein steifer, metallischer Haltering 14 mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Lippe 15 vorgesehen, die an der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 11 angreift; der Haltering 14 dient dazu, den Ring 8 zu halten, und zwar in radialer Richtung während des Zusammenbaus, und daneben zu seiner weiteren Versteifung.

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In dem. gezeigten Beispiel ist die Welle 1 im Bereich, der Dichtungen mit einer Hülse 16 umgeben, die durch, einen Ring 17 gehalten wird, der an die Welle 1 mit Schrauben 18 geklemmt ist. Ein geteiltes Achslager 19 innerhalb des Rings 13 läuft auf der Hülse 16 um, um Regulierungen Folge leisten zu können, die erforderlich, sind, um die Leckagegeschwindigkeit im Falle eines totalen Versagens der Dichtungen zu drosseln.

Der innere Durchmesser des Rings 8 der Hilf sdichtung ist derart, daß unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen die Lippe 10, die sich in schräger Richtung nach innen auf die Hauptdichtung zu erstreckt ,die Außenfläche der Hülse 16 gerade nicht mehr berührt. Der äußere Durchmesser des Rings 8 ist im ausgebauten Zustand jedoch bedeutend größer als der Durchmesser des Raums 12, so daß, wie in Fig. 3 gezeigt, die Lippe 9 in einem beträchtlichen Ausmaß gebogen ist und sich gegen die äußere Flache der Aussparung, die den Raum 12 bestimmt, abstützt, um eine dichtende Lippe zu bilden, die axial nach innen gerichtet ist, also zu der Hauptdichtung 3? 5 hin.

Unter normalen Betriebsbedingungen, also wenn die Hauptdichtung 3, 5 richtig arbeitet, um das Produkt im Gehäuse 2 zu halten, ist der Ring 8 der Hilfsdichtung stationär und ohne Funktion. Auch ist er keiner Abnutzung ausgesetzt, weil die Lippe 10 deutlich von der Hülse 16 entfernt ist. Eine geringe Leckage an Flüssigkeit, die durch die Hauptdichtung 3» 5 gelangt, kann also auch an der Lippe 10 vorbeiströmen und über einen nicht gezeigten Auslaß von der niedrigsten Stelle des in Fig. 1 gezeigten linken Endes des Raumes 12 abfließen.

Bei Teil- oder Totalversagen der Hauptdichtung 3, 5

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ist jedoch der Flüssigkeitsstrom entlang der Außenseite der Hülse 16 ausreichend, um auf die Lippe 10 einzuwirken, wodurch sie gebogen wird, so daß sie die Hülse 16 berührt und eine wirksame Lippendichtung bildet. Je größer der Druck umso größer ist die Kraft, mit der die Lippe in abdichtender Berührung an der Hülse 16 gehalten ist. Im dargestellten Beispiel ist die Hülse 16 mit einem Überzug 20 aus einem harten Werkstoff versehen, um eine Abnützung zu verhindern.

Gleichzeitig wird der Ring, der normalerweise im Raum 12 schwimmt, fest gegen das linke Ende des Raumes 12 gepreßt und die äußere Lippe 9 wird fest gegen die Außenfläche des Raumes 12 gedrückt. Die radiale Fläche der linken Stirnseite des Raumes 12, gegen die der Ring 8 gepreßt wird, bildet eine weitere Dichtung zusammen mit dem Ring

Für die Flüssigkeit, die sich in dem Raum zwischen der Hauptdichtung 3, 5 und der Hilfsdichtung staut, ist Vorsorge getroffen, daß sie im begrenzten Ausmaß über einen Anschluß 21, der zu einer Drossel 22 führt, ablaufen kann (nicht dargestellt); der sich bildende Druck wird gleichzeitig einem Flüssigkeitsdruckschalter 23 mitgeteilt, der elektrische Kontakte schließt, um ein Alarmsignal auszulösen oder irgendeine andere Maßnahme auszuführen, die erforderlich ist, um einem Versagen der Dichtung entgegenzuwirken. In der Zwischenzeit kann die Meile 1 ohne Schwierigkeit eine beträchtliche Zeitspanne weiter umlaufen, und zwar dank der !Tatsache, daß der Ring 8 der Hilf sdichtung in einem im wesentlichen unabgenutzten Zustand bis zum Zeitpunkt des Versagens der Hauptdichtung 3» 5 ist. Darüber hinaus ist die Hilf sdichtung in der Lage, dem Druck für unbegrenzte Zeit entgegenzuwirken, wenn die Welle 1 stillsteht.

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Die Hülse 16 kann auch vollständig weggelassen sein, wobei die Dichtung 8 dann im Störungsfall unmittelbar an der Welle 1 anliegt. Fach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Dichtungsring 8 eine innere Lippe 10 aufweisen, die normalerweise die ¥elle 1 (oder die Hülse 16) berührt, während seine äußere Lippe 9 deutlich vom Gehäuse entfernt ist. In diesem Fall würde der Ring 8 mit der Welle 1 unter normalen Arbeitsbedingungen umlaufen, aber dann durch eine Druckbeaufschlagung auf Grund eines Versagens der Hauptdichtung 3₅ 5 zum Stillstand gebracht werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine geringe Leckage, die entlang der Welle von der Hauptdichtung 3j 5 kommend auftritt, zentrifugal durch den rotierenden Dichtring 8 weggeschleudert wird und deshalb an der Welle 1 nicht weiter entlanglaufen kann.

An Stelle oder neben dem Druckschalter 23 können Mittel zum Feststellen und zur Anzeige des Flüssigkeitsstroms an Stelle des Flüssigkeitsdrucks vorgesehen sein, und zwar zu dem gleichen Zweck, um auf ein Versagen der Dichtung aufmerksam zu machen.

Schließlich ist es möglich, die Dichtung derart zu bauen, daß sowohl die innere wie die äußere Lippe 10, des Rings 8 ihre entsprechenden Angriffsflächen unter normalen Arbeitsbedingungen nicht berühren, jedoch beide an den Flächen zur Anlage kommen, wenn sach stromaufwärts ein Druck aufbaut.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausbildung, die der nach Fig. 1 ähnlich ist, aber zwei Ringe 8 aufweist, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegend angeordnet sind. Soweit möglich, wurden dabei die entsprechenden Bezugsziffern verwendet. Bei dieser Anordnung wird die

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Hilf s dichtung bzw. jede der Hilf sdichtungen, an Stelle seiner bzw. ihrer Abhängigkeit vom Druck der Flüssigkeit, die die Haupt dichtung durchfließt, um die Hilfsdichtung wirksam werden zu lassen, dadurch betätigt, daß ein Flüssigkeitsdruck von einer externen Quelle durch einen Anschluß 24 zum Raum 12' zwischen den beiden Dichtungen zur Anwendung kommt. In diesem Fall wird damit die Hilfsdichtung dadurch wirksam, daß eine zusätzliche Maßnahme getroffen wird, um Druck auf sie auszuüben und nicht einfach die Flüssigkeit, die durch die Hauptdichtung fließt, einzusetzen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Weiterbildung der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, bei welcher die beiden, ebenfalls gegenüberliegenden Hilfsdichtungen stromaufwärts der Hauptdichtung 3? 5>> also auf der Druckseite der Hauptdichtung 3? 5» angeordnet sind.

Obwohl die vorstehend näher geschilderten, bevorzugten Ausführungsformen sich auf eine eine Hauptdichtung unterstützende Hilfsdichtung beziehen, kann der Dichtring 8 ggf. auch ohne eine Hauptdichtung eingesetzt werden.

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Claims

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Ansprüche

M J Dichtung zum Abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden Bauteilen, insbesondere einer Welle und einer von ihr durchsetzten Gehäusewandung, die beim Versagen einer weiteren Dichtung wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kingdichtung aus einem Ring (8) aus biegsamen Material besteht, der frei auf und axial zur Welle (1) oder einer auf der Welle (1) angeordneten Hülse (16) schwimmt, wobei der Ring (8) radial innen und außen, an geordnete ringförmige Lippen (10, 9) aufweist, die sich beide in die gleiche axiale Richtung erstrecken, wobei die eine Lippe (10) an der Welle (1) bzw. der Hülse (16) und die andere Lippe (9) an einer dem Gehäuse (2) zugeordneten inneren zylindrischen Fläche (12) angreifen und diese abdichten kann, wobei ferner die Abmessungen so getroffen sind, daß im Normalzustand der Ring (8) die Welle (1) bzw. die Hülse (16) und/oder die innere Fläche (12) nicht berührt, während er bei Belastung seiner axialen Fläche, in welcher sich die Lippen (9» 10) erstrecken, mit dem Druck einer Flüssigkeit an der Welle (1) bzw. der Hülse (16) bzw. der Fläche (12) anliegt.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalzustand die innere Lippe (10) deutlich von der Welle (1) bzw. der Hülse (16) entfernt ist und die äußere Lippe (9) an der Fläche (12) angreift.
3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalzustand die innere Lippe (10) an der Welle (1) bzw. der Hülse (16) angreift und die äußere Lippe (9) deutlich von der Fläche (12) entfernt ist.

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4. Dichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Ring (8) einen zylindrischen mittleren Abschnitt (11) aufweist, der steifer ist als die Lippen (9, 10) und sich von der Verbindungsstelle mit den Lippen (9, 10) in axialer Richtung und in derselben Richtung wie die Lippen (9, 10) erstreckt.
5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein steifer Haltering (14) vorgesehen ist, der an dem flexiblen Ring (8) angreift und einen sich in axialer Richtung erstreckenden, an einem zylindrischen Abschnitt (11) des Rings (8) angreifenden Abschnitt (15) aufweist.
6. Dichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (9)» die im Normalzustand an der ihr zugeordneten Fläche (12) angreift, nach der Herstellung des Rings (8) sich in radialer Richtung erstreckt und federnd von dieser radialen Richtung durch ihren Angriff an der Fläche (12) umgebogen ist.
7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ? dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine auf der gleichen Welle (1) in axialer Richtung entfernt angeordnete Gleitringdichtung (3, 5) zugeordnet ist, wobei sich die Lippen (9, 10) in Richtung der Gleitringdichtung (3, 5) erstrecken.
9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß eine Einrichtung (23) zur Feststellung und inzeige eines Flüssigkeitsdrucks oder einer Flüssigkeitsströmung zwischen dem Ring (8) und der Gleitringdichtung (35 5) vorgesehen ist, die beim Versagen der Gleitringdichtung (3, 5) wirksam wird.
10. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (8) und der Gleitringdichtung (3? 5) ein zweiter dem Ring (8)' gegenüberliegender Ring (8) vorgesehen ist.
11. Dichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (24-) vorgesehen ist, über den Flüssigkeit zugeführt werden kann, deren Druck auf den Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Ring (8, 8) einwirkt. -

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