DE20010216U1 - Axiale Dichtung - Google Patents

Description

Axiale Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Bei drehenden Teilen, insbesondere Wellen, die über ihren axialen Verlauf bereichsweise mit einem Fördergut in Berührung kommen, stellt sich das Problem, einen weiteren axialen Bereich, an dem die Welle oder dergleichen gelagert ist, gegen Verschmutzungen durch das Fördergut abzudichten.

Je nach Einsatzzweck von derartigen Wellen, beispielsweise bei Einsatz als Antriebsvermittler für Drehkolben einer Förderpumpe, können Schwierigkeiten insbesondere darin liegen, daß aus dem geförderten Gut Faserbestandteile in die Dichtung eintreten. Dadurch werden beispielsweise Dichtlippen auseinandergepreßt, oder ein Ringspalt zwischen einem mit der Welle mitbewegten Innenteil und einem gehäusefesten äußeren Teil wird mit Faserbestandteilen nach und nach angefüllt und setzt sich zu. Dadurch wird einerseits der Wirkungsgrad der Pumpe verschlechtert, andererseits wird ein Nachpressen von Kühlmittel in den Ringspalt verhindert, da dieser mit Fasermaterial angefüllt ist.

Reibung eine weitere thermische Belastung der Bauteile bewirkt. Die Lebensdauer derartiger Dichtungen verkürzt sich daher durch eine derartige Verschmutzung erheblich. Dieses kann unterschiedliche Dichtungsarten betreffen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Belastung von Dichtungen der genannten Art, insbesondere bei Pumpen mit einer Förderung faserbeladener Anteile, zu verringern.

Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13.

Mit der Erfindung ist während des Betriebs, also während der Rotation der Welle, eine Reinigung der Axialdichtung ermöglicht. Durch das oder die Räumglied(er) wird ein Festsetzen von Fasermaterial zwischen dem drehenden Innenteil und dem feststehenden Außenteil dadurch unterbunden, daß das Räumglied eventuell eingedrungene Fasern zerkleinert und sie so an der Ausbildung einer zusammenhängenden Fasermatte hindert. Zumindest wird durch das oder die Räumglied(er) eine Turbulenz bewirkt, die ebenfalls der Bildung von zusammenhängenden Fasermatten entgegenwirkt.

Besonders vorteilhaft sind Räumglieder sowohl an dem drehenden Innenteil als auch an dem feststehenden Außenteil vorgesehen, wodurch ein Schneiden- und Gegenschneideneffekt erreicht ist. Dieser Effekt wird noch verbessert, wenn mehrere Räumglieder fluchtend hintereinander angeordnet sind und Räumglieder des Innenteils und des Außenteils einander kämmend durchgreifen. Dadurch wird verhindert, daß sich Fasern in dem in Drehrichtung vorgelagerten Bereich des Räumglieds anordnen und mit diesem mitgedreht werden.

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Derartige Fasern bleiben vielmehr an den Gegenschneiden hängen und werden so zerkleinert.

Ein derartiges Prinzip läßt sich sowohl bei radial als auch bei axial erstreckten Räumgliedern verwirklichen. Diese können in Kombination miteinander an dem Innenteil und Außenteil wirken, um somit verschiedene Bereiche eines Ringspalts zwischen den beiden Teilen gegen die Ausbildung von Fasermatten zu sichern.

Sofern über den Umfang verteilt mehrere Räumglieder sowohl an dem Innenteil als auch an dem Außenteil vorgesehen sind, ist bei unterschiedlichen Anordnungen über den Umfang des jeweiligen Teils sichergestellt, daß nicht zugleich mehrere Paarungen von Räumgliedern des Innenteils und des Außenteils miteinander in Eingriff stehen. Dadurch kann eine hohe Spitzenbelastung, wenn die engen Spalte zwischen den Räumgliedern einer Verschmutzung ausgesetzt sind, vermieden werden, was insbesondere das Anfahren einer derartigen Welle erleichtert.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittzeichnung einer erfindungsge-

mäßen Pumpe, die mit einer Gleitringdichtung versehen ist,

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht einer erfindungsgemäßen

Dichtvorrichtung mit radialen Räumgliedern, etwa entsprechend einem Schnitt entlang der Linie H-Il in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-Ill in Fig. 2,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 bei Einbau der

Dichtvorrichtung in eine Pumpe, abgebrochen an der axialen Symmetrielinie,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 einer Dichtvorrichtung mit

sich axial erstreckenden Räumgliedern,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie Vl-Vl in Fig. 5,

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 einer alternativen Pumpe

mit Radialwellendichtung.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Dichtvorrichtung 1 eines ersten Ausführungsbeispiels ist zum Abdichten von axialen Abschnitten eines drehenden Teils, hier einer Welle 2, vorgesehen. Hierfür ist ein mit der Welle 2 drehender Stellring 3 an der Vorrichtung 1 vorgesehen, der auf die Welle 2 axial aufspannbar ist und eine umlaufende Ausnehmung 5 zur Aufnahme eines O-Rings

6 umfaßt. Im Ausführungsbeispiel ist der Stellring 3 bis zum Anschlag gegen eine Hülse 7 auf die Welle 2 axial aufgepreßt. An Stelle einer separaten Hülse

7 kann auch ein Vorsprung in der Welle 2 oder eine anderweitige Sicherung des Stellrings 3 an dieser erfolgen. Des weiteren ist ein ortsfest zu einem stehenden Teil, beispielsweise einem Gehäuseteil, ausgebildetes Außenteil 4

vorgesehen, das den ein Innenteil ausbildenden Stellring 3 mit einem ringförmigen Vorsprung 8 in einem axial seitlichen Bereich übergreift. Dadurch bildet sich zwischen dem Außenteil 4 und dem Innenteil 3 ein Ringspalt 9 aus, der im Ausführungsbeispiel einen radial einwärts weisenden Anteil 9a und einen parallel zum Umfang der Welle 2 liegenden Bereich 9b umfaßt. Dieser Spalt 9 ist einerseits notwendig, um die freie Drehbarkeit des Innenteils 3 gegenüber dem Außenteil 4 sicherzustellen. Andererseits kann dieser Spalt häufig, beispielsweise in Pumpen, die mehrere parallel liegende Wellen 2 umfassen, nicht besonders groß ausgeführt werden, da ansonsten die Lagerungen und Dichtungen der verschiedenen Wellen 2 miteinander kollidieren würden. Üblicherweise hat daher ein Spalt 9 eine Breitenerstreckung von nur wenigen Millimetern. Derartige Dichtvorrichtungen 1 können insbesondere bei Pumpen, aber auch bei Walzen landwirtschaftlicher Geräte oder bei Radlagern von Spezialfahrzeugen, die besonderer Verschmutzung ausgesetzt sind, oder in anderen Bereichen eingesetzt werden.

Gemäß den Fig. 2, 3 ist zur Abdichtung des drehenden Teils 3 gegen das stehende Teil 4 eine Gleitringdichtung 10 vorgesehen, die einen gegenüber dem Innenteil 3 mittels eines O-Rings 11 federnd eingepreßten Gleitring 12 umfaßt sowie einen mittels eines O-Rings 13 an dem stehenden Teil 4 festgehaltenen gegenüberliegenden Gleitring 14. Die O-Ringe 11,13 sind jeweils hinter Hinterschneidungen (nicht eingezeichnet) eingeklemmt und sichern durch ihre radiale und axiale Pressung die Gleitringe 12,14 in ihrer jeweiligen Lage.

In Einbaustellung ist die offene Seite des Spalts 9 beispielsweise hinter einer Abdeckplatte 26 (Fig. 1) eines Pumpraums 31 gelegen, wobei sich zwischen dem Innenteil 3 und der Abdeckplatte 26 eine Einwanderungsmöglichkeit für

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Verschmutzungen, wie etwa Faserstoffe, ergibt. Um ein Zusetzen des Ringspalts 9 durch eingedrungene und miteinander verhaftende Fasern zu vermeiden, sind dem Innenteil 3 gemäß den Fig. 2 und 3 radial auswärts weisende Räumglieder 17,18 zugeordnet. Die Räumglieder 17 und 18 sind in axialer Richtung hintereinander gelegen, wobei mehrere derartiger Anordnungen von Räumgliedern 17,1.8 über den Umfang verteilt sind. In Fig. 2 ist anhand der punktierten Linie 19 angedeutet, daß mehrere Pakete von Räumgliedern 17,18 um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Auch eine Anordnung mit drei oder vier derartigen Paketen, dann um 120° oder 90° gegeneinander versetzt, ist möglich, ebenso wie die Anordnung nur eines Räumglieds 17 oder 18 bzw. eines Pakets von hintereinanderliegenden Räumgliedern 17,18.

Im Ausführungsbeispiel sind dem Außenteil 4, das ortsfest angeordnet ist, komplementäre Räumglieder 20,21 zugeordnet. Die Anordnung derartiger Räumglieder ist nicht zwingend, verbessert jedoch die Freiräumung des Ringspalts 9 von eingedrungenen Faserstoffen erheblich. Die Räumglieder 20,21 des Außenrings wirken dabei als Gegenschneiden. Ebenfalls ist es hier möglich, nur ein Räumglied 21 oder auch mehr als zwei Räumglieder, beispielsweise drei Räumglieder, gestaffelt hintereinander in axialer Richtung anzuordnen. Ebenfalls sind mehrere Räumglieder 20,21 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Anordnung der Umfangsverteilung der Räumglieder 20,21 des Außenteils ist jedoch gegenüber denen des Innenteils versetzt (sh. gestrichelte Linie in Fig. 2). An Stelle der 180° gegenüberliegenden Räumglieder 17,18 des Innenteils ist beispielsweise hier vorgesehen, daß die Räumglieder 20,21 des Außenteils 4 um 160° gegeneinander über den Umfang verteilt sind.

Die Räumglieder 17 und 18 des Innenteils bzw. 20 und 21 des Außenteils haben jeweils einen rechteckigen Querschnitt und durchlaufen einander kam-

mend. Dadurch, daß die Querschnitte der Räumglieder 17,18 komplementär zu denen der Räumglieder 20,21 angeordnet sind, was auch mit anderen Querschnitten, beispielsweise konisch verjüngenden oder einem Wellenprofil über mehrere Räumglieder, möglich wäre, ist ein nahezu spaltfreies Abgleiten der Räumglieder 17,18,20,21 aneinander ermöglicht.

Im Ausführungsbeispiel sind die Räumglieder 17,18,19,20 einstückig mit dem jeweiligen Träger, der durch das Innenteil 3 bzw. das Außenteil 4 gebildet ist, ausgebildet. Beispielsweise bestehen die Träger 3,4 aus Edelstahl, wobei zwischen den Räumgliedern 17,18,19,20 ein Raum ausgefräst ist und nur die Räumglieder als vorstehende Teile stehenbleiben.

Es ist auch möglich, die Räumglieder austauschbar als gesonderte Bauteile auszubilden, was den Vorteil hätte, daß beispielsweise einem verschleißbedingten Abrieb von Räumgliedern durch deren einzelnen Austausch Rechnung getragen werden könnte.

Auf der der Schmutzseite 23a abgewandten Seite 23b der Vorrichtung können sich beispielsweise weitere Dichtungen 24 oder eine Sperrkammer 25 befinden, die gegebenenfalls mit Fett oder dergleichen Sperrmittel anfüllbar ist.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist durch die federnde Halterung der Gleitringe 12,14 mittels der O-Ringe 11,13 und die kämmend ineinandergreifenden Räumglieder 17,18,20,21 ein Verspannen der Teile 3 und 4 derart gegeneinander möglich, daß diese zunächst axial aufeinandergepreßt werden und dann zumindest eine Anordnung von Räumgliedem 17,18 des Innenteils mit Räumgliedern 20,21 des Außenteils 4 durch Drehen verspannt wird. Wenn die Anordnungen von Räumgliedern 17,18 des Innenteils 3 und Räumgliedern

20,21 des Außenteils 4 nur um wenige Grad oder wenige 10° voneinander abweichen, kann auch eine teilweise Eingriffsstellung mehrerer Anordnungen von Räumgliedern 17,18,20,21 erreicht werden, so daß die Teile 3 und 4 nach Art eines Bajonettverschlusses aneinander sicherbar sind, beispielsweise für Transportzwecke. In Einbaustellung ist hingegen durch äußeren Druck auf die Teile 3,4 sichergestellt, daß die Räumglieder 17,18 des Innenteils 3 nicht gegen die Räumglieder 20,21 des Außenteils 4 schlagen, sondern aneinander vorbeigleiten können.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 5, 6) ist bei grundsätzlicher Gleichartigkeit der Verhältnisse zum ersten Ausführungsbeispiel eine Räumung des Ringspalts 9 im Bereich des radial einwärts weisenden Bereichs 9a vorgesehen. Hierzu ist ein axial auswärts weisendes Räumglied 117 am mitbewegten Innenteil 3 vorgesehen, das kämmend mit zumindest einem axialen äußeren Räumglied 120 des stehenden Teils 4 zusammenwirkt.

Wie in Fig. 5 sichtbar ist, sind über den Umfang verteilt mehrere Räumglieder 117 an dem Innenteil 3 angeordnet, ebenso mehrere Räumglieder 120 an dem Außenteil 4.

Wiederum ist entlang der gepunkteten bzw. der gestrichelten Linien 119,122 zu erkennen, daß die Umfangsverteilung von inneren und äußeren Räumgliedern 117,120 voneinander abweichen, so daß eine Eingriffsstellung von mehreren Paarungen von Räumgliedern 117,120 zur gleichen Zeit vermieden ist.

Es versteht sich, daß die Anordnung von axialen Räumgliedem 117 und 120 sowie von radialen Räumgliedern 17,18,20,21 auch in einer Dichtvorrichtung gemeinsam vorgesehen sein kann.

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Ebenso ist die Anzahl von axialen Räumgliedern 117,120 wiederum variabel. Auch hier können mehrere Räumglieder radial übereinanderliegend vorgesehen sein.

Fig. 1 und Fig. 4 zeigen die Dichtvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels bei Einsatz in einer Pumpe 30. Diese umfaßt einen Pumpraum 31, in dem zumindest ein Kolben 32, der über die Welle 2 gehalten ist, rotiert. Häufig sind mehrere aufeinander abgleitende Rotationskolben 32 vorgesehen, was die räumlichen Verhältnisse begrenzt.

Der Pumpraum 31 ist über die eine Wandung bildende Platte 26 vom Pumpengehäuse 33 abgetrennt, wobei im zentralen Bereich der Wandung 26 die Durchführung für die Welle 2 liegt. Entsprechend ist das Innenteil 3 gegenüber der Wandung 26 drehbar. Das Innenteil 3, das beispielsweise aus Edelstahl bestehen kann, weist an seinem radial äußeren Bereich einen Toleranzausgleich 34 (Fig. 3) auf, beispielsweise eine Reihe von umlaufenden Ringen, die einerseits den Ringspalt 9 in Zusammenwirken mit der Stirnseite der Platte 26 grob abdichten und andererseits durch Abtrag der äußeren Ringbereiche auch geeignet sind, Toleranzen auszugleichen. Der Ringspalt 9 kann mit einer Saug- und Spüleinrichtung 35 versehen sein, durch die beispielsweise Kühlmittel in den Ringspalt 9 eingeleitet werden kann. Dadurch können auch zerkleinerte Fasern aus dem Ringspalt 9 abgeführt werden.

Im weiteren axialen Verlauf schließt sich an die gezeigte Gleitringdichtung eine Sperrkammer 25 an, die beispielsweise mit Fett gefüllt sein kann. Axial darauffolgend liegt eine Radialwellendichtung 24, die den Bereich des Lagers

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36 der Pumpenwelle in dem Gehäuse 33 gegenüber der Sperrkammer 25 abdichtet.

Diese Verhältnisse sind umlaufend um die Welle 2 gleichartig, so daß die Fig. 4 an der zentralen axialen Symmetrieachse 37 abgebrochen ist.

Fig. 7 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 einer alternativen Ausführung einer Pumpe 130. Die Gleitringdichtung mit den Gleitringen 12,14 ist dabei gegen eine weitere Radialwellendichtung 112 ausgetauscht, so daß die Radialwellendichtungen 112 und 24 nebeneinanderliegen und zwischen sich die Sperrkammer 25 begrenzen.

Diese Version macht deutlich, daß die Dichtungsvorrichtung 1 in verschiedensten Ausgestaltungen die Erfindung verwirklichen kann und nicht auf einen Dichtungstyp beschränkt ist. In jedem Fall sind ein drehendes und ein stehendes Teil vorhanden, die einen Spalt zwischen sich begrenzen, wobei dieser Spalt mittels Räumgliedern gegen eine Faseransammlung sicherbar ist.

Claims (13)

1. Pumpe (30; 130) mit zumindest einem mittels einer rotierbaren Welle (2) antreibbaren und in einem Pumpraum (31) umlaufenden Kolben (32), wobei die Welle (2) in einem dem Pumpraum (31) benachbarten Bereich des Pumpengehäuses (33) über eine oder mehrere Lagerstellen (36) drehbar gehalten ist und wobei zwischen einer Lagerstelle (36) und dem Pumpraum (31) zumindest eine Axialdichtung angeordnet ist, die ein mit der Welle (2) bewegtes Innenteil (3) und ein dieses zumindest teilweise umgreifendes und gegenüber dem Pumpengehäuse (33) ortsfest angeordnetes Außenteil (4) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) mit zumindest einem dem Außenteil (4) zugewandten Räumglied (17; 18; 117) versehen ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (4) mit zumindest einem dem Innenteil (3) zugewandten Räumglied (20; 21; 120) versehen ist.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (9) zwischen dem Innenteil (3) und dem Außenteil (4) als Ringspalt ausgebildet ist und das oder die Räumglieder (17; 18; 117; 20; 21; 120) in den Ringspalt (9) hineinragen.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Räumglied (17; 18; 20; 21) sich in radialer Richtung erstreckt.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Räumglied (117; 120) sich in axialer Richtung erstreckt.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Innenteil (3) und/oder dem Außenteil (4) mehrere Räumglieder (17; 18; 117; 20; 21; 120) über den Umfang verteilt angeordnet sind.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Innenteil (3) und/oder dem Außenteil (4) mehrere, in axialer Richtung fluchtend übereinanderliegende Räumglieder (17, 18; 20,21) angeordnet sind.

8. Pumpe nach Anspruch 7 bei Anordnung von Räumgliedern sowohl an dem Innen- (3) als auch an dem Außenteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Räumglieder (17; 18; 117) des Innenteils (3) und die Räumglieder (20; 21; 120) des Außenteils (4) bei Drehung der Welle (2) einander kämmend durchlaufen.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung eine Gleitringdichtung mit zwei gegeneinander drehbaren Ringkörpern (12; 14) umfaßt, wobei das Innenteil (3) sowie das Außenteil (4) jeweils als Träger für einen Ringkörper (12; 14) dienen und der drehende Teil (12) federnd in dem Innenteil (3) und der stehende Teil (14) federnd in dem Außenteil (4) gehalten ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumglieder einstückig (17; 18; 20; 21; 117; 120) mit dem Träger (3; 4) der Gleitringe (12; 14) ausgebildet sind.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumglieder (17; 18; 20; 21; 117; 120) eine rechteckige Querschnittsgestalt haben.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer, über den Umfang verteilt angeordneter Räumglieder (17; 18; 117; 20; 21; 120) des Innenteils (3) und des Außenteils (4) die Räumglieder (20; 21; 120) des Außenteils (4) eine andere Anordnung über den Umfang haben als die Räumglieder (17; 18; 117) des Innenteils (3).

13. Dichtvorrichtung zur Abdichtung eines drehenden Teils (2), insbesondere einer Welle, gegenüber einem umgebenden, stehenden Teil, wobei die Vorrichtung ein mit dem drehenden Teil und ein gegenüber dem stehenden Teil ortsfestes und das drehende Teil (3) zumindest bereichsweise übergreifendes Außenteil (4) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das drehende Teil (3) mit zumindest einem dem Außenteil (4) zugewandten Räumglied (17; 18; 117) versehen ist.