Dichtungseinrichtung für Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungs einrichtung für Wellen.
Die Industrie stellt allgemein die oft nicht zufrie denstellend gelöste Anforderung nach Dichtungsein richtungen, die auch unter widrigen Umständen be triebssicher arbeiten und dies insbesondere bei höhe ren als Zimmertemperaturen, bei hoher Feuchtigkeit und in Gegenwart von Wasserdampf, chemischen Dämpfen und anderen störenden Faktoren. Die vor handenen Arbeitsbedingungen führen oft zu einer vorzeitigen Verschlechterung der Funktion, schnelle rem Verschleiss und mitunter sogar zum vollständi gen Zusammenbruch der Dichtungseinrichtungen.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine Dichtungseinrichtung zu schaffen, welche zwei La gerringe mit je einer flachen Lagerfläche, zwei Me tallscheiben als Abstandstücke und zwei ringförmige Metallblattfedern enthält. Sie ist dadurch gekenn zeichnet, dass jeder Lagerring durch eine der beiden Metallscheiben mittels eines inneren Flansches dieser Metallscheiben gehalten wird, dass jede Metallscheibe einen äusseren Flansch besitzt, welcher sich in einen äusseren Flansch der ringförmigen Metallblattfeder hineinfügt, dass jede ringförmige Metallblattfeder einen inneren Flansch besitzt und diese inneren Flan schen dicht ineinanderliegen.
Anhand der Zeichnung werden im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Fig. 1, 2 und 3 sind vergrösserte mittige Vertikal querschnitte durch Dichtungseinrichtungen für Wel len.
Fig. 1 zeigt eine Dichtungseinrichtung, bei wel cher die Welle 130 von einem stationären und einem beweglichen Element 131 bzw. 132 umgriffen wird. Die Welle ist durch die mit 133 bezeichnete Dich tungseinrichtung abgedichtet. Letztere besteht aus zwei bei 136 miteinander teleskopisch verbundenen Dichtungseinheiten 134 und 135, wobei die Verbin dung zwei kegelstumpfförmige Anbauflanschen um fasst, die einander übergreifen.
Die Dichtungseinheiten 134 und 135 umfassen die ringförmigen Metallblattfedern 137 und 138, die aus verdichteter Kohle hergestellten Lagerringe 139 und 140 und die entgegengesetzt geflanschten Metall scheiben 141 und 142, welche die Form von aus- gestanzten, ringförmigen Blechteilen haben. Die Teile 141 und 142 haben äussere Flanschen 143 und 144, welche in überliegende Lippen oder lippenähnliche Flanschen an der äusseren Peripherie der Federn 137 und 138 einpassen.
Die Teile 141 und 142 bilden ringförmige Ab standsstücke 145 und 146. Am äusseren Umfang der selben erstrecken sich Flanschen 143 und 144 gegen das Innere der Dichtung; am inneren Umfang erstrek- ken sich gegengerichtete lippenähnliche Flanschen 147 und 148. Letztere dienen zum Festhalten der Lagerringe 139 und 140 in der Dichtungseinrichtung 133. Zu diesem Zweck sind sie kegelstumpfartig aus geführt, wobei der Winkel zur Horizontalen etwas weniger als 71/ beträgt. In Eingriff mit diesen ste hen die Halteflächen 149 und 150 der Lagerringe 139 bzw. 140, deren Winkel die Winkel der Flan schen 147 und 148 ergänzen.
Auf diese Art und Weise wird eine innige Ver bindung hergestellt, mittels welcher die Lagerringe in den Teilen 141 und 142 in fester Lage gehalten wer den. Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die Lagerringe 139 und 140 nach aussen gerichtete Lagerflächen 151 und 152, welche vorzugsweise auf einen Glättegrad von innerhalb zwei Lichtbändern endbearbeitet sind. Die Dichtungsflächen 151 und 152 arbeiten zusammen mit ähnlich endbearbeiteten Dichtungsflächen der sta tionären und umlaufenden Teile 131 bzw. 132, von welchen der erstere beispielsweise die Büchse eines Pumpengehäuses sein kann und der letztere, in einem typischen Fall, die Nabe eines Pumpenrades ist.
Die Lagerringe 139 und 140 haben zylindrische Flächen 153 und 154, mittels welcher sie sich der Welle 130 anpassen. Der Sitz ist in jedem Fall ein Laufsitz, wo bei das Spiel 155 zwischen<B>0,127</B> und 0,254 mm be tragen kann.
Fig. 2 zeigt eine Dichtungseinrichtung, in welcher die die Lagerringe tragenden Teile die Form von rin- nenförmigen Blechstanzlingen haben. Die Welle 160 läuft im stationären Teil 161 um und trägt das mit ihr umlaufende Glied 162. Zwischen diesen beiden Teilen befindet sich die Dichtungseinrichtung 163, welche aus zwei einander ähnlichen Dichtungseinhei ten 164 und 165 besteht. Letztere sind bei 166 mit tels einer teleskopischen Verbindung zusammenge baut, welche durch zwei übergreifende Anbauflan schen hergestellt wird, die an zwei ringförmigen Me- tallblattfedern 167 bzw. 168 vorgesehen sind.
Die Verbindung 166 ist der Verbindung 136 in Fig. 1 ähnlich, mit Ausnahme dessen, dass der untere Flansch 187 länger ist als der obere Flansch 186. Obwohl letzterer gegen den Hauptteil der Feder 167 anliegt, ist ersterer so lang, dass er leicht nach oben abgebogen werden kann, wie bei<B>188</B> gezeigt, und die Teile so vor dem Auseinanderfallen sichert. Die ses Abbiegen kann durch Walzen, Drehen, Falzen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren gesche hen.
Die Teile<B>171</B> und 172 haben eine allgemein rin- nenförmige Ausbildung und sind durch lange äussere Flanschen 173 und 174, ringförmige Abstandsstücke 175 und 176 und kurze innere lippenähnliche Ab stützflanschen 177 und 178 ausgestattet. Letztere stossen gegen das Innere der Dichtungseinrichtung 163 vor und arbeiten mit den Halteflächen 179 und 180 der Lagerringe<B>169</B> bzw. 170 zusammen. Diese Teile sind zwecks Erzielung eines innigen Sitzes ke gelförmig ausgebildet.
Die Dichtungsflächen <B>181</B> und 182, die vom Lagerinnern abgerichtet sind, liegen an den stationären bzw. umlaufenden Teilen 161 und 162 an, wobei die anliegenden Oberflächen auf einen Glättegrad von innerhalb zwei Lichtbändern endbear- beitet sind. Zylindrische Flächen 183 und 184 Um liegen die Welle 160 mit einem Spiel 185, so dass ein Laufsitz hergestellt wird.
Fig. 3 stellt eine Dichtungseinrichtung dar, die in gewisser Hinsicht der Dichtungseinrichtung nach Fig. 2 ähnlich ist, jedoch mit dem Unterschied, dass gewisse Teile durch eine Metallbondierung, wie durch Schweissen, Hartlöten oder Löten, zusammengehalten werden. Die Welle 190 ist hier von einem stationären und einem umlaufenden Teil 191 und 192 umgrif fen und durch die Dichtungseinrichtung 193 abge dichtet. Diese Dichtungseinrichtung besteht aus zwei zusammenarbeitenden Dichtungseinheiten 194 und 195, welche miteinander teleskopisch verbunden sind.
Diese Dichtungseinheiten umfassen ringförmige Metallblattfedern 196 und 197, die mit gegengerich teten Flanschen 198 und 199 ausgestattet sind; diese Flanschen sind anstelle der kegelförmigen Ausbil dung so gestellt, dass sie mit der Ebene der Feder, deren Teil sie bilden, einen rechten Winkel einschlie ssen. Sie werden durch geeignete Metallschweissnähte 200 in Lage gehalten und haben solche Durchmesser, dass der Flansch 198 genau in den Flansch 199 hin einpasst.
Am äusseren Umfang tragen die Federn 196 und 197 lippenähnliche Stützflanschen 201 und 202, die mit den Anbauflanschen 198 und 199 parallel ste hen, aber gegengerichtet sind. Rinnenförmige Blech teile 207 und 208 sind mit Schweissnähten 203 bzw. 204 an den Stützflanschen 201 bzw. 202 befestigt. Ausser den äusseren Flanschen 205 und 206 haben die Teile 207 und 208 auch innere lippenähnliche Stützflanschen 209 und 210. Diese sind kegelstumpf- förmig und stehen mit den kegeligen Halteflächen der Lagerringe 211 bzw. 212 in Eingriff.
Die Winkel der kegeligen Eingriffsflächen sind Komplementär winkel, welche von der Horizontalen um nicht mehr als<B>71/2'</B> abweichen, wodurch die Lagerringe 211 und 213 durch die Anbauteile 207 bzw. 208 fest ab gestützt werden. Das Spiel des die Welle<B>190</B> umfas senden Flansches 198 und der Lageringe 211 und 212 beträgt etwa 0,127 mm.
Wie aus dem Vorangehenden klar hervorgeht, kann die Erfindung eine Vielzahl von Formen an nehmen. Obwohl die Fig. 1 bis 3 mehr oder weniger symmetrische Formen darstellen, kann der Grundsatz der Erfindung auch auf nichtsymmetrische Dichtun gen angewendet werden, wie beispielsweise, wenn eine Dichtungseinheit unmittelbar neben einer Spann hülse oder einem anderen umlaufenden Teil fort gelassen und die Dichtungseinheit neben dem statio nären Teil oder der Büchse am umlaufenden Teil selbst vorgesehen wird.
Was die für die verschiedenen Ausführungsbei spiele der Erfindung verwendeten Baustoffe anbe langt, ist es dem Fachmann klar, dass hier eine Viel zahl verschiedener Baustoffe zur Wahl steht. So kann bei jeder der im vorangehenden erklärten Dichtungs einrichtungen der Lagerring aus Metall oder aus Nichtmetall bestehen; im letzteren Falle kann er aus Hartgummi, einem Kunststoff, wie beispielsweise einem starren Harz, oder aus Keramikmasse beste hen.
Die gezeigten Metallteile, mit Einschluss der in Fig. 1 bis 3 dargestellten, entgegengesetzt geflansch ten, rinnenförmigen Teile, können aus einer Vielzahl von geeigneten Metallen bestehen; vorzugsweise sind sie jedoch aus halbhartem oder dreiviertelhartem rostfreiem Stahl ausgestanzt, dessen Dicke ihn zur Bearbeitung geeignet macht, beispielsweise von 0;127 bis 0,254 mm Dicke. Diese Teile müssen je doch keineswegs unbedingt ausgestanzt sein, sondern können, wie gewünscht, auf jede geeignete Art und Weise hergestellt werden.
In den verschiedenen dargestellten Ausführungs beispielen der Erfindung zur Abdichtung von Wellen können die Lagerringe auch mit den sogenannten stationären oder umlaufenden Teilen in Zonen in Eingriff stehen, welche von der Welle weiter entfernt sind, anstelle knapp daneben zu liegen.
Die Lagerringe der Dichtung nach Fig. 1 können erwünschtenfalls an ihren inneren Peripherien kegel förmig und durch Stützenflanschen festgehalten sein, deren komplementäre Kegel an der Innenseite und nicht an der Aussenseite der Lagerringe vorgesehen sind.
Ein wichtiger Vorteil der beschriebenen Einrich tung ist die Leichtigkeit, mit welcher ein kegelförmi ger Lagerring oder ein anderer kegelförmiger Teil aus dem ihn tragenden Teil entfernt werden kann, ohne Rücksicht darauf, ob der letztere einen selb ständigen Teil bildet, wie in Fig. 1 bis 3, oder die einfache Form eines lippenförmigen Stützflansches hat, der mit der Metallblattfeder aus einem Stück besteht und an deren äusserer oder innerer Peripherie getragen wird.
Ein geeignetermassen kegelförmiger Lagerring kann mit einem geeignetermassen kegeligen Teil in Eingriff gebracht werden, indem man die Teile einfach gegenüberstellt und sie durch einfachen Handdruck zusammenpresst. Wie bereits erklärt, las sen sich diese Teile durch Ausbrechen des Lagerrin ges oder durch Ausstemmen trennen, wenn ein Er satz notwendig wird, worauf der alte Lagerring durch einen neuen ersetzt werden kann.
In gewissen Fällen, insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 kann der Lagerring mit dem ihn tragenden Teil zusammen als Einheit behandelt werden, die vom Lager ausgebaut und entweder repariert oder durch eine neue solche Einheit ersetzt wird.
Sealing device for shafts The invention relates to a sealing device for shafts.
The industry generally provides the often unsatisfactory solution to the requirement for Dichtungsein devices that work reliably even under adverse conditions, especially at higher than room temperatures, at high humidity and in the presence of water vapor, chemical vapors and other disruptive factors. The existing working conditions often lead to premature deterioration in function, rapid wear and tear and sometimes even to a complete breakdown of the sealing devices.
The present invention has the purpose of creating a sealing device which contains two La gerringe each with a flat bearing surface, two Me tall discs as spacers and two annular metal leaf springs. It is characterized in that each bearing ring is held by one of the two metal disks by means of an inner flange of these metal disks, that each metal disk has an outer flange which fits into an outer flange of the annular metal leaf spring, that each annular metal leaf spring has an inner flange and these inner flanges are tightly nested.
In the following exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 1, 2 and 3 are enlarged central vertical cross-sections through sealing devices for Wel len.
Fig. 1 shows a sealing device in which the shaft 130 is encompassed by a stationary and a movable element 131 and 132, respectively. The shaft is sealed by the device indicated by 133 you. The latter consists of two sealing units 134 and 135 telescopically connected to one another at 136, the connection comprising two frustoconical mounting flanges which overlap one another.
The sealing units 134 and 135 comprise the annular metal leaf springs 137 and 138, the bearing rings 139 and 140 made of compressed carbon and the oppositely flanged metal disks 141 and 142, which have the form of stamped, annular sheet metal parts. Parts 141 and 142 have outer flanges 143 and 144 which fit into overlying lips or lip-like flanges on the outer periphery of springs 137 and 138.
The parts 141 and 142 form annular spacers 145 and 146. On the outer periphery of the same, flanges 143 and 144 extend towards the interior of the seal; Opposite lip-like flanges 147 and 148 extend on the inner circumference. The latter serve to hold the bearing rings 139 and 140 in the sealing device 133. For this purpose, they are designed like a truncated cone, the angle to the horizontal being slightly less than 71 /. In engagement with this stand the holding surfaces 149 and 150 of the bearing rings 139 and 140, the angle of which the angle of the flan's 147 and 148 supplement.
In this way, an intimate connection is established by means of which the bearing rings in parts 141 and 142 are held in a fixed position. As shown in Figure 1, the bearing rings 139 and 140 have outwardly facing bearing surfaces 151 and 152 which are preferably finished to a degree of smoothness within two bands of light. The sealing surfaces 151 and 152 cooperate with similarly finished sealing surfaces of the stationary and rotating parts 131 and 132, respectively, of which the former can be, for example, the sleeve of a pump housing and the latter, in a typical case, the hub of an impeller.
The bearing rings 139 and 140 have cylindrical surfaces 153 and 154 by means of which they adapt to the shaft 130. The seat is in any case a running seat, where the game 155 can be between <B> 0.127 </B> and 0.254 mm.
2 shows a sealing device in which the parts carrying the bearing rings are in the form of groove-shaped sheet metal stampings. The shaft 160 revolves in the stationary part 161 and carries the member 162 rotating with it. The sealing device 163, which consists of two sealing units 164 and 165 which is similar to one another, is located between these two parts. The latter are assembled at 166 by means of a telescopic connection which is produced by two overlapping mounting flanges which are provided on two annular metal leaf springs 167 and 168, respectively.
Link 166 is similar to link 136 in Fig. 1, except that lower flange 187 is longer than upper flange 186. Although the latter bears against the bulk of spring 167, the former is long enough to be slightly upward can be bent, as shown at <B> 188 </B>, and thus secures the parts from falling apart. This bending can be done by rolling, turning, folding or any other suitable method.
The parts 171 and 172 have a generally trough-shaped design and are equipped with long outer flanges 173 and 174, annular spacers 175 and 176 and short inner, lip-like support flanges 177 and 178. The latter push against the interior of the sealing device 163 and work together with the holding surfaces 179 and 180 of the bearing rings 169 and 170, respectively. These parts are designed to achieve an intimate fit ke gel-shaped.
The sealing surfaces <B> 181 </B> and 182, which are dressed from the inside of the bearing, lie against the stationary or circumferential parts 161 and 162, the adjacent surfaces being finished to a degree of smoothness within two light bands. Cylindrical surfaces 183 and 184 around the shaft 160 lie with a play 185, so that a running fit is produced.
FIG. 3 shows a sealing device which is in certain respects similar to the sealing device according to FIG. 2, but with the difference that certain parts are held together by a metal bond, such as by welding, brazing or soldering. The shaft 190 is here by a stationary and a circumferential part 191 and 192 umgrif fen and sealed by the sealing device 193 abge. This sealing device consists of two cooperating sealing units 194 and 195 which are telescopically connected to one another.
These sealing units comprise annular metal leaf springs 196 and 197, which are equipped with Gegengerich ended flanges 198 and 199; instead of being conical, these flanges are positioned so that they form a right angle with the plane of the spring of which they are part. They are held in position by suitable metal weld seams 200 and have such a diameter that the flange 198 fits exactly into the flange 199.
On the outer circumference, the springs 196 and 197 carry lip-like support flanges 201 and 202, which stand parallel to the mounting flanges 198 and 199, but are directed in opposite directions. Channel-shaped sheet metal parts 207 and 208 are attached to the support flanges 201 and 202 with welds 203 and 204, respectively. In addition to the outer flanges 205 and 206, the parts 207 and 208 also have inner lip-like support flanges 209 and 210. These are frustoconical and are in engagement with the conical holding surfaces of the bearing rings 211 and 212, respectively.
The angles of the conical engagement surfaces are complementary angles which do not deviate from the horizontal by more than 71/2 ', whereby the bearing rings 211 and 213 are firmly supported by the attachments 207 and 208, respectively. The play of the shaft <B> 190 </B> comprising the flange 198 and the bearing rings 211 and 212 is about 0.127 mm.
As is clear from the foregoing, the invention can take a variety of forms. Although Figs. 1 to 3 show more or less symmetrical shapes, the principle of the invention can also be applied to non-symmetrical Dichtun conditions, such as when a sealing unit immediately next to a clamping sleeve or other circumferential part left away and the sealing unit next to the Statio nary part or the sleeve is provided on the rotating part itself.
As far as the building materials used for the various Ausführungsbei games of the invention is concerned, it is clear to the person skilled in the art that there is a large number of different building materials to choose from. Thus, in each of the sealing devices explained above, the bearing ring can consist of metal or non-metal; in the latter case, it can be made of hard rubber, a plastic, such as a rigid resin, or a ceramic compound.
The metal parts shown, including the oppositely flanged, channel-shaped parts shown in Figures 1 to 3, can consist of a variety of suitable metals; however, they are preferably stamped out of semi-hard or three-quarter hard stainless steel, the thickness of which makes it suitable for machining, for example from 0.17 to 0.254 mm thick. However, these parts do not necessarily have to be punched out, but can, as desired, be produced in any suitable manner.
In the various illustrated embodiment examples of the invention for sealing shafts, the bearing rings can also be in engagement with the so-called stationary or rotating parts in zones which are further away from the shaft, instead of being just next to it.
The bearing rings of the seal according to FIG. 1 can, if desired, be cone-shaped at their inner peripheries and be held in place by support flanges, the complementary cones of which are provided on the inside and not on the outside of the bearing rings.
An important advantage of the device described is the ease with which a kegelförmi ger bearing ring or other conical part can be removed from the part carrying it, regardless of whether the latter forms an independent part, as in Fig. 1 to 3, or has the simple form of a lip-shaped support flange, which consists of one piece with the metal leaf spring and is carried on its outer or inner periphery.
A suitably conical bearing ring can be brought into engagement with a suitably conical part by simply juxtaposing the parts and pressing them together by simple hand pressure. As already explained, these parts can be separated by breaking out the bearing ring or by chiseling out if a replacement is necessary, whereupon the old bearing ring can be replaced with a new one.
In certain cases, especially in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the bearing ring can be treated together with the part carrying it as a unit which is removed from the bearing and either repaired or replaced by a new such unit.