DE2754168A1

DE2754168A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE2754168A1
Application number: DE19772754168
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Fujikoshi KK
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1976-12-07
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1978-06-08
Also published as: GB1556088A; JPS5379966U; JPS5626128Y2; US4169605A; DE2754168C2

Description

Cecilienallee 76 Λ Düsseldorf 3O Telefon 452ΟΟ8 Patentanwälte

5. Dez. 1977 31 952 K

Kabushiki Kaisha Fujikoshi, 2-4-1 Haraamatsucho, Minato-ku

Tokio / Japan

"Wellendichtung"

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung aus einem in axialer Richtung abgestützten Dichtungsring für Hydropumpen oder Hydromotore mit einer in einem Gehäuse gelagerten Welle.

Bei Hydropumpen und Hydromotoren ist es notwendig, den Spalt zwischen der Pumpen- oder Motorwelle und dem die Welle umgebenden Gehäuse abzudichten, um einen Leckverlust an Druckflüssigkeit zu vermeiden. Dafür sind Dichtungen mit dem Hydraulikdruck unmittelbar ausgesetzten Dichtungsringen bekannt, an denen die Leckflüssigkeit mit Hilfe geeigneter Kanäle nach außen abgezogen wird.

Wo das aus verschiedenen praktischen Gründen nicht möglich ist, finden Dichtungen aus einem in dem Spalt zwischen Gehäuse und Welle angeordneten Dichtungsring und einer Abstützung des Dichtungsringes Verwendung. Als Abstützung dient ein mit einem Sicherungsring im Gehäuse gehaltener Distanzring. Zwischen dem Distanzring und dem Dichtungsring befindet sich jeweils eine einen Spalt zwischen dem Dichtungsring und dem Distanzring offenlassende Zwischenscheibe. Solche Dichtungen sind nur für geringe

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Flüssigkeitsdrücke geeignet. Bei höheren Flüssigkeitsdrücken verformt sich der Dichtungsring an der Zwischenscheibe vorbei in den Spalt zwischen dem Distanzring und der Welle bzw. zwischen dem Distanzring und dem Gehäuse. Das führt zu Schäden am Dichtungsring und zu entsprechenden Leckstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, bei der keine Gefahr einer Beschädigung des Dichtungsringes und damit verbundener Leckstellen bei hohem Flüssigkeitsdruck besteht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit Hilfe mindestens eines zwischen dem Dichtungsring und dessen Abstützung in dem Spalt zwischen Welle und Gehäuse schließend eingepaßten, drehbeweglichen Rings und eines zwischen dem Ring und der Abstützung angeordneten Gleitrings gelöst. Der schließend in den Spalt zwischen der Welle und dem umgebenden Gehäuse eingepaßte Ring verhindert, daß der Dichtungsring sich mit steigendem Flüssigkeitsdruck wie bei den bekannten Dichtungen zwischen die Welle und die Abstützung des Dichtungsringes bzw. zwischen die Abstützung und das umgebende Gehäuse verformt. Dabei liegt der eingepaßte Ring an dem Dichtungsring an und kann sich der Ring infolge seiner durch den Gleitring bewirkten dreh- und gleitbeweglichen Lagerung gemeinsam mit dem Dichtungsring drehen. Das schließt eine schädliche Relativbewegung zwischen dem Dichtungsring und dem anliegenden Ring aus.

Mit dem einen Dichtungsring kann es durch entsprechende Auslegung der Reibungsverhältnisse an dessen Berührungsflächen sowohl zu nur einer Relativbewegung zwischen den drehbeweglichen Dichtungsteilen als auch zu mehreren Relativbewegungen kommen. Die mehrfache Relativbewegung zwischen Dichtungsring mit dem eingepaßten Ring und dem Gleitring und zwischen Gleitring und einem oder mehreren weiteren Gleitringen und/oder dem Distanzring beinhaltet

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eine äußerst vorteilhafte Aufteilung des Reibungsvorganges. Durch die Aufteilung läßt sich die Reibungsgeschwindigeit auf ein beliebiges Maß reduzieren. Bereits eine einfache Aufteilung kann ausreichen, um die mit der Reibung verbundene Wärmebelastung auf ein unschädliches Maß zu verringern.

In der Zeichnung sind eine bekannte Wellendichtung und verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Wellendichtung im Schnitt und

Fig. 2 bis 5 verschiedene erfindungsgemäße Wellendichtungen in gleicher Schnittdarstellung.

Nach Fig. 1 sitzt die bekannte Wellendichtung auf einer in einem Gehäuse 2 angeordneten Welle 1 und besteht aus einem Dichtungsring 7, einem Sicherungsring 3, einem Distanzring 4 und einer Zwischenscheibe 8. Der Dichtungsring 7 bildet die mit Druckflüssigkeit beaufschlagte Seite der Dichtung, besitzt einen U-förmigen Querschnitt und soll ein Eindringen von Hydraulikoel in den Spalt zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2 verhindern. Der Distanzring 4 hält den Dichtungsring 7 in seiner Betriebsstellung zwischen dem Gehäuse 2 und der Welle 1, das heißt er stützt den Dichtungsring 7 ab. Der Distanzring 4 wird seinerseits von dem beispielsweise als Sprengring ausgebildeten Sicherungsring 3 gehalten. Die Zwischenscheibe 8 bewirkt einen genauen Abstand bzw. Zwischenraum zwischen dem Dichtungsring 7 und dem Distanzring 4.

Die bekannte Wellendichtung dichtet bei relativ geringem Flüssigkeitsdruck am Dichtungsring 7 in befriedigender Weise. Dagegen zeigt sich, daß die Dichtfähigkeit mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck nachläßt. Deshalb ist die bekannte Dichtung

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in Hochdruckanlagen, insbesondere Hochdruckpumpen- oder motoren nicht verwendbar.

Der Flüssigkeitsdruck, bei dem der Dichtungsring mit seiner an der Welle 1 anliegenden Dichtlippe 9 noch eine ausreichende Abdichtung zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2 bewirkt, beträgt bis zu 5 kg/cm . Wenn der Flüssigkeitsdruck erheblich zunimmt, wird der Dichtungsring 7 gegen den Distanzring 4 und in den Spalt zwischen dem Distanzring 4 und der Welle 1 und sogar zwischen dem Distanzring 4 und das Gehäuse 2 gedrückt. Ein weiteres Anwachsen des Flüssigkeitsdruckes bewirkt ein Mitdrehen des mit seiner Dichtlippe 9 schließend an der Welle 1 anliegenden Dichtungsringes 7 mit der Welle 1. Der Dichtungsring 7 dreht sich mit gleicher oder geringerer Geschwindigkeit wie die Welle 1. Das erzeugt eine starke Reibung zwischen dem Dichtungsring 7 und dem ortsfesten Distanzring 4 bzw. der Zwischenscheibe 8. Die Reibung führt zu einer starken Abnutzung der Berührungsflächen des Dichtungsringes 7. Desgleichen kann es zu einer bleibenden Verformung und Beschädigung des Dichtungsringes 7 kommen und der Dichtungsring 7 infolge der Reibungswärme festfressen. Das führt zu einem unerwünschten Oelaustritt an der Dichtung, das heißt, zu einer Leckstelle zwischen dem Gehäuse 2 und der Welle 1.

Nach Fig. 2 gehört ein dem Dichtungsring 7 der bekannten Dichtung gleicher Dichtungsring 17 mit gleicher Dichtlippe 19 zu einer erfindungsgemäßen Dichtung zwischen einer Welle 11 und einem Gehäuse 12. Der Dichtungsring 17 kann auch in anderer Weise gestaltet sein. Das schließt jede beliebige Querschnittsform und insbesondere U-förmige oder viereckige oder V-förmige Querschnitte ein. Ferner besteht der Dichtungsring 17 aus verschleißfestem Material.

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Der Dichtungsring 17 wird wie der Dichtungsring 7 von einem Distanzring 14 und einem Sicherungsring 13 zwischen dem Gehäuse 12 und der Welle 11 gehalten. Anstelle des Distanzringes 14 können auch andere bekannte Distanzringe zum Abstützen des Dichtungsringes 17 verwendet werden.

Zwischen dem Dichtungsring 17 und dem Distanzring 14 befindet sich ein Metallring 16 und ein Gleitring 15 aus selbstschmierendem Material. Der Metallring 16 ist schließend in den Spalt zwischen dem Gehäuse 12 und der Welle 11 eingepaßt. Er besteht aus verschleißfestem Material und besitzt einen für eine Hochdruckbelastung ausreichenden Verformungswiderstand. Deshalb hält er einer Druckerhöhung, auf z.B. 140 kg/cm am Dichtungsring 17 ohne weiteres stand. Der Metallring liegt in seiner Betriebsstellung an der in Richtung des Flüssigkeitsdruckes hinteren axialen Stirnfläche des Dichtungsringes 17. Er verhindert die bei den bekannten Dichtungsringen 7 auftretende, aus dem Einpressen in einen Spalt zwischen Distanzring und Welle bzw. Distanzring und Gehäuse resultierende Verformung. In Verbindung mit dem Gleitring 15 verhindert der Metallring 17 zugleich ein Abnutzen der Berührungsflächen des Dichtungsringes 17, denn infolge der Gleitfähigkeit des Gleitringes 15 kann der Metallring 16 zusammen mit dem Dichtungsring 17 ohne Relativbewegung gegenüber dem Dichtungsring 17 eine Drehbewegung ausführen. Die zur Drehbewegung des Metallringes 16 notwendige Gleitfähigkeit des Gleitringes 15 wird durch die Verwendung von Polytetrafluoräthylenharz, Nylonharz, Phenolharz oder anderem synthetischen Harz mit geringem Verschleiß und hohem Widerstand gegen eine Wärmebelastung erreicht.

Der Gleitring 15 kann ferner an dem Distanzring 14 befestigt sein bzw. an diesem fest anliegen. Er kann aber auch lose an dem Distanzring 14 anliegen und bei einer Drehbewegung des Dichtungsringes 17 und des Metallringes 16 mit diesen Teilen eine gleiche oder geringere Drehbewegung ausführen. Vorzugsweise sind der

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Distanzring 14, der Gleitring 15 und der Metallring 16 so ausgelegt, daß der Gleitring 15 eine geringere Drehbewegung als der Metallring 16 ausführt. Das bewirkt eine Aufteilung des Reibungsvorganges auf die beiden einander gegenüber liegenden Stirnflächen des Gleitringes 15. Die Reibungsgeschwindigkeit verringert sich wesentlich. Im gleichen Maße verringern sich die Wärmebelastung und der Verschleiß der aneinander reibenden Flächen. Das ist bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Welle 11 von besonderer Wichtigkeit. Die vorteilhafte Aufteilung des Reibungsvorganges tritt bei einheitlicher Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Gleitringes 15 an dessen gegenüber liegenden Stirnflächen und gleicher Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Distanzringes 14 und des Metallringes 16 an den mit dem Gleitring 15 in Berührung stehenden Flächen ein.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Dichtung, die sich von der Dichtung nach Fig. 2 dadurch unterscheidet, daß anstelle des einen Gleitringes 15 zwei Gleitringe 15A und 15B Verwendung finden. Die Gleitringe 15A und 15B sind durch entsprechende Material- und Oberflächenbeschaffenheit so ausgelegt, daß im Falle einer Drehbewegung des Dichtungsringes 17 und des Metallringes 16 zwischen ihnen eine Drehbewegung stattfindet. Je nach Auslegung der Berührungsflächen des Distanzringes 14 und des Metallringes 16 ist das eine zusätzliche Dreh- und Relativbewegung bzw. Reibungsbewegung, oder beschränkt sich die Relativbewegung auf die Gleitringe 15A und 15B. Diese Reibungsbewegung verhindert entweder allein oder zusammen mit weiteren Reibungsbewegungen eine nachteilig große Reibungswärme und entsprechenden Reibungsverschleiß.

In die Drehbewegung bzw. die Aufteilung der Reibungsvorgänge durcli geringes Mitdrehen benachbarter Teile, kann auch der Distanzring 14 oinbezogen werden.

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Nach Fig. 4 treten an die Stelle der Gleitringe 15A und 15B Gleitringe 15C und 15D. Die Gleitringe 15C und 15D besitzen an ihren Berührungsflächen einen V-förmigen Querschnitt. Ferner ist der an dem Metallring 16 anliegende Gleitring 15D an der Berührungsfläche mit dem Metallring 16 mit einer ein schließendes Anliegen ermöglichenden Flachseite versehen. Die Berührungsfläche des Gleitringes 15C mit dem mit 14A bezeichneten Distanzring ist dagegen in gleicher Weise wie die Berührungsfläche zwischen den Gleitringen 15C und 15D V-förmig ausgebildet. Dementsprechend ist auch der Distanzring 14A an der dem Gleitring 15C zugewandten Seite V-förmig ausgebildet. Die V-förmigen Flächen bewirken ein Anpressen der Gleitringe 15C und 15D an die Welle 11, wenn der Dichtungsring 17 mit hohem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Das trägt zusätzlich zur Abdichtung bei und verlängert die Standzeit der Dichtung.

Nach Fig. 5 treten an die Stelle der Gleitringe 15A und 15B Gleitringe 15E und I5F. Die Gleitringe 15E und 15F besitzen abgesetzte Berührungsflächen, das heißt teilweise in radialer und axialer Richtung zwischen dem inneren und äußeren Umfang verlaufende Berührungsflächen. Mit den abgesetzten Gleitringen 15E und 15F läßt sich eine ähnliche Wirkung wie mit den Gleitringen 15c und 15D erreichen. Die Querschnittsform nach Fig. 5 macht ein Bearbeiten des Distanzringes 14 überflüssig und verringert die Herstellungskosten.

Die Montage der erfindungsgemäßen Dichtung erfolgt vor dem Einbauen, wenn der Dichtungsring 17 und Metallring 16 bzw. Distanzring 14 oder 14A und Gleitring 15 aneinander zubefestigen sind. Das verhindert Montagefehler und ist besonders für Hydropumpen und Motore mit geringer Drehzahl von Vorteil.

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Claims

Kabushiki Kaisha Fujikoshi, 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku Tokio / Japan Patentansprüche:

1.' Wellendichtung aus einem in axialer Richtung abgestützten ^w Dichtungsring für einen Hydromotor oder Hydropumpe mit einer in einem Gehäuse gelagerten Welle, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Abstützung (13,14,14A) und dem Dichtungsring (17) ein in einen Spalt zwischen Gehäuse (12) und Welle (11) schließend eingepaßter und mit dem Dichtungsring (17) drehbeweglicher Ring (16) und minde-stens ein Gleitring (15,15A,15B,15C,15D,15E, 15F) zwischen dem Ring (16) und der Abstützung (13,14,14A) angeordnet ist.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei gegeneinander drehbewegliche Gleitringe (15A bis 15F).

3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleitringe (15C und 15D) an ihrer Berührungsfläche einen V-förmigen Querschnitt besitzen.

4. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daftdie beiden Gleitringe (15E, 15F) eine abgesetzte Berührungsfläche aufweisen.

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5. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringe (15,15A bis 15F) aus einem Kunststoff mit niedrigem Reibungswert, geringem Verschleiß und hohem Wärmewiderstand bestehen.

6. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Dichtungsring (17) benachbarte und schließend in den Spalt zwischen dem Gehäuse (12) und der Welle (11) eingepaßte und drehbewegliche Ring (16) einen hohen Verformungswiderstand besitzt.

7. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 6, gekennzeichnet durch einen in dem Spalt zwischen dem Gehäuse (12) und der Welle (11) an dem Dichtungsring (17) befestigten Ring (16) und/oder einen an der Abstützung (14,14A) befestigten Gleitring (15,15A bis 15F).

8. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 6, gekennzeichnet durch mindestens einen drehbeweglichen Gleitring (15,15A bis 15F).

9. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 8, gekennzeichnet durch eine drehbewegliche Abstützung (14,14A).

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