DE3214589A1

DE3214589A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE3214589A1
Application number: DE19823214589
Authority: DE
Inventors: Anthony Charles Slough Berkshire Back
Original assignee: Crane Packing Ltd Slough Buckinghamshire; Crane Packing Ltd
Current assignee: John Crane UK Ltd
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1982-11-04
Also published as: FR2504232B3; DE3214589C2; NL8201646A; US4386785A; FR2504232A1

Description

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Dipl.-Ing. R. Kinne
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Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

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8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

20. April 1982

DE 2052/case PP1362CRA 10

Crane Packing Limited
Slough / England

Wellendichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Wellendichtungen und insbesondere darauf, wie ein einer Welle zugeordnetes Dichtungselement an der Wolle so angebracht wird, daß dieses von der sich drehenden Welle mitgenommen wird.

Bisher ist es üblich gewesen, das Dichtungselement einer Wellendichtung, das der Welle zugeordnet ist, an der Welle mit Hilfe eines Rings oder eines Flansches anzubringen, der seinerseits an der Welle mit Hilfe von mehreren, in Umfangsrichtung Abstand von einander aufweisenden, radialen Klemmschrauben befestigt ist, die gegen die Welle angezogen sind, um auf diese Weise den Ring bzw. den Flansch an der Welle festzuklemmen. Bei dieser

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Art des Befestigens des Dichtungselementes an der Welle schneiden die Klemmschrauben in die Oberfläche der Welle, was den Ausbau des Dichtungselementes erschwert und ferner die Beseitigung von auf diese Weise erzeugten Kratzern und dergleichen notwendig macht, damit beim erneuten Einsetzen eines Dichtungselementes dieses nicht beschädigt wird. Ferner wird eine unabhängige, zusätzliche Dichtungseinrichtung zwischen der Welle und dem Ring bzw. dem Flansch benötigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die vorstehenden Probleme eine Lösung zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Wellendichtung gelöst.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jede der radialen Klemmschrauben mit einem schräg verlaufenden Abschnitt, d. h. einer Schräge, der Außenseite des inneren Rings in Eingriff steht, wobei diese Schräge axial zwischen der Achse der jeweiligen Klemmschraube und der Schulter des äußeren Rings angeordnet ist, so daß beim Anziehen der Klemmschraube der innere Ring in Richtung zur Schulter axial bewegt wird, während gleichzeitig eine radiale Klemmkraft auf den inneren Rinr, ausgeübt wird. Die Außenfläche kann mit mehreren Schrägen versehen sein, die derart über den Umfang verteilt sind, daß ihre Orte den Orten der radialen Klemmschrauben entsprechen. Die Schrägen können Ab-

^QU schnitte von konischen Ausnehmungen sein, die beispielsweise in den inneren Ring gedruckt sein können oder als angesenkte Löcher ausgebildet sein können. Alternativ kann die Schräge von einer umlaufenden Ringnut mit

V-Profil gebildet sein.
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Um die radiale Verformung des inneren Rings zu erleichtern, kann ein geschlitzter Ring bzw. ein Spaltring. benutzt werden. Alternativ kann ein geschlossener Ring mit einem verhältnismäßig wenig massiven Querschnitt benutzt werden, der ausreichend flexibel ist, um die notwendige Verformung des inneren Rings, d. h. das Andrücken desselben an die Welle, aufgrund der von den radialen Klemmschrauben ausgeübten Kräfte zu ermöglichen. Wenn ein geschlitzter Ring benutzt wird, kann, um für Fluiddichtheit zu sorgen, ein geschlossener Stützring zwischen dem Dichtungsring und dem geschlitzten inneren Ring vorgesehen sein.

Damit der äußere Ring relativ zur Welle in definierter Stellung festgehalten ist, sitzt der innere Ring vorzugsweise mit Preßsitz in der Bohrung des äußeren Rings, wenn die Mitnahmeringbaugruppe auf die Welle geklemmt ist. Wenn dies nicht der Fall ist und wenn der einzige Kontakt zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring über die radialen Klemmschrauben besteht, ist es möglich, daß der äußere Ring relativ zum inneren Ring etwas kippt. Um dieses Problem zu vermeiden und um ferner zu vermeiden, daß der innere Ring und der äußere Ring mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden müssen, sind die Bohrung im äußeren Ring und die Außenseite des ir.nern Rings vorzugsweise konisch ausgebildet, wobei das schlankere Ende sich bei der Schulter des äußeren Rings befindet. Bei dieser Ausbildung wird der innere Ring in Axialrichtung in Richtung zur Schulter des äußeren Rings

^O bewegt, damit der Dichtungsring zusammengedrückt wird, wobei zugleich die einander zugewandten Flächen des inneren und des äußeren Rings zueinander gezogen werden, so daß dann, wenn die Mitnahmeringbaugruppe auf der Welle befestigt ist, der innere Ring und der äußere Ring über

^° den gesamten Umfang ununterbrochen in Berührung miteinan-

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der stehen, so daß der äußere Ring bezüglich des inneren Rings und der Welle unverrückbar angebracht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt gemäß I-I in Fig. 2 durch eine als Balgdichtung ausgebildete Wellendichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht der
Wellendichtung gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine anders ausgebildete Mitnahmeringbaugruppe einer erfindungsgemäßen Wellendichtung.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine mechanische Gleitringdichtung zwischen einer drehbaren Welle 1 und einem Gehäuse 2 gezeigt. Diese umfaßt einen Gegendichtring 3, der in eine Ausnehmung im Gehäuse 2 eingesetzt ist und darin mit Hilfe eines Rings 4 aus expandiertem Graphit bzw. Schaumgraphit abgedichtet ist.
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Ein der Welle 1 zugeordnetes Dichtungselement 5 wird mit Hilfe eines Stützringes 6 und eines Balgs 7 aus Metall in Berührung mit dem Gegendichtring 3 gehalten. Der Balg 7 stützt sich auf herkömmliche Weise an einer ³^ Mitnahmeringbaugruppe 8 ab, an der er angeschweißt ist.

Die Mitnahmeringbaugruppe 8 umfaßt einen äußeren Ring 9 mit einer Bohrung, die an ihrem dem Balg 7 zugewandten Ende einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 1 hat. Die Bohrung erwei-

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tert sich und bildet einen erweiterten Zwischenabschnitt 10 mit einer radial verlaufenden Schulter 11 und weist einen konischen hinteren Abschnitt 12 auf. Mehrere über den Umfang verteilte und in Umfangsrichtung Abstand voneinander aufweisende, radiale Klemmschrauben 13 sind in Gewindebohrungen 14 geschraubt, die in demjenigen Abschnitt des Ringes 9 ausgebildet sind, in dem sich der konische Abschnitt 12 befindet. Im konischen Abschnitt 12 der Bohrung des Ringes 9 ist ein in Längsrichtung geschlitzter Ring 15, d. h. ein Spaltring, angeordnet, der eine Parallelbohrung aufweist, die einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 1 hat. Der Ring 15 weist eine konische Außenseite 16 auf, die dem konischen Abschnitt 12 der Bohrung des äußeren Rings 9 entspricht.

Im geschlitzten Ring 15 sind mehrere angesenkte Ausnehmungen 17 ausgebildet, deren Orte in Umfangsrichtung den Orten der Klemmschrauben 13 entsprechen. In.Axialrichtung sind jedoch die Ausnehmungen 17 nicht mit den einzelnen Klemmschrauben 13 ausgerichtet, so daß jede der Klemmschrauben 13 in Eingriff mit einer inneren
Schräge 18 der zugeordneten angesenkten Ausnehmung 17 steht.

Im Zwischenabschnitt 10 der Bohrung des Rings 9 ist ein Packungsring 19 aus Schaumgraphit angeordnet, und

Zwischen diesem Packungsring 19 und dem inneren Ende des geschlitzten Ringes 15 befindet sich ein Stützring 20.

Beim Zusammenbau der vorstehend erläuterten Balgdichtung wird zunächst der Gegendichtring 3 auf bekannte Weise am Gehäuse 2 befestigt und mit Hilfe des Rings 4 aus Schaumgraphit bezüglich des Gehäuses 2 abgedichtet. Dann werden das Dichtungselement 5 mit dem Stützring 6, dem Balg 7 und der Mitnahmeringbaugruppe 8 auf die Welle

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1 gesetzt. Wenn sich diese Elemente an ihrem Einbauort befinden, wird die Mitnahmeringbaugruppe 8 mit Hilfe der Klemmschrauben 14 an der Welle 1 festgeklemmt und abgedichtet. Beim Anziehen der einzelnen Klemmschrauben 13 werden diese gegen die Schrägen 18 der ihnen zugeordneten Ausnehmungen 17 gedrückt, so daß der geschlitzte Ring 15 relativ zum äußeren Ring 9 in Axialrichtung und gegen die Schulter 11 bewegt wird. Während sich der
Spaltring bzw. Ring 15 in Axialrichtung relativ zum

äußeren Ring 9 bewegt, werden der konische Abschnitt 12 und die konische Außenseite 16 über den gesamten Umfang in Anlage aneinander gebracht, wodurch der äußere Ring 9 relativ zum inneren, geschlitzten Ring 15 festgeklemmt wird. Zugleich wird der geschlitzte Ring 15 von den Klemmschrauben 13 in Eingriff mit der Welle 1 gedrückt, so daß die gesamte Mitnahmeringbaugruppe an ihrem Einbauort an der Welle 1 festgeklemmt wird. Bei der axialen Verschiebung des geschlitzten Rings 15 wird ferner der Packungsring 19 in Axialrichtung zwischen der Schulter 11 und dem Stützring 20 zusammengedrückt, so daß sich der Packungsring 19 radial gegen die Oberflächen der Welle 1 und der Bohrung 10 im Ring 9 ausdehnt und auf diese Weise für Fluiddichtheit der Dichtung sorgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Wellendichtung ist die Mitnahmeringbaugruppe 8 an der Welle 1 über die gesamte Oberfläche der Bohrung des geschlitzten Ringes 15 festgeklemmt. Dies hat zur Folge, daß es zu keinen Beschädigungen der Welle 1 kommt, die Schwierigkeiten bei einem

Austausch des Dichtungselementes 5 verursachen könnten, wie dies bei herkömmlich benutzten Dichtungen der Fall ist, bei denen das Festklemmen durch Punktberührung zwischen den Enden von radialen Klemmschrauben und der Welle erfolgt. Die Benutzung der Packungsringe 4 und

^° 19 aus Schaumgraphit zum Abdichten sowohl des Gegendicht-

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rings 3 als auch der Mitnahmeringbaugruppe 8 ermöglicht es, die vorstehend beschriebene Dichtung in einem weiten Temperaturbereich einzusetzen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der äußere Ring 9 mit einer glatten, zylindrischen Ansenkung 25 statt des Abschnitts 12 der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 versehen. In die Ansenkung 25 des äußeren Rings 9 ist ein geschlossener, innerer Ring 26

mit einem L-Profil eingesetzt, der einen nach innen gerichteten Flansch aufweist. Der innere Ring 26 ist
maschinell so bearbeitet, daß er ohne Spiel in die Ansenkung 25 paßt, und weist mehrere eingepreßte, konische Ausnehmungen 29 in seiner zylindrischen Oberfläche auf, die so angeordnet sind, daß sie mit mehreren radialen Klemmschrauben 13 zusammenwirken können, die in Gewindebohrungen 14 geschraubt sind, die in dem mit der Ansenkung

25 versehenen Abschnitt des äußeren Rings 9 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 29 und die Klemmschrauben 13 wirken auf ähnliche Weise miteinander zusammen wie die Ausnehmungen 17 und die Klemmschrauben 13 beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2.

Wei Fig. 3 erkennen läßt, ist die Mitnahmeringbaugruppe auf der Welle 1 so angebracht, daß sich der innere Ring

26 in der Ansenkung 25 des äußeren Ringes 9 befindet, wobei zwischen der Schulter 11 des äußeren Ringes 9 und dem Flansch 28 des inneren Rings 26 ein Packungsring

19 aus Schaumgraphit angeordnet ist. Wegen des ununterbroche-^UW nen Flansches 28 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Stützring 20 des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 und 2 nicht notwendig.

Wenn die radialen Klemmschrauben 13 angezogen werden und dabei gegen die Schrägen der konischen Ausnehmungen

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29 drücken, wird der innere Ring in Axialrichtung zur Schulter 18 des äußeren Rings gezogen, so daß der
Packungsring 19 zusammengedrückt wird und für Abdichtung zwischen den einander zugewandten Flächen der Welle und des äußeren Rings 9 sorgt. Zugleich wird der innere Ring 26 in Radialrichtung so verformt, daß die konischen Ausnehmungen 29 in klemmenden Eingriff mit der Welle 1 gebracht werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der innere Ring 26 lediglich - im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 - mit verhältnismäßig kleinen Flächen an der Welle 1 festgeklemmt ist, kommt es dennoch zu wesentlich geringeren Beschädigungen der Welle, als sie bei Verwendung von radialen Klemmschrauben auftreten, die - wie bisher üblich - direkt an der Welle angreifen.

Es können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Bei den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen sind in der Außenseite des inneren Rings die Schrägen ausgebildet; alternativ können die radialen Klemmschrauben mit konischen Enden versehen sein, die in Eingriff mit senkrechten Abschnitten des inneren Rings

^S stehen. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Mitnahmeringbaugruppe in Verbindung mit einem Balg aus Metall benutzt; die Mitnahmeringbaugruppe kann jedoch auch in Verbindung mit anderen mechanischen Gleitringdichtungen zur Anwendung kommen, bei denen die Umhüllungen keine Balge sind. Die Mitnahmeringbaugruppe kann auch zum Halten des Gegendichtringes 3 dienen, wenn diese zusammen mit der Welle 1 drehbar ist und nicht bezüglich des Gehäuses festgelegt ist. Schließlich kann die Mitnahmeringbaugruppe beispielsweise auch zum Abdichten einer Hülse an einer Welle dienen. Im

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wesentlichen handelt es sich jedoch bei der Erfindung um eine Wellendichtung.

Diese umfaßt ein Dichtungselement und

eine Mitnahmeringbaugruppe zum Anbringen des Dichtungselementes an einer Welle in der Weise, daß sich das Dichtungselement mitdreht. Die Mitnahmeringbaugruppe umfaßt zwei konzentrische Ringe, von denen der eine in einer Bohrung des anderen angeordnet ist, und mehrere in Umfangsrichtung Abstand von einander aufweisende, radiale Klemmschrauben, die in· den äußeren Ring so geschraubt sind, daß sie gegen die Außenseite des inneren Rings angezogen werden können, wobei die miteinander in Berührung stehenden Flächen der Klemmschrauben und des inneren Rings relativ zu einander geneigt sind, so daß beim Anziehen der Klemmschrauben gegen den inneren Ring dieser in Axialrichtung zu einer Schulter in der Bohrung des äußeren Rings bewegt wird und dadurch einen Dichtungsring zusammendrückt, der zwischen der Schulter und

■^ dem zugewandten Ende des inneren Rings angeordnet ist. Dadurch wird der Dichtungsring radial aufgeweitet und in dichtende Anlage an den einander zugev/andten Flächen der Welle und des äußeren Rings gebracht, während gleichzeitig die .Klemmschrauben den inneren Ring derart verformen, daß er an der Welle festklemmt.

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Claims

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Dipl.-lng. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 089-5396 53

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

20. April 1982

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Patentansprüche

f i. Wellendichtung mit einem Dichtungselement und einer Mitnahmeringbaugruppe, die das Dichtungselement hält und drehfest mit einer Welle verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeringbaugruppe (8) die auf der Welle (l) angebracht werden kann, umfaßt einen äußeren Ring (9), dessen Bohrung in Richtung zu ihrem einen Ende derart erweitert ist, daß sich eine radial oder im wesentlichen radial verlaufende Schulter (11) in der Bohrung befindet, einen radial verformbaren inneren Ring (15, 26), der koaxial zum äußeren Ring im erweiterten Abschnitt (12, 25) der Bohrung des äußeren Rings angeordnet ist, einen Dichtungsring (19), der im erweiterten Abschnitt der Bohrung des äußeren Rings zwischen deren Schulter und dem zugewandten Ende des inneren Rings angeordnet ist, und mehrere in Umfangsrichtung Abstand voneinander aufweisende, radiale Klemmschrauben (13), die in entsprechende Gewindebohrungen (14) in demjenigen Abschnitt des äußeren Rings geschraubt sind, der den inneren Ring umgibt, so daß die Klemmschraubengegen die Außenseite (16) des inneren Rings angezogen werden können, wobei die miteinander in Eingriff stehenden Flächen (18)

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der Klemmschrauben und des inneren Rings relativ zueinander geneigt sind, so daß beim Anziehen der Klemmschrauben gegen den inneren Ring nach dem Anordnen der Mitnahmeringbaugruppe auf der Welle der innere Ring in
Axialrichtung in Richtung zur Schulter des äußeren Rings gedruckt wird und dadurch der dazwischen angeordnete Dichtungsring zusammengedrückt wird, so daß der Dichtungsring in Radialrichtung in dichtende Anlage an den einander zugewandten Flächen der Welle und des äußeren Rings ausgedehnt wird, während gleichzeitig die Klemmschrauben den inneren Ring so verformen, daß er an der Welle festklemmt.
2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmschraube (13) in Eingriff mit

einer Schräge (18) der Außenseite (16) des inneren Rings (15, 26) steht, die auf derjenige Seite der Achse der jeweiligen Klemmschraube angeordnet ist, die der Schulter (11) des äußeren Rings (9) näher ist.
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3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schräge (18) der Außenseite (16) des inneren Rings (15, 26) von einer konischen Ausnehmung (17, 29) im inneren Ring gebildet ist, wobei mehrere konische Ausnehmungen im inneren Ring an den Orten der Klemmschrauben (13) entsprechenden Stellen in Umfangsrichtung verteilt ausgebildet sind.
4. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-■30 zeichnet, daß die Schräge in der Außenseite des inneren Ringes von einer umlaufenden Nut mit V-Profil gebildet ist.
5. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring (15) geschlitzt ist und dadurch leichter radial verformbar ist.

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6. Wellendichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring (19) und dem geschlitzten inneren Ring (15) ein Stützring (20) angeordnet ist.
7. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung im äußeren Ring (9) und die Außenseite (16) des inneren Rings
konisch sind, wobei der Durchmesser in Richtung zur

Schulter (11) des äußeren Rings (9) abnimmt, so daß beim axialen Bewegen des inneren Rings in Richtung zur Schulter des äußeren Rings die einander zugewandten Flächen des inneren und des äußeren Rings in flächige Berührung über den gesamten Umfang gebracht werden und dadurch der äußere Ring relativ zum inneren Ring und dieser wiederum relativ zur Welle (1) festgeklemmt wird.
8. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring ein geschlossener Ring (26) mit einem nicht massiven Querschnitt ist.
9. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (19) aus einem Schaumgraphitwerkstoff besteht.
10. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Balg (7) aus Metall mit seinem einen Ende am äußeren Ring (9) der Mitnahmeringbaugruppe (8) und mit seinem anderen Ende am Dichtungselement (5) befestigt ist.