DE69005152T2

DE69005152T2 - Dichtungen.

Info

Publication number: DE69005152T2
Application number: DE90301803T
Authority: DE
Inventors: Anthony Charles Back
Original assignee: John Crane UK Ltd
Current assignee: John Crane UK Ltd
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2010-02-21
Also published as: CA2010291A1; DE69005152D1; ATE98754T1; AU4994590A; EP0385635A3; EP0385635A2; GB2233719B; GB2233719A; ZA901203B; AU629608B2; GB8904517D0; JPH02266167A; KR900013232A; GB9003764D0; BR9000808A; US5040804A; EP0385635B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung mit einem Paar von relativ zueinander drehbaren Bauteilen.
In der GB-A-1554406 wird eine Zusatzdichtung offenbart, die im Falle des Ausfallens einer Hauptdichtungseinrichtung, beispielsweise einer mechanischen Gleitringdichtung, im Laufbetrieb eine vorübergehende Dichtung darstellt und im Nichtlaufbetrieb in der Lage ist, über längere Zeiträume den Druck aufrechtzuerhalten.
Die in dem Patent beschriebene Dichtung weist eine nach innen gerichtete Dichtlippe auf, die zu dem drehbaren Bauteil, beispielsweise einer Welle, in naheliegender oder zusammenwirkender Anordnung positioniert ist, aber nur bei Vorliegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in dichtende Anlage mit dem drehbaren Bauteil gebracht wird. Eine nach außen gerichtete Dichtlippe wird in beträchtlichem Umfang durch Anlage an einem stationären Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse, umgebogen, um zwischenliegend eine permanente Dichtung zu bilden.
Wegen der Notwendigkeit, die äußere Dichtlippe in beträchtlichem Umfang gegen die Bewegungsrichtung der Dichtung beim Einbau zwischen den drehbaren und den nichtdrehbaren Bauteilen umzubiegen, sind derartige Dichtungen schwierig einzubauen. Weiterhin weist eine derartige Dichtung nur eine geringe radiale Nachgiebigkeit auf und ist nicht in der Lage, Abweichungen in der Konzentrizität zwischen den drehbaren und dem nichtdrehbaren Bauteilen auszugleichen.
In der US-A-2350697 und US-A-2565709 werden Dichtungen offenbart, bei denen ein ringförmiges Dichtelement sowohl radial als auch axial zwischen einem Haltering und einem Tragring eingespannt ist. Durch Verwendung einer vormontierten Anordnung dieses Typs können die Probleme mit dem Zusammenbau derartiger Dichtelemente überwunden werden. Die Halteringe sind jedoch bei den in diesen Anmeldungen offenbarten Dichtungen radial eigespannt, wodurch folglich keine Verbesserung in der radialen Nachgiebigkeit bei der Dichtung vorliegt.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine verbesserte Dichtung vor, bei der diese Probleme verringert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Dichtung eine Dichtungsanordnung auf, die einem Bauteil eines Paares von relativ zueinander drehbaren Bauteilen zugeordnet ist, wobei die Dichtanordnung ein ringförmiges Dichtungselement mit einem ersten Dichtlippengebilde aufweist, das als Reaktion auf einen hierauf aufgebrachten Flüssigkeitsdruck mit dem anderen Bauteil in Anlage bringbar ist, um mit ihm eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden, wobei das Dichtungselement sowohl axial als auch radial zwischen einem Haltering, der an einem Ende einen Flansch aufweist, und einem Tragring angeordnet ist, wobei das Dichtungselement eine Einrichtung aufweist, um mit dem Haltering eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung in einer ringförmigen Ausnehmung des zugeordneten Bauteils angeordnet ist, das vom Flansch entfernte Ende des Tragringes jenseits des benachbarten Endes des Halteringes angeordnet ist, der Flansch des Halteringes mit einer Wand der Ausnehmung in Anlage ist, während der Tragring an einer gegenüberliegenden Wand der Ausnehmung anliegt, der Tragring in den Haltering eingepreßt ist, um eine Axiallast auf den Haltering aufzubringen und den Haltering in dichtender Anlage mit einem Dichtungsmittel an dem zugeordneten Bauteil zu halten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Haltering zylindrisch mit einem Flansch an einem Ende ausgebildet, wobei sich der Flansch in Radialrichtung zu dem anderen Bauteil erstreckt, wobei das Dichtelement ein zweites Dichtlippengebilde aufweist, das sich in Radialrichtung in eine entgegengesetzte Richtung zu dem ersten Dichtlippengebilde erstreckt, wobei das Dichtelement bezüglich des Halteringes derart angeordnet ist, daß es an dem Flansch anliegt und das zweite Dichtlippengebilde durch Anlage an der zylindrischen Oberfläche des Halteringes von dem Flansch abgebogen wird. Die oben beschriebene Dichtungsanordnung kann vormontiert werden, wobei das Dichtelement zunächst von dem Ende in den Haltering eingesetzt wird, das von dessen Flanschbereich entfernt ist. Da das zweite Dichtlippengebilde von dem Flanschbereich abgebogen wird, somit mit der Bewegungsrichtung des Dichtelementes erfolgt, wird das Einsetzen erleichtert.
An dem Tragring kann ein Flanschbereich vorgesehen sein, wobei sich das Flanschgebilde in Richtung des Halteringes erstreckt, um eine axiale Einschließung für das Dichtelement zu bilden. Der Flanschbereich des Tragringes erstreckt sich vorteilhaft über das Ende des Halteringes, wenn das Dichtelement in Anlage mit dem Flanschende des Halteringes ist. Der Außendurchmesser des Flanschbereiches des Tragringes kann profiliert sein, wobei das benachbarte Ende des Halteringes entsprechend ausgebildet ist, so daß dieses an dem Tragring anliegt, um den Tragring und das Dichtelement zu halten, während dessen eine Axialbewegung innerhalb des Halteringes ermöglicht ist.
Zwischen der zylindrischen Oberfläche der ringförmigen Ausnehmung und dem Haltering wird vorzugsweise eine radiale Trennung vorgesehen, so daß die Dichtungsanordnung in Radialrichtung Spiel hat. Zwischen einer Radialseite des Tragringes und einer gegenüberliegenden Seite des Dichtelementes kann ein Federmittel angeordnet sein, um das Dichtelement in Anlage mit dem Flansch des Halteringes und den Flansch des Halteringes in dichtende Anlage mit der benachbarten Wand der Ausnehmung zu drängen. Weiterhin können Mittel vorgesehen sein, um eine Drehbewegung der Dichtungsanordnung bezüglich des zugeordneten Bauteiles zu verhindern. Diese Mittel können eine radiale Relativbewegung der Dichtungsanordnung zulassen.
Anhand eines einzigen Beispieles werden nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Figur 1 eine Teilschnittansicht der erfindungsgemäßen Dichtung; und
Figur 2 eine Schnittansicht, die verschiedene Abänderungen der Dichtung gemäß Figur 1 zeigt.
Die in Figur 1 dargestellte Dichtung bildet eine Notdichtung zwischen einer Welle 10 und einem Gehäuse 11.
Die Dichtungsanordnung 12 weist ein ringförmiges Dichtelement 13 aus PTFE auf. Das Dichtelement 13 hat einen Hauptbereich 14. Von einem ersten Ende des Hauptbereiches 14 erstreckt sich ein erstes Dichtlippengebilde 15 nach innen und gegen das andere Ende des Hauptbereiches 14 und ein zweites Dichtlippengebilde 16 erstreckt sich radial nach außen. In dem Hauptbereich 14 ist eine Ausnehmung 17 benachbart zu dem Dichtlippengebilde 16 vorgesehen.
Das Dichtelement 13 ist in dem Haltering 20 angeordnet, der zylindrisch mit einem radial nach innen gerichteten Flansch 21 an einem Ende ausgebildet ist. Der zylindrische Bereich des Halteringes 20 weist einen geringfügig größeren Durchmesser als der Hauptbereich 14 des Dichtelementes 13 auf. Das Dichtelement 13 wird in den Haltering 20 ausgehend von dessen offenem Ende 22 eingesetzt, wobei die Enden des Dichtringes, die durch Dichtlippen 15 und 16 gebildet werden, derart führen, daß die Dichtlippe 16 in die Ausnehmung 17 abgebogen wird und dichtend an dem Haltering 20 anliegt.
Der Tragring 25 weist einen Zapfenbereich 26 auf, der sich in das Dichtelement 13 ausgehend von dessen Ende 18 erstreckt, daß von den Dichtlippen 15 und 16 entfernt ist. Der Zapfenbereich 26 erstreckt sich zu der Dichtlippe 15 und das Ende 27 ist abgeschrägt, um zwischenliegend einen Zwischenraum zu bilden. Das Dichtelement 13 hat axiales Spiel, wobei der Tragring 25 einen vergrößerten Durchmesser aufweist und in Radialrichtung den Hauptbereich 14 des Dichtelementes 13 überlappt.
Zwischen der Seite 18 des Dichtelements 13 und der gegenüberliegenden Radialseite des Tragringes 25 ist eine Wellenfeder 30 angeordnet. Die Umfangsseite 31 des Bereiches mit vergrößertem Durchmesser des Tragringes 25 ist abgeschrägt, wobei Klammern 32 und das Ende 22 des Halteringes 20 nach innen gedreht sind, um an der abgeschrägten Seite 31 anzuliegen, um das Dichtelement 13 und den Tragring 25 in dem Haltering 20 zu halten. Das Dichtelement 13, der Tragring 25 und der Haltering 20 sind derart ausgelegt, daß beim Anliegen der Klammern 32 an der abgeschrägten Seite 31 das Dichtelement 13 durch die Feder 30 in Anlage mit dem Flanschbereich 21 des Halteringes 20 gedrängt wird.
Die Endseite 33 des Tragringes 25 erstreckt sich von dem Ende 22 des Halteringes 20 nach hinten, wenn die Klammern 32 an der abgeschrägten Seite 31 anliegen. In der Endseite 33 des Tragringes 25 sind eine oder mehrere winkelversetzte Radialnuten 34 vorgesehen.
Die Dichtungsanordnung 12 ist auf der Welle 10 angeordnet, wobei die Dichtlippe 15 sich in leicht überlappender Anordnung zu der Welle 10 befindet und die Innendurchmesser 40 und 41 des Flanschgebildes 21 bzw. des Tragringes 25 nahe Abstände zu der Welle 10 aufweisen, wobei der Innendurchmesser 41 des Tragringes 25 eine Anzahl von Umfangsnuten aufweist. Die Dichtungsanordnung 12 ist in einer ringförmigen Ausnehmung 45 angeordnet, die von einem Gehäuse 11 und einer Klemmplatte 46 begrenzt ist. Der Innendurchmesser der ringförmigen Ausnehmung 45 ist größer als der Außendurchmesser des Halteringes 20, so daß die Dichtungsanordnung 12 radiales Spiel hat, um Abweichungen in der Konzentrizität der Welle 10 auszugleichen.
Die Ausnehmung 45 ist enger als die freie axiale Länge der Dichtungsanordnung 12, so daß beim Festspannen der Klemmplatte 46 der Tragring 25 in den Haltering 20 eingepreßt wird, worauf die Feder 30 den Flansch 21 des Halteringes 20 in Anlage mit der benachbarten Wand 47 der Ausnehmung 45 drängt. Ein elastischer 0-Ring 48 ist in eine Nut 49 in der Wand 47 eingelegt, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Wand 47 und dem Flansch 21 zu schaffen. Eine Anzahl von Stiften 50, die der Anzahl und Winkellage der Nuten 34 entspricht, ist in der durch das Gehäuse 11 bestimmten Wand 51 vorgesehen, wobei diese Stifte 50 in den Radialnuten 34 des Tragringes 25 anliegen. Ein weiterer O-Ring 55 bildet eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 11 und der Klemmplatte 46.
Unter normalen Betriebsbedingungen wird die Dichtlippe 15 nur leicht auf der Welle 10 aufliegen und demgemäß keinem größeren Verschleiß ausgesetzt sein. Lediglich bei Vorliegen einer unter Druck in Richtung des Pfeiles P stehenden Flüssigkeit, beispielsweise bei Ausfall einer stromaufwärts angeordneten Hauptdichtung, wird die Dichtlippe 15 auf die Welle 10 heruntergedrückt, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischenliegend zu bilden. Die Dichtlippe 16 und der Ring 48 wird Flüssigkeitsleckagen an der Rückseite der Dichtung vermeiden.
Das Eingreifen der Stifte 50 in die Nuten 34 wird eine Drehbewegung der Dichtungsanordnung 12 verhindern, während gleichzeitig deren radiales Spiel ermöglicht wird. Während die Dichtungsanordnung in Radialrichtung Spiel hat, können die Innendurchmesser 40 und 41 des Flansches 21 und des Tragringes 25 sehr nahe zu der Oberfläche der Welle 10 angeordnet sein. Folglich wird der Flansch 21 die Dichtlippe 15 daran hindern, bei Vorliegen von hohem Druck hinter den Flansch 21 gepreßt zu werden. Der Tragring 25 wird weiterhin als Drosselbuchse mit geringem Spalt zur Vermeidung von Leckagen wirken.
In der in Figur 2 dargestellten Dichtung ist die Wellendichtung 30 durch eine Vielzahl von winkelversetzten Spiraldruckfedern 65 ersetzt, die in Längsbohrungen 66 in dem Dichtelement 13 angeordnet sind und gegen die gegenüberliegende Radialseite des Tragringes 25 wirken. Ein oder mehrere Mitnehmerstifte 60 sind in Radialbohrungen 61 vorgesehen und greifen in sich in Radialrichtung erstreckende geschlossene Radialbohrungen 62 des Tragringes 25 ein. Die Mitnehmerstifte 60 übertragen Radialkräfte auf den Tragring 25, wodurch die Drehbewegung des Dichtelementes 13 verändert wird, und wodurch der Tragring 25 in Axialrichtung zu dem Dichtelement 13 und dem Haltering 20 angeordnet wird, wodurch die Notwedigkeit, Klammern 32 an dem Ende des Halteringes 20 vorzusehen, entfällt. Die Innenseite 41 des Tragringes 25 ist weiterhin eben im Gegensatz zu der profilierten Oberfläche der vorherigen Ausführungsform. Um eine relative Drehbewegung zwischen dem Tragring 25 und dem Gehäuse 11 zu vermeiden, können ein oder mehrere Mitnehmerstifte 50 vorgesehen sein, die in sich in Radialrichtung erstreckende Schlitze 34 in den Tragring 25 eingreifen.
Ohne die vorliegende Erfindung zu verlassen, können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Während bei den obigen Ausführungsformen die Dichtungsanordnungen in dem Gehäuse angeordnet sind und die Dichtlippe 15 an der Welle anliegt, kann beispielsweise die Dichtungsanordnung alternativ in einer Ausnehmung an dem rotierenden Bauteil drehfest angeordnet sein und die Dichtlippe 15 an einer gegenüberliegenden Seite des stationären Bauteiles anliegen. Obwohl das oben beschriebene Dichtelement aus PTFE hergestellt ist, können andere geeignete Materialien, beispielsweise andere Kunststoffe oder elastomere Materialien, zum Einsatz kommen. Wenn das Material des Dichtelementes selbst elastisch ist, kann die durch den Tragring bewirkte Kompression des Dichtelementes den Haltering in dichtende Anlage mit der benachbarten Wand der Ausnehmung drängen.

Claims

1. Dichtung mit einer Dichtungsanordnung (12), die einem Bauteil (46) eines Paares von relativ zueinander drehbaren Bauteilen (10, 46) zugeordnet ist, wobei die Anordnung (12) ein ringförmiges Dichtungselement (13) mit einem ersten Dichtlippengebilde (15) aufweist, das als Reaktion auf einen hierauf aufgebrachten Flüssigkeitsdruck mit dem anderen Bauteil (10) in Anlage bringbar ist, um mit ihm eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden, wobei das Dichtungselement (13) sowohl axial als auch radial zwischen einem Haltering (20), der an einem Ende einen Flansch (21) aufweist, und einem Tragring (25) angeordnet ist, wobei das Dichtungselement (13) eine Einrichtung (16) aufweist, um mit dem Haltering (20) eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung in einer ringförmigen Ausnehmung (45) des zugeordneten Bauteils (46) angeordnet ist, das vom Flansch (21) entfernte Ende des Tragringes (25) jenseits des benachbarten Endes des Halteringes (20) angeordnet ist, der Flansch (21) des Halteringes (20) mit einer Wand (47) der Ausnehmung (45) in Anlage ist, während der Tragring (25) an einer gegenüberliegenden Wand (51) der Ausnehmung (45) anliegt, der Tragring (25) in den Haltering (20) eingepreßt ist, um eine Axiallast auf den Haltering (20) aufzubringen und den Haltering (20) in dichtender Anlage mit einem Dichtungsmittel (48) an dem zugeordneten Bauteil (46) zu halten.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Bildung einer flüssigkeitsdichten Dichtung mit dem Haltering (20) ein zweites Dichtlippengebilde (16) ist, das sich radial in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Dichtlippengebilde (15) erstreckt.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (20) zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Flansch (21) an einem Ende sich in Radialrichtung erstreckt, das Dichtungsmittel (48) bezüglich des Halteringes (20) derart angeordnet ist, daß es an dem Flansch (21) anliegt, und wobei das zweite Dichtlippengebilde (16) durch Anlage an der zylindrischen Oberfläche des Halteringes (20) vom Flansch (21) weggebogen wird.

4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Flansch (21) entfernte Ende (22) des Halteringes (20) zur Anlage an dem Tragring (25) und zur Begrenzung der axialen Beweglichkeit des Tragringes (25) bezüglich des Malteringes (20) verformt ist, wodurch das Dichtelement (13) in dem Haltering (20) gehalten wird.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federmittel (30; 65) axial zwischen dem Haltering (25) und dem Dichtelement (13) wirkt, um den Haltering (20) in Anlage mit der benachbarten Wand (47) der ringförmigen Ausnehmung (45) zu drängen.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zylindrischen Seite der Ausnehmung (45) und dem Haltering (20) ein Zwischenraum vorgesehen ist, um dadurch eine Radialbewegung der Dichtungsanordnung (12) zu ermöglichen.

7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (34; 50) vorgesehen sind, um eine Drehbewegung der Dichtungsanordnung (12) bezüglich des zugeordneten Bauteils (46) zu verhindern.

8. Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Gebilde (34) an dem vom Dichtelement (13) entfernten Ende des Tragringes (25) mit entsprechenden Gebilden (50) an der benachbarten Wand (51) der ringförmigen Ausnehmung (45) in Anlage sind, um eine relative Drehbewegung zwischen diesen zu verhindern und gleichzeitig eine Relativbewegung in Radialrichtung zu gestatten.

9. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Flanschgebilde (21) des Halteringes (20) bis in unmittelbare Nähe zu dem anderen Bauteil (10) erstreckt, um bei hohen Druckunterschieden ein Durchpressen des ersten Dichtlippengebildes (15) zu verhindern.

10. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (60; 62) vorgesehen sind, um eine Drehung des Dichtelementes (13) bezüglich des Halteringes (25) zu verhindern, und gleichzeitig eine relative Axialbewegung zu gestatten.

11. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Tragring (25) bis in unmittelbare Nähe zu der gegenüberliegenden Oberfläche des anderen Bauteils (10) erstreckt, um dadurch eine Drosselbuchse mit geringem Spalt zu bilden, die Leckverluste reguliert.

12. Dichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegend zu dem anderen Bauteil (10) angeordnete Oberfläche (41) des Tragringes (25) mit einer oder mehreren Umfangsnuten ausgebildet ist.