DE7139137U - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

,;,, ; Patontanw&lte*..'

Dr. Ing. H. Negendank

DIpI. Ing. H. Halide · DIpI. Pnys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graelfs - Dipl. Ing. W. Wehnert

8 München 2, MoiarCsiraO© 25

Telefon 5 3105 86 Borg-Warner Corporation

200 South Michigan Avenue ChicagOj_Illinois_6p60^_,__ySA

Anwaltsakte: M-2480

26. März 1973

pichtungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines an einer Welle angebrachten umlaufenden Dichtungsrings und zum Andrücken des umlaufenden Dichtungsringes gegen einen stationären Dichtungsring.

Derartige Vorrichtungen werden bei mechanischen Dichtungen zum Abdichten einer rotierenden Welle eingesetzt, wobei die relativ gegen einander drehbaren Dichtungsringe miteinander zugewandten ringförmigen, aneinander anliegenden Dichtungsflächen versehen sind, die zur Erzielung einer extrem ebenen Oberfläche geläppt sind.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine derartige Vorrichtung mit einem Federgehäuse zu versehen, das mit Federtaschen und Strömungs· kanälen zum Freihalten der Federtaschen von Schmutz versehen ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art ist der stationäre Dichtungsring in dem Gehäuse angebracht₃ während der zugehörige umlaufende Dichtungsring an einer Hülse der Welle drehfest gelagert ist. Der umlaufende Dichtungsring ist durch eine oder mehrere Federn in Richtung auf den stationären Dichtungsring axial vorgespannt, um die Dichtungsflächen der beiden Dichtungs- _ r Ir.

• I 1 C I ■ ' · · ·

ringe miteinander in Anlage zu halten. Die Federn sind in einem jfingerhutförmigen Federgehäuse untergebracht, das an der Welle drehfest angebracht ist. Wegen des beschränkten und nicht leicht zugänglichen Raumes lassen sich die Einzelteile nur schwer in das Gehäuse einbauen und aus ihm entfernen, und es treten Schwierigkeiten bei der Handhabung und dem Transport der Einzelteile auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der das Federgehäuse und die innerhalb des Federgehäuses angeordneten Federn als eine gesondert zusammensetzbare Baueinheit ausgebildet sind. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die rotierenden Einzelteile der Dichtungsanordnung zu einer gesonderten Baueinheit zusammensetzen, wobei die Federn durch in dem Federgehäuse und der Abstützscheibe vorgesehene, miteinander zusammenwirkende, lösbare Verriegelungsmittel vorgespannt werden. Hierdurch wird der Zusammenbau der Dichtungsanordnung erleichtert, die sich im übrigen durc einen besonders geringen konstruktiven Aufwand auszeichnet.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse mit einer mechanischen Dichtung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung enthält;

-3-

tr TT γτ —r· ·■·«

ι - «3 j

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die gesondert zusammensetzbare Baueinheit der mechanischen Dichtung nach dem Zusammenbau;

Fig. 3 einen Axialschnitt durch die Baueinheit gemäß Fig. 2 während des Zusammenbaus;

Fig. t eine Endansicht der in Fig. 3 dargestellten Baueinheit; Fig. 5 einen Axialschnitt durch die gesondert zusammensetzbare

Baueinheit während des Zusammenbaus« und zwar nach dem in Fig. 3 gezeigten Zeitpunkt und vor dem in Fig. 2 gezeigten Zeitpunkt.

Die in Fig. 1 angeordnete Dichtungsanordnung 10 befindet sich in einer Stopfbüchse 11, die beispielsweise in einem Pumpengehäuse 12 gebildet ist. Die Stopfbüchse 11 steht über eine Wellenöffnung 13 mit der Laufradkammer (nicht gezeigt) der Pumpe in Verbindung. Eine umlaufende Welle 14, die sich durch die Wellenöffnung 13 und die Stopfbüchse 11 erstreckt, wird von einem außerhalb des Pumpengehäuses 12 angeordneten Motor angetrieben und treibt ihrerseits das Pumpenlaufrad 15 att, von dem nur ein Bruchteil dargestelLt ist.

Auf der Welle 14 sitzt eine Wellenhülse 16, und ein Dichtungsring 17 ist zwischen einem nach innen gerichteten Flansch 18 der Wellen hülse und einer an der Welle ' ·■* gebildeten Schulter 19 angeordnet. Der Flansch 18 der Welle ist zwischen der Schulter 19 und dem Laufrad 15 eingespannt, um die Wellenhülse gegen eine axiale Bewegung auf der Welle zu sichern und den Dichtungsring 17 zusammenzudrücken, wodurch eine Strömungsmittelleckage durch den Zwischenraum zwischen der Wellenhülse und der Welle verhindert wird.

-4-

Eine Paßfeder 21 verrxegelt sowohl das Laufrad 15 wie auch die WeI lenhülse 16 mit der Welle, so daß das Laufrad und die Wellenhülse gemeinsam mit der Welle umlaufen.

Die Stopfbüchse 11 wird an ihrem äußeren Ende von einem kreisförmigen Flansch 22 verschlossen, der durch Befestigungsmittel in Form eines Bolzens 23 und einer Mutter 24 am Gehäuse befestigt ist Wenn auch in Fig. 1 nur eines dieser Befestigungsmittel dargestellt ist, versteht es sich jedoch, daß zur Befestigung des Flansches mehrere derartige Befestigungsmittel vorgesehen sind, Eine Strömungsmittelleckage durch die Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Flansch 22 wird durch einen O-Ring 15 verhindert, der in einer Nut 26 des Flansches sitzt ■;-d am Gehäuse 12 anliegt.

Der Flansch 22 weist eine Wellenöffnung 27 auf, durch die sich die umlaufende Welle 14 erstreckt. Ein Ring 28 ist in die Wellen-Öffnung eingepaßt und umgibt die Wellenhülse 16 mit geringem Spiel wodurch eine ringförmige Drainagekammer 29 mit einem Drainagekanal 31 gebildet wird.

In einer Ausnehmung 32 des Flansches 22 sitzt ein stationärer Dichtungsring 33, der aus einem harten Werkstoff wie beispielsweis« Wolframkarbid besteht. Der stationäre Dichtungsring weist eine umlaufende Nut 34 zur Aufnahme eines O-Ringes 35 auf, der eine Strömungsmittelleckage durch den schmalen Spalt zwischen dem Flansch und dem stationären Dichtungsring verhindert und der außerdem unter Reibschluß den stationären Dichtungsring in der Ausnehmung 3:: hält. Der stationäre Dichtungsring weist eine radial verlaufende

-5-

7138137-7.6.78

• l I I I > ' · »·

Dichtungsfläche 36 auf, die zur Erzielung einer spiegelähnlichen, extrem ebenen Oberfläche geläppt ist, wie dies bei Dichtungen üblich ist. Gegenüber dem stationären Dichtungsring 33 ist ein umlaufender Dichtungsring 37 angeordnet, der eine radial verlaufende geläppte j DichtungsflSche 38 aufweist, die der Dichtungsfläche 36 des ! stationären Dichtungsrings zugewandt ist. Der umlaufende Dichtungs-!· ring besteht beispielsweise aus Kohlenstoff. ,

Der umlaufende Dichtungsring ist auf der Wellenhülse 16 axial gleif

ί tend geführt. Ein O-Ring 39 dichtet den umlaufenden Dichtungsring 37 gegenüber der Wellenhülse 16 ab, so daß unter Druck stehendes Strömungsmittel in der Stopfbüchse 11 durch die Verbindungsstelle zwischen dem umlaufenden Dichtungsring und der Wellenhülse nicht nach außen gelangen kann.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Antrieb des umlaufendea Dichtungsrings und zum Andrücken des umlaufenden Dichtungsrings gegen den stationären Dichtungsring 33 vorgesehen. Diese Vorrichtung weist ein Federgehäuse 41 von etwa zylindrischer Form auf. Das Federgehäuse 41 enthält einen Basisabschnitt 42 mit einer Bohrung 43, durch die das Federgehäuse auf der Wellenhülse 16 angebracht werden kann. Das Federgehäuse ist durch Schrauben 44 mit der Wellenhülse verriegelt. Das Federgehäuse weist einen nach vorne ragenden hülsenförmigen Abschnitt 45 auf, der den umlaufenden Dichtungsring 37 umgibt. Angrenzend an das vordere Ende 46 des Federgehäuses und innerhalb der zylindrischen Ausnehmung 47 des i^edergehäuses be- j finden sich Leisten 48 einez* Vielnutverbindung. E^i dem dargestell ten AusfUhrungsbeispiel sind drei Leisten vorgesehen, die jeweils

-6-

einen Winkelabstand von 120° zueinander haben. Die Leisten können beispielsweise durch Schweißen oder in anderer Weise bei 49 an der Innenfläche 64 des Federgehäuses befestigt sein. Die Leisten 48

I greifen in entsprechende Nuten 51, die am äußeren Umfang des um - |

laufenden Dichtungsrings 37 gebildet sind. Das Federgehäuse, das !

durch die Schrauben 44 mit der Wellenhülse 16 verriegelt ist, \

läuft mit der Wellenhülse um und treibt den umlaufenden Dichtungs-j jring 37 über die in die Nuten 51 greifenden Leisten 48 an. [

Die Mittel zum elastischen Andrücken des umlaufenden Dichtungsringes 37 gegen den stationären Dichtungsring 33 bestehen aus mehreren Schraubenfedern 52, die zwischen dem Federgehäuse 41 und einer Abstützplatte 53 abgestützt sind. Die Abstützscheibe 5 3 liegt an der Rückseite 54 des umlaufenden Dichtungsringes 37 an. Die Federn 52 sind in Federtaschen 55 aufgenommen, die im Basisabschnitt 42 des Federgehäuses 41 gebildet sind und parallel zur Achse des Federgehäuses verlaufen. Die Federn sitzen lose in den Federtaschen. Die inneren Enden der Federtaschenfeind im wesentlichen durch die Rückseite des Federgehäuses geschlossen, die eine Anlagefläche 56 zum Abstützen der inneren Enden der Schraubenfedern 52 bildet.

In dem hülsenförmigen Abschnitt 45 des Federgehäuses sind öffnungeji 57 für den Strömungsmittelumlauf vorgesehen, Die Federtaschen 55 stehen über Strömungsmittelkanäle 58 mit der Außenseite des Federgehäuses in Verbindung.

IDie Strömungsmittelkanäle 58 werden in der Weise ausgebildet, daß

-7-

zunächst die Federtaschen 55 gebohrt werden und anschließend in den Außenumfang des Federgehäuses 41 eine Nut 59 gedreht wird, die die inneren Enden der Federtaschen 55 an ihren radial äußeren Abschnitten schneidet, d.h. an einer Stelle, die neben den inneren Enden der Federtaschen liegt und von der Längsachse des Federgehäuses 41 den größten Abstand hat. Die Nut 59 ist zur Rückseite des Federgehäuses hin offen. Durch die Strömungsmittel Kanäle 58 wird verhindert, daß die Federtaschen 55 Sackbohrungen bilden, so daß sich in den Federtaschen kein Schmutz oder andere Fremdkörper, die die Wirkungsweise der Federn beeinträchtigen könnten, ansammeΐφ Der Schmutz wird vielmehr aus den Federtaschen herausgewaschen und aus dem Federgehäuse 41 herausgespült.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der Flansch 22 eine Radialbohrung 65 mit einem Gewinde 66 auf. Von dieser Bohrung geht ein Kanal 67 weg durch den Kühl-oder Schmiermittel in den Hohlraum 68, der das vordere Ende der Dichtungsanordnung 10 umgibt, gelangt. Wenn die Dichtungsanordnung zum Abdichten heißer, in dem Gehäuse 12 unter Druck stehender Flüssigkeit verwendet wird, kann zur Kühlung der Dichtungsanordnung Kühlflüssigkeit durch die Bohrung 65 und den Kanal 67 in die Stopfbüchse 11 eingeführt werden. Durch den schmalen Spalt zwischen den Dichtungsflächen 36 und 38 leckt dann etwas Flüssigkeit hindurch, Diese wenn auch geringe Leckage dient zum Schmieren und Kühlen der Dichtungsflächen 38, 36 der Dichtungsringe 37, 33. Das durchgeleckte Strömungsmittel fließt in die ringförmige Drainagekammer 29, von der es durch den Dfcainagekanal 31 nach außen gelangt.

-8-

t tilt · > ·» 1111 I · · '

it * <

I » t

Fig. 2 zeigt eine gesondert zusammensetzbare Baueinheit, die von dem Federgehäuse 41 mit seinen Schrauben 44, den Schraubentfedern 52 und der Abstützscheibe 53 gebildet wird.

Wie in den Fign. 2 bis 5 dargestellt, ist die Abstützscheibe 5 3 mit einem Außendurchmesser D_w versehen, der größer als der von den Innenflächen der Leisten 48 gebildete Innendurchmesser D, ist. Wenn die Abstützscheibe 53 (wie in Fig. 2 gezeigt) senkrecht zur Achse des Federgehäuses 41 verläuft, liegen die Außenränder der Abstützscheibe 53 an den inneren Enden 62 der Leisten 48 an, da der Außendurchntasser D_w der Ab stütz scheibe 53 größer als der von den Leisten 48 definierte Innendurchmesser D. ist. Wenn jedoch die Abstüt?'Scheibe 53 bezüglich der Achse des Federgehäuses 41 schräggestellt und in diesem Zustand in den Hohlraum 47 eingeführt wird, so daß ein Teil der Federn 52 zusammengedrückt und die Abstützscheibe hinter einen Teil der Leisten 48 gelangt (Fign.3,4^), kann die Abstützscheibe 53 wegen des entsprechend bemessenen Außendurchf messers D_w der Abstützscheibe 53 an den übrigen Leisten 48 vorbei in den Hohlraum 47 hineinbewegt werden. Die Fign. 3,4 und 5 zeigen die Art und Weise, in der das Federgehäuse 41 zusammengebaut wird. Hierbei werden zunächst die Federn 52 in ihre entsprechenden Federtaschen 55 eingesetzt, und die Abstützscheibe 53 wird bezüglich der Achse des Federgehäuses 41 gekippt und in den Hohlraum 47 hineingedrückt, wobei die Vorderkante der Abstützscheibe 53 hinter einen Teil der Leisten 48 gelangt, wodurch ein Teil der

Federn 52 zusammengedrückt wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die

53 Vorderkante der Abstutzscheibe jweit genug in den Hohlraum 47 hinein

geschoben worden ist, so daß die Hinterkante der Abstützscheibe 5 3

— 9—

von den übrigen Leisten 48 freikommt (Fign. 3,"+,5), > -.rd die Hinterkante der Abstützscheibe an den übrigen Leisten 48 vorbeigedrückt, wodurch die übrigen Federn 5 2 bis zu einem gewissen Grad zusammengedrückt werden. Die Abstützscheibe 5 3 wird dann innerhalb des Hohlraumes 47 hinter dan Leisten 48 in eine Lage "manipuliert", in der sie senkrecht zur Achse des Federge.₄_iüses 41 liegt, und «sie wird dann losgelassen, worauf die Federn 5 2 die Abstützscheibe 5 3 gegen die inneren Enden 62 der Leisten 48 andrücken (Fig. 2). Im zusammengebauten Zustand kann das Federgehäuse 41 in einfacher Weise verpackt, verladen, transportiert und ohne Schwierigkeiten in eine Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 eingebaut werden.

Das Federgehäuse 41 läßt sich ohne Verwendung von Werkzeugen in einfacher Weise von Hand zusammenbauen und kann sich dennoch nacht unbeabsichtigt "auflösen", da die Abstützscheibe 5 3 erst entgegen j der Vorspannkraft der Federn 52 bezüglich des Federgehäuses 41 gekippt werden muß, um an den Leisten 48 vorbeigelangen zu können. Am äußeren Umfang der Abstützscheibe 53 sind keine zu den Leisten 48 ausrichtbare Freiräume in Form von Nuten oder Eindrückungen vorgesehen, die ein unbeabsichtigtes Zerlegen der Baueinheit begünstigen würden.

-10-

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Gleitringdichtung mit einejn auf der Welle befestigten Federtopf zur Aufnahme einer Federeinrichtung, die über einen Federteller einen umlaufenden Gleitring axial gegen einen stationären Gleitring drückt, wobei auf der zylindrischen Innenseite des Federtopfes längsverlaufende Leisten einer zwischen Federtopf und umlaufenden Gleitring vorgesehenen Nutverbindung angebracht sind und der Außendurchmesser des außen glatt zylindrisch ausgebildeten Federtellers größer als der von den Leisten definierf te Innendurchmesser ist, so daß der Federteller im ausgebauten Zustand der Dichtung von der Federeinrichtung an die topfinneren Enden der Leisten angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D^) des Federtellers (61), der Abstand zwischen den topfinneren Enden der Leisten (48) und dem Federtopfboden sowie die Federeinrichtung (52) so bemessen sind, daß der Federteller durch Verkanten hinter die topfinneren Enden der Leisten bewegbar ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (48) der Nutverbindung in an sich bekannter Weise durch Schweißen (49) an dem Federtopf (41) befestigt sind.