DE202006014618U1

DE202006014618U1 - Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE202006014618U1
Application number: DE200620014618
Authority: DE
Original assignee: Chetra Dichtungstechnik GmbH
Current assignee: Chetra Dichtungstechnik GmbH
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-09-23
Also published as: CH700016B1

Abstract

Gleitringdichtung mit
a. einem stationären Dichtungsgehäuse (1),
b. einem rotierenden Bauteil (1),
c. wenigstens einem rotierenden Gleitring (3),
d. wenigstens einem stationären Gleitring (4),
e. einem Ringraum (5), der durch den stationären Gleitring (4), das rotierende Bauteil (2), das Dichtungsgehäuse (1) und den rotierenden Gleitring (3) begrenzt und von einer Flüssigkeit zur Schmierung und/oder Kühlung durchströmt wird,
f. zwei Bohrungen (7, 8), die im Dichtungsgehäuse ausgebildet sind und in den Ringraum (5) münden und zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit dienen sowie
g. Mitteln (2a), um die Flüssigkeit in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraums in Rotation zu versetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraums Mittel vorgesehen sind, um die rotierende Flüssigkeit zu stauen und axial in den vom stationären Gleitring (4) begrenzten Teil des Ringraums (5) zu verteilen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit einem stationären Dichtungsgehäuse, einem rotierenden Bauteil sowie wenigstens einem rotierenden Gleitring und wenigstens einem stationären Gleitring.
Bei derartigen Dichtungen ist vielfach eine Umwälzung der Vorlage- bzw. Sperrflüssigkeit erforderlich. Dies erfolgt in der Regel über eine externe Umwälzpumpe oder über ein in die Gleitringdichtung integriertes Fördersystem und radial angeordneten Ein- und Auslassbohrungen für die Flüssigkeit. Bei einer anderen Lösung ist innerhalb der Gleitringdichtung eine zusätzliche Umlenkbuchse sowie ein Fördergewinde vorgesehen. Dieses Prinzip ermöglicht zwar eine optimale axiale Verteilung der Flüssigkeit, erfordert jedoch einen relativ hohen Platzbedarf und ist relativ aufwendig.
Sogenannte Patronendichtungen, welche maßlich für vorhandene Stopbuchsräume konzipiert sind, können diese Möglichkeit der Umwälzung nicht realisieren. Um auch bei Patronendichtungen ohne separate Pumpen auszukommen, wird in der DE-U-295 02 685 eine Fördereinrichtung offenbart, die auf dem Prinzip eines exzentrischen Druckraumes basiert. Bei dieser Dichtungsanordnung wird zwischen dem rotierenden Bauteil und dem stationären Gleitring ein Ringraum definiert, dessen radiale Abmessung zwischen einem Bereich mit minimaler und einem umfänglich dazu versetzten Bereich mit maximaler Abmessung divergiert. Ferner ist eine Einrichtung zum Einlass einer Pufferflüssigkeit in den Ringraum an oder nahe bei dessen Bereich mit maximaler radialer Abmessung und eine Einrichtung zum Auslass der Pufferflüssigkeit aus dem Ringraum an oder nahe dessen Bereich mit minimaler radialer Abmessung vorgesehen. Das rotierende Bauteil weist förderwirksame Ausnehmungen in Form von Nuten auf, in denen sich aus der Pufferflüssigkeit gelöstes Gas aufgrund von Zentripetalkräften bevorzugt ansammelt, um zur Auslassöffnung und von dort nach außen transportiert werden kann.
Eine weitere Gleitringdichtung ist aus der DE-U-202 12 246 bekannt. Sie weist wenigstens einen stationären Gleitring und wenigstens einen drehfest mit einem rotierenden Bauteil verbundenen rotierenden Gleitring auf, wobei das rotierende Bauteil eine zylindrische äußere Umfangsfläche vorsieht, die zusammen mit einer inneren Umfangsfläche des stationären Gleitrings einen Ringraum begrenzt. Ferner sind Mittel zum Einführen einer Flüssigkeit in den Ringraum und Mittel zum Abführen der Flüssigkeit aus dem Ringraum vorgesehen. Der stationäre Gleitring ist zentrisch um das rotierende Bauteil angeordnet und die zylindrische Umfangsfläche des rotierenden Bauteils ist im Bereich des Ringsraums mit in axialer Richtungen verlaufenden Abflachungen versehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung anzugeben, bei der die Verteilung der Flüssigkeit zur Schmierung und/oder Kühlung in axialer Richtung verbessert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungemäße Gleitringdichtung besteht im Wesentlichen aus einem stationären Dichtungsgehäuse, einem rotierenden Bauteil, wenigstens einem rotierenden Gleitring sowie wenigstens einem stationären Gleitring. Ferner ist ein Ringraum vorgesehen, der durch den stationären Gleitring, das rotierende Bauteil, das Dichtungsgehäuse und den rotierenden Gleitring begrenzt wird und von einer Flüssigkeit zur Schmierung und/oder Kühlung durchströmt wird. In dem Dichtungsgehäuse sind zwei Bohrungen ausgebildet, die in den Ringraum münden und zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit dienen. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die Flüssigkeit in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraumes in Rotation zu versetzen. Weiterhin sind in den vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraumes Mittel vorgesehen, um die rotierende Flüssigkeit zu stauen und axial in den vom stationären Gleitring begrenzten Teil des Ringraums zu verteilen. Auf diese Weise kann eine wesentlich bessere axiale Verteilung der Flüssigkeit erreicht werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Mittel zum Stauen der rotierenden Flüssigkeit durch wenigstens eine Stauleitkante gebildet, die vorzugsweise an der den Ringraum begrenzenden Wandung des Dichtungsgehäuses ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise sind im Bereich der zum Abführen der Flüssigkeit dienenden Bohrung und/oder im Bereich der zum Zuführen der Flüssigkeit dienenden Bohrung eine oder mehrere Stauleitkanten vorgesehen. Die Stauleitkanten können insbesondere so ausgebildet sein, dass – im Zusammenspiel mit der vorbeiströmenden Flüssigkeit und je nach Drehrichtung der rotierenden Flüssigkeit – die jeweilige Stauleitkante zum Stauen der Flüssigkeit dient, oder eine Saugwirkung auf die in der angrenzenden Bohrung befindliche Flüssigkeit ausgeübt.
Um die axiale Verteilung der Flüssigkeit weiter zu verbessern, kann der stationäre Gleitring in seiner den Ringraum begrenzenden Wandung in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten aufweisen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung,
2 eine Seitenansicht der Gleitringdichtung,
3 eine schematische Darstellung der Strömungswege der Flüssigkeit,
4 eine Seitenansicht eines stationären Gleitrings,
5 eine Schnittdarstellung des Gleitrings gemäß 4 und
6–8. Längsschnittdarstellungen des Dichtungsgehäuses im Bereich der Mittel zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit mit verschieden ausgebildeten Stauleitkanten.
Die in den 1 und 2 dargestellte Gleitringdichtung besteht im Wesentlichen aus einem stationären Dichtungsgehäuse 1, einem rotierenden Bauteil 2, wenigstens einem rotierenden Gleitring 3 und einem stationären Gleitring 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleitringdichtung als Doppelgleitringdichtung mit zwei rotierenden Gleitringen 3 und zwei stationären Gleitringen 4 ausgebildet. Das rotierende Bauteil 2 wird hier durch eine Wellenhülse gebildet, kann aber beispielsweise auch durch eine rotierende Maschinenwelle realisiert werden.
Der stationäre Gleitring 4, das rotierende Bauteil 2, das Dichtungsgehäuse 1 und der rotierende Gleitring 3 begrenzen einen Ringraum 5, der von einer Flüssigkeit (Pfeile 6) zur Schmierung und/oder Kühlung durchströmt wird. Zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit dienen Bohrungen 7, 8, die im Dichtungsgehäuse 1 ausgebildet sind und in den Ringraum 5 münden.
Weiterhin sind Mittel 2a vorgesehen, um die Flüssigkeit in dem vom Dichtungsgehäuse 1 begrenzten Bereich des Ringraums 5 in Rotation zu versetzen. Diese Mittel 2a werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Vielzahl von Abflachungen am rotierenden Bauteil 2 gebildet (siehe 2). Die äußere Umfangsfläche des rotierenden Bauteils wird in diesem Bereich abwechselnd durch zylindrische Teilflächen und Abflachungen gebildet. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel 2a lediglich in dem vom Dichtungsgehäuse 1 begrenzten Bereich des Ringraums 5 vorgesehen.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass sich die rotierende Flüssigkeit ohne zusätzliche Maßnahmen nur in sehr begrenztem Umfang in axialer Richtung, d.h. unter den Bereich der stationären Gleitringe 4, ausbreitet. Die Gleitringdichtung sieht daher in dem vom Dichtungsgehäuse 1 begrenzten Bereich des Ringraums 5 Mittel vor, um die rotierende Flüssigkeit zu Stauen und axial in die von den stationären Gleitringen 4 begrenzten Teile des Ringraums zu verteilen. Diese Mittel zum Stauen der rotierenden Flüssigkeit werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Stauleitkanten 9, 10 gebildet. Die Stauleitkanten sind an der den Ringraum 5 begrenzenden Wandung des Dichtungsgehäuses 1 und zwar im Bereich der zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit dienenden Bohrungen 7, 8 vorgesehen.
Die zum Zuführen bzw. Abführen der Flüssigkeit dienenden Bohrungen 7, 8 münden tangential in den Ringraum 5 ein. Die Stauleitkanten 9, 10 können beispielsweise durch entsprechende Ausfräsungen im Bereich der den Ringraum 5 begrenzenden Wandung des Dichtungsgehäuses 1 ausgebildet werden, wie es insbesondere aus der 2 ersichtlich wird. Je nach Rotationsrichtung des rotierenden Bauteils 2 dient die Bohrung 7 oder die Bohrung 8 zum Zuführen der Flüssigkeit und die jeweils andere Bohrunge zum Abführen der Flüssigkeit. Dreht das rotierende Bauteil in Richtung des Pfeils 11 (siehe 2), dient die Bohrung 7 zum Zuführen und die Bohrung 8 zum Abführen der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird dann in Richtung des Pfeils 11 im Ringraum 5 rotieren und trifft dann auf die Stauleitkante 10. Durch diese Stauleitkante wird ein Teil der Flüssigkeit über die Bohrung 8 abgeführt und ein weitere Teil rotiert weiter, während ein dritter Teil axial in die von den stationären Gleitringen 3 begrenzten Bereiche des Ringraums verteilt wird. Die Stauleitkante 9 im Bereich der Bohrung 7 zum Zuführen der Flüssigkeit übt hingegen eine Saugwirkung auf die in der Bohrung 7 befindliche Flüssigkeit aus. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit ohne externe Pumpe zu- bzw. abgeführt werden.
Ist die Drehrichtung des rotierenden Bauteils 2 umgekehrt (entgegen dem Pfeil 11) wirkt die Stauleitkante 9 zum Stauen der Flüssigkeit zum Stauen und axialen Verteilen der Flüssigkeit, während die Stauleitkante 10 die Sogwirkung auf die in der Bohrung 8 befindliche Flüssigkeit ausübt.
Um die axiale Verteilung der Flüssigkeit im Bereich der stationären Gleitringe 4 noch zu verbessern, weisen die stationären Gleitringe 4 in ihrer den Ringraum begrenzenden Wandung 4a in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten 4b, 4c auf (siehe 4 und 5). Die Führungsnuten 4b, 4c haben dabei den gleichen Winkelabstand α wie die Mündungen der Bohrungen 7, 8. Die stationären Gleitringe 4 sind außerdem mit Passnuten 4d, 4e versehen, um den stationären Gleitring 4 bezüglich dem stationären Dichtungsgehäuse so auszurichten, dass die Führungsnuten 4b, 4c jeweils im Bereich der Bohrung 7 bzw. 8 münden. Auf diese Weise kann die durch die Stauleitkante 9 bzw. 10 gestaute Flüssigkeit in die Führungsnuten 4b bzw. 4c abgeleitet werden.
In 3 sind die Wege der Flüssigkeit in der Gleitringdichtung schematisch dargestellt. Der Pfeil a kennzeichnet dabei die über eine der beiden Bohrungen 7, 8 zugeführte Flüssigkeit, der Pfeil b stellt die rotierende Flüssigkeit im Bereich des vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereichs des Ringraumes 5 dar. Die axial zu den Gleitringen 3, 4 verteilte Flüssigkeit wird durch die Pfeile c, d und die über eine der beiden Bohrungen 8, 7 abgeführte Flüssigkeit wird durch den Pfeil e gekennzeichnet.
Durch die Stauleitkanten 9, 10 ergibt sich eine deutlich verbesserte axiale Verteilung der Flüssigkeit, die durch die in den stationären Gleitringen 4 ausgebildeten Führungsnuten 4b, 4c noch verbessert wird. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Führungsnuten vorgesehen werden.
Wie insbesondere aus 6 zu ersehen ist, ist die axiale Breite b des vom Dichtungsgehäuse 1 begrenzten Bereichs des Ringraums 5 deutlich größer als der Durchmesser der Bohrungen 7, 8. Vorzugsweise beträgt die Breite des axialen Bereichs des Dichtungsgehäuse 1 etwa das 1,2 bis 6-fache des Durchmessers der Bohrung. Je größer die Breite des axialen Bereiches des Dichtungsgehäuses 1 bezüglich dem Durchmesser der Bohrungen ist, umso größer ist auch die Wirkfläche der Staukanten 9, 10. Die Geometrie und bzw. der Winkel der Staukanten 9 und 10 wirkt sich dabei unmittelbar auf die Strömung und die axiale Verteilung der Flüssigkeit aus.
In den 6–8 sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Stauleitkanten dargestellt. Im Ausführungsbeispiel 6 sind die Stauleitkanten 9 bzw. 10 gerade ausgebildet, während die Stauleitkanten 9', 10' nach außen gewölbt und die Stauleitkanten 9'', 10'' gemäß 8 nach innen gewölbt sind. Die Stauleitkanten 9'' bzw. 10'' bewirken gegenüber der Ausführungsform gemäß 6 eine stärkere axiale Verteilung der Flüssigkeit, während diese Wirkung bei den Stauleitkanten 9' bzw. 10' gemäß 7 verringert ist.

Claims

Gleitringdichtung mit a. einem stationären Dichtungsgehäuse (1), b. einem rotierenden Bauteil (1), c. wenigstens einem rotierenden Gleitring (3), d. wenigstens einem stationären Gleitring (4), e. einem Ringraum (5), der durch den stationären Gleitring (4), das rotierende Bauteil (2), das Dichtungsgehäuse (1) und den rotierenden Gleitring (3) begrenzt und von einer Flüssigkeit zur Schmierung und/oder Kühlung durchströmt wird, f. zwei Bohrungen (7, 8), die im Dichtungsgehäuse ausgebildet sind und in den Ringraum (5) münden und zum Zu- bzw. Abführen der Flüssigkeit dienen sowie g. Mitteln (2a), um die Flüssigkeit in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraums in Rotation zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraums Mittel vorgesehen sind, um die rotierende Flüssigkeit zu stauen und axial in den vom stationären Gleitring (4) begrenzten Teil des Ringraums (5) zu verteilen.
Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Stauen der rotierenden Flüssigkeit durch wenigstens eine Stauleitkante (9, 10) gebildet werden.
Gleitringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauleitkante (9, 10) an der den Ringraum (5) begrenzenden Wandung des Dichtungsgehäuses (1) ausgebildet ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauleitkante (9, 10) zumindest im Bereich der zum Abführen der Flüssigkeit dienenden Bohrung (7, 8) vorgesehen ist.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zum Abführen der Flüssigkeit dienenden Bohrung (7, 8) und/oder im Bereich der zum Zuführen der Flüssigkeit dienenden Bohrung (7, 8) eine oder mehrere Stauleitkanten (9, 10) vorgesehen sind.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauleitkante(n) (9, 10) so ausgebildet ist, dass – im Zusammenspiel mit der vorbeiströmenden Flüssigkeit – je nach Drehrichtung der rotierenden Flüssigkeit die jeweilige Stauleitkante (9, 10) zum Stauen der Flüssigkeit dient, oder eine Saugwirkung auf die in der angrenzenden Bohrung befindliche Flüssigkeit ausübt.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2a), um die Flüssigkeit in Rotation zu versetzen, lediglich in dem vom Dichtungsgehäuse (1) begrenzten Bereich des Ringraums (5) vorgesehen sind.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Gleitring (4) in seiner den Ringraum (5) begrenzenden Wandung (4a) in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten (4b, 4c) aufweist, um die axiale Verteilung der Flüssigkeit zu unterstützen.
Gleitringdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten (4b, 4c) im gleichen Winkelabstand (α) wie die Mündungen der Bohrungen (7, 8) angeordnet sind.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein der beiden Bohrungen (7, 8) zum Zu- und Abführen der Flüssigkeit tangential in den Ringraum münden.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (b) des vom Dichtungsgehäuse (1) begrenzten Bereichs des Ringraums (5) das 1,2 bis 6-fache des Durchmessers der Bohrungen beträgt.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2a), um die Flüssigkeit in dem vom Dichtungsgehäuse (1) begrenzten Bereich des Ringraums (5) in Rotation zu versetzen, durch eine Vielzahl von Abflachungen am rotierenden Bauteil (2) gebildet werden.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Umfangsfläche des rotierenden Bauteils (2) in dem vom Dichtungsgehäuse begrenzten Bereich des Ringraums abwechselnd durch Zylinderteilflächen und Abflachungen gebildet wird.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierenden Bauteil (2) eine Wellenhülse ist.
Gleitringdichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung als Doppelgleitringdichtung mit zwei rotierenden Gleitringen (3) und zwei stationären Gleitringen (4) ausgebildet ist.