DE4415120C1 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, umfassend einen Gleitring und einen Stellring, die durch zumindest eine erste Verdrehsicherung relativ un­ verdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzudichtende Welle relativ unverdrehbar umfangsseitig umschließen und gegeneinander und gegenüber der Welle durch jeweils zumindest eine Dichtung aus elastomerem Werkstoff statisch abgedichtet sind, wobei die dynamische Dichtfläche des mit der Welle umlaufenden Gleitrings unter axialer Vorspannung federnd an die dy­ namische Dichtfläche eines Gegenrings angepreßt ist, wobei der Gegenring durch zumindest eine zweite Verdrehsicherung relativ unverdrehbar mit ei­ nem Gehäuse verbunden ist, wobei der Gegenring und das Gehäuse durch zumindest eine weitere statisch wirkende Dichtung gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Gleitring und der Gegenring aus einem keramischen Werkstoff bestehen und wobei die erste und die zweite Verdrehsicherung stiftförmig ausgebildet und in Ausnehmungen des Stellrings und des Gleitrings sowie des Gehäuses und des Gegenrings angeordnet sind.

Eine solche Gleitringdichtung ist aus der DE 34 28 744 A1 bekannt. Die Gleitringe bestehen aus Siliziumkarbid und sind an ihrem inneren Umfang auf vorgepreßten Dichtringen gelagert, die ihrerseits auf Metallträgerteilen aufgepreßt und symmetrisch zu den Siliziumkarbid-Gleitringen angeordnet sind. Die als Verdrehsicherung ausgebildeten Stifte weisen im Bereich der Siliziumkarbid-Gleitringe scharfkantige Kontaktflächen auf.

Eine weitere Gleitringdichtung ist aus der DE 35 43 160 C2 bekannt. Der Gleitring ist durch eine zylinderförmig ausgebildete Verdrehsicherung mit dem Stellring verbunden, wobei die Verdrehsicherung in axialer Richtung einer­ seits in eine Ausnehmung des Stellrings eingepreßt und in axialer Richtung andererseits relativ beweglich in einer Ausnehmung des Gleitrings angeordnet ist. Entsprechend ist die zweite Verdrehsicherung ausgebildet, die das Ge­ häuse und den Gegenring relativ unverdrehbar miteinander verbindet. Der zylinderförmige Stift der zweiten Verdrehsicherung ist relativ unbeweglich innerhalb einer Bohrung im Gehäuse angeordnet und in axialer Richtung andererseits unverpreßt innerhalb einer Ausnehmung des Gegenrings ange­ ordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung der vorbe­ kannten Art derart weiterzuentwickeln, daß aggressive, stark verschmutzte Medien während einer langen Gebrauchsdauer zuverlässig abgedichtet wer­ den und Beschädigungen am Gleitring und am Gegenring auch bei leicht verkanteter Zuordnung der Verdrehsicherungen zuverlässig vermieden wer­ den.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unter­ ansprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Gleitring und der Gegenring aus einem keramischen Werkstoff bestehen, daß die erste und die zweite Verdrehsicherung stiftförmig ausgebildet und in Ausnehmun­ gen des Stellrings und des Gleitrings sowie des Gehäuses und des Gegen­ rings angeordnet sind und daß die Verdrehsicherungen zumindest in den Ausnehmungen von Gleitring und Gegenring unter Vermeidung scharfkantiger Kontaktflächen angeordnet sind und mit den Ausnehmungen nur außerhalb von deren Randzonen in Berührung bringbar sind. Bei stark verschmutzten Medien, die beispielsweise Quarzsandpartikel enthalten, hat es sich als vor­ teilhaft bewährt, im Hinblick auf unverändert gute Gebrauchseigenschaften der Gleitringdichtung während einer langen Gebrauchsdauer, keramische Gleitwerkstoffe für Gleitring und Gegenring einzusetzen. Der Gleitring und der Gegenring können beispielsweise aus Siliziumkarbid bestehen. Kerami­ sche Werkstoffe zeichnen sich zwar durch hohe Verschleißfestigkeit aus, sie sind jedoch sehr spröde und reagieren insbesondere auf ungleichmäßig hohe Flächenpressung bruchempfindlich. Unter Berücksichtigung dieser werkstoffspezifischen Eigenschaften sind die stiftförmigen Verdrehsicherungen derart gestaltet, daß die Randzonen der keramischen Bauteile der Gleitringdichtung von diesen stets unberührt sind. Während der Drehmomentübertragung durch die Verdrehsicherungen liegen diese nur an den Kontaktflächen der Ausnehmungen außerhalb der Randzonen an. Unter Randzonen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden die Bereiche der Ausnehmungen in den keramischen Bauteilen bezeichnet, in denen eine sprunghafte Richtungsumkehr und/oder Querschnittsveränderung stattfindet. Die Krafteinleitung durch die Verdrehsicherungen in den Gleitring und/oder den Gegenring erfolgt außerhalb dieser Bereiche, so daß eine unzulässig hohe Flächenpressung in den Randzonen vermieden wird. Die Gefahr von Ausbrüchen und Abplatzungen wird dadurch ausgeschlossen.

Die erste und/oder zweite Verdrehsicherung kann auf der dem Stellring und/oder dem Gehäuse zugewandten Seite innerhalb der entsprechenden Ausnehmung auf einer Druckfeder abgestützt und unter elastischer Vorspan­ nung an die Kontaktflächen der Ausnehmungen von Gleit- und/oder Gegenring angelegt sein. Die Druckfeder bewirkt einerseits die elastisch nachgiebige Anpreßung von Gleitring und Gegenring aneinander und andererseits die spiel- und geräuschfreie Anordnung der Verdrehsicherung und eine während der bestimmungsgemäßen Verwendung stets gleichbleibende Positionierung der Verdrehsicherungen innerhalb der Ausnehmungen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß zumindest zwei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Verdrehsicherungen vorgese­ hen sind. Hierbei ist von Vorteil, daß die Drehmomentübertragung, bezogen auf die einzelne Verdrehsicherung, vergleichsweise geringer ist und die Ver­ drehsicherungen daher insgesamt kompakte Abmessungen aufweisen, wo­ durch kompakte Abmessungen der gesamten Gleitringdichtung bedingt sind.

Die Verdrehsicherungen können einen in Richtung der angrenzenden kerami­ schen Bauteile zunehmend erweiterten Querschnitt aufweisen. Die Verdrehsi­ cherungen können auf der dem Gleit- und dem Gegenring zugewandten Seite eine im wesentlichen tonnenförmige Gestalt aufweisen, die in axialer Rich­ tung der Verdrehsicherungen betrachtet, vollständig innerhalb der entspre­ chenden Ausnehmungen angeordnet sind. Durch den vergleichsweise größe­ ren Querschnitt wird die Fläche mit der die Verdrehsicherung an der entspre­ chenden Ausnehmung anliegt, vergrößert, wodurch sich eine insgesamt ver­ kleinerte Flächenpressung ergibt. Die Gefahr von Beschädigungen der kera­ mischen Bauteile ist dadurch weiter reduziert. Dadurch, daß die Verdrehsi­ cherungen auf der den keramischen Bauteilen zugewandten Seite eine im wesentlichen tonnenförmige Gestalt aufweisen, werden die Randzonen der Ausnehmungen durch die Verdrehsicherungen nicht berührt. Die Ausneh­ mungen werden demgegenüber lediglich in den Bereichen berührt, in denen keine sprunghafte Richtungsumkehr oder sprunghafte Querschnittserweiterung vorliegt. In diesen Bereichen sind keramische Bauteile unempfindlich und gegen mechanische Beanspruchungen sehr widerstandsfähig.

Eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in längsgeschnittener Darstellung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 den Ausschnitt aus Fig. 2 in einer Draufsicht, wobei die Welle bezogen auf das Gehäuse in Rotation befindlich ist;

Fig. 4 den Ausschnitt aus Fig. 2, geschnitten entlang der Linie A-A in einer Ansicht.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung gezeigt, wobei der Gleitring 1 und der Stellring 2 durch eine erste Verdrehsi­ cherung 3 und der Gegenring 9 und das Gehäuse 11 durch eine zweite Ver­ drehsicherung 10 jeweils relativ unverdrehbar zueinander angeordnet sind. Zur Abdichtung aggressiver Medien, die stark verunreinigt sein können, ist es vorgesehen, daß der Gleitring 1 und der Gegenring 9 jeweils aus Silizium­ karbid bestehen und daher nahezu keinem Verschleiß unterliegen. Die Abdichtung ist daher während der gesamten Gebrauchsdauer ausgezeichnet.

Die Verdrehsicherungen 3, 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel annähernd schraubenförmig ausgebildet. Axial in Richtung des Gleitrings 1 und des Gegenrings 9 sind die erste Verdrehsicherung 3 und die zweite Verdrehsiche­ rung 10 jeweils durch einen im wesentlichen tonnenförmig gestalteten Kopf begrenzt, der eine geringere Ausdehnung aufweist, als die entsprechende Ausnehmungen 14, 16 innerhalb des Gleitrings 1 und des Gegenrings 9 in gleicher Richtung. Durch eine derartige Ausgestaltung ist sichergestellt, daß der Kopf der jeweiligen Verdrehsicherung 3, 10 nur außerhalb der Randzonen der Ausnehmungen 14, 16 an diese anlegbar ist und somit unzulässig hohe Flächenpressungen im Bereich der Randzonen und die Gefahr einer Beschä­ digung der keramischen Bauteile zuverlässig vermieden wird.

In Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1 gezeigt. Es ist zu erken­ nen, daß die Verdrehsicherung 10 in axialer Richtung federnd auf einer Druckfeder 17 abgestützt ist, die innerhalb der Ausnehmung 15 des Gehäu­ ses 11 angeordnet ist. Die Kontaktfläche, mit der der Kopf der zweiten Ver­ drehsicherung 10 innerhalb der Ausnehmung 16 des Gegenrings 9 angeord­ net ist, ist mit Bezugsziffer 18 bezeichnet. Es ist zu erkennen, daß die Rand­ zonen 19 durch die Verdrehsicherung 10 keinesfalls berührbar sind und daher der keramische Gegenring 9 bei Drehmomentübertragung in diesen Bereichen nicht unzulässig hoch beansprucht und möglicherweise zerstört werden kann.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Ausschnitt aus Fig. 2 während der Drehmomentübertragung gezeigt. Durch die abgerundete Form der zweiten Verdrehsicherung 10 innerhalb der Ausnehmung 16 des Gegenrings 9 liegt die Kontaktfläche 18 nur flächig außerhalb der Randzonen 19 an der Aus­ nehmung 16 an.

In Fig. 4 ist der Schnitt A-A aus Fig. 2 gezeigt. Eine Berührung von zweiter Verdrehsicherung 10 und Gegenring 9 zur Drehmomentübertragung findet nur im Bereich der Kontaktfläche 18 statt. Die Randzonen 19 der Ausneh­ mung 16 des Gegenringes 9 werden von der Verdrehsicherung 10 nicht be­ rührt.

Claims (5)

1. Gleitringdichtung, umfassend einen Gleitring und einen Stellring, die durch zumindest eine erste Verdrehsicherung relativ unverdrehbar mit­ einander verbunden sind und eine abzudichtende Welle relativ unver­ drehbar umfangsseitig umschließen und gegeneinander und gegenüber der Welle durch jeweils zumindest eine Dichtung aus elastomerem Werkstoff statisch abgedichtet sind, wobei die dynamische Dichtfläche des mit der Welle umlaufenden Gleitrings unter axialer Vorspannung federnd an die dynamische Dichtfläche eines Gegenrings angepreßt ist, wobei der Gegenring durch zumindest eine zweite Verdrehsicherung relativ unverdrehbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei der Gegenring und das Gehäuse durch zumindest eine weitere statisch wirkende Dichtung gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Gleitring und der Gegenring aus einem keramischen Werkstoff bestehen und wobei die erste und die zweite Verdrehsicherung stiftförmig ausgebildet und in Ausnehmungen des Stellrings und des Gleitrings sowie des Gehäuses und des Gegenrings angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrehsicherungen (3, 10) zumindest in den Ausnehmungen (14, 16) von Gleitring (1) und Gegenring (9) unter Vermeidung scharfkantiger Kontaktflächen angeordnet sind und mit den Ausnehmungen (14, 16) nur außerhalb von deren Randzonen in Berührung bringbar sind.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (1) und der Gegenring (9) aus Siliziumkarbid bestehen.

3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Verdrehsicherung (3, 10) auf der dem Stellring (3) und/oder dem Gehäuse (11) zugewandten Seite innerhalb der entsprechenden Ausnehmung (13, 15) auf einer Druckfeder (17) abgestützt und unter elastischer Vorspannung die Kontaktflächen der Ausnehmungen (14, 16) von Gleit- (1) und Gegenring (9) angelegt sind.

4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherungen (3, 10) einen in Richtung der angrenzenden ke­ ramischen Bauteile zunehmend erweiterten Querschnitt aufweisen.

5. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherungen (3, 10) auf der dem Gleit- (1) und dem Gegen­ ring (9) zugewandten Seite eine im wesentlichen tonnenförmige Ge­ stalt aufweisen, die, in axialer Richtung der Verdrehsicherungen (3, 10) betrachtet, vollständig innerhalb der entsprechenden Ausnehmun­ gen (14, 16) angeordnet sind.