DE112013000924B4

DE112013000924B4 - Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE112013000924B4
Application number: DE112013000924.2T
Authority: DE
Inventors: Randall Jaskot; Woodrow Nepa; Todd Brickson
Original assignee: Orion Engineered Seals LLC
Current assignee: Orion Engineered Seals LLC
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2033-02-12
Also published as: US20170159825A1; WO2013126229A2; US20180238453A1; US20220025974A1; US11085542B2; WO2013126229A3; US20160040781A1; US10724640B2; DE112013000924T5; US11761543B2; US20240110628A1; US9587743B2

Abstract

Labyrinthdichtung, die einen Stator (31) und einen berührungslosen Rotor (1) aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) und mindestens eine Grenzflächenpassage (70, 72, 74, 76), die zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und des Rotors (1) angeordnet ist, aufweist, wobei die mindestens eine Grenzflächenpassage (70, 72, 74, 76) eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung (46) des Stators (31) und einem ringförmigen sich von einer nach vorne gerichteten Wand (2) des Rotors (1) nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1) aufweist, der eine ringförmige innere Oberfläche (8) aufweist, die den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators (31) überlappt, wobei sich die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt;wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer (24) und eine radial innere Ausscheidungskammer (26) aufweisen;wobei die radial äußere Ausscheidungskammer (24) durch eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1), eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Stators (31), die axial von der ersten sich radial erstreckenden ringförmigen Oberfläche des Rotors (1) beabstandet ist, den ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1), und einen ringförmigen sich nach hinten erstreckenden, radial innenliegenden Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) definiert ist, undwobei die radial innere Ausscheidungskammer (26) teilweise durch die erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1) und einen ringförmigen Zwischenvorsprung (50) des Stators (31), der radial innerhalb des Zwischenvorsprungs (10) des Rotors (1) angeordnet ist, definiert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Wellendichtungs- und Lagerschutz-Labyrinthdichtung für rotatorisch wellengetriebene Gerätschaft.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine angemessene Instandhaltung rotatorisch angetriebener Gerätschaft ist aufgrund des extremen Auslastungsgrads der Gerätschaft, des Nachlassens der Betriebsfaktoren, der Konstruktion und des Mangels an rotatorisch angetriebener Ersatztgerätschaft in vielen Verarbeitungsanlagen schwierig zu bewerkstelligen. Dies gilt besonders für Prozesspumpen, Feststoffpumpen, Maschinenwerkzeugspindeln, Nasspartie-Papiermaschinenwalzen, Aluminiumwalzwerke und Dampfabschreckpumpen sowie andere Gerätschaft, die extremer Verunreinigung ausgesetzt ist, die die Schmierung der Lager der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft beeinträchtigen kann.
Bisher wurden verschiedene Formen von Wellendichtungsvorrichtungen, einschließlich Gummilippendichtungen, Spaltlabyrinthdichtungen und Dichtungen mit magnetischer Anziehungskraft, verwendet, um zu versuchen, die Intaktheit der Lagerumgebung zu schützen. Lippendichtungen oder O-Ring-Wellendichtungen können schnell verschleißen und ausfallen und sind auch bekannt dafür, übermäßige Mengen an Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungsstoffen in den Schmiermittel(ÖI oder Fett)-Sammelbehälter der Betriebsgerätschaft gelangen zu lassen, noch bevor die Grenzfläche zwischen dem Rotor und dem Stator durch den Ausfall am radialen Außenbereich der Dichtung den Schadstoffen oder Schmiermitteln ausgesetzt wird.
US 2002/0167131 A1 zeigt einen Lagerisolatormechanismus zur Verwendung mit einem Maschinengehäuse mit einer drehbaren Welle, die durch ein Gehäuse ragt. Der Isolatormechanismus umfasst einen Stator, der die Welle umgibt und an dem Gehäuse befestigt ist, und einen mit der Welle verbundenen Rotor.
US 5 074 408 A zeigt eine Lageranordnung zum drehbaren Halten eines Förderrollenrohrs. Die Lageranordnung umfasst ein Gehäuse, an dem ein Rollenrohr angebracht ist, eine Endabdeckung, die auf der festen Welle neben einer Seite des Gehäuses positioniert ist, und ein dazwischen angeordnetes Lager. Das Gehäuse und die Endabdeckung ermöglichen eine Drehung des Gehäuses relativ zur Endabdeckung. Die Endabdeckung bedeckt das Ende der Welle, um die sie positioniert ist, vollständig und arbeitet mit dem Gehäuse zusammen, um das Lager wirksam vor Verunreinigungen zu schützen.
Verfahren nach Anspruch 17, zeigt eine Dichtungsvorrichtung mit einem in einem Gehäuse befestigbaren Stator und einem mit einer Welle gekoppelten Rotor. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist eine Labyrinthdichtung angeordnet.
US 2007/0241513 A1 zeigt eine Dichtungsvorrichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse. Die Dichtungsvorrichtung umfasst einen an dem Gehäuse angeordneten Stator und einen an der Welle angeordneten Rotor.
Es wurden Dichtungen vom Labyrinthtyp, die in enger Beziehung stehende Stator- und Rotorringe aufweisen, die nicht miteinander in Kontakt kommen, sondern Labyrinthpassagen dazwischen definieren, konstruiert und verwendet und sind in US 4 706 968 A , US 4 989 883 A , US 5 069 461 A und US 6 419 233 B2 dargestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung von Labyrinthdichtungen zum Schützen von Lagern vor Schmiermittelleckage und vor Eintritt von flüssigen und dampfförmigen Verunreinigungsstoffen bereit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Labyrinthdichtung mit einem Stator und einem Rotor und einer oder mehreren ringförmigen elastomeren Dichtungen, die zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors angeordnet sind.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung nach Anspruch 1.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung nach Anspruch 7.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung nach Anspruch 15.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Figurenliste
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von typischen Ausführungsformen, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Offenbarung bilden, gelesen, klarer zu verstehen sein.

1a und 1b zeigen perspektivische Ansichten der Innenfläche bzw. der Außenfläche des Rotors.
2a und 2b stellen perspektivische Ansichten der Außenfläche bzw. Innenfläche des Stators dar.
3 zeigt eine Schnittansicht des Rotors getrennt vom Stator.
4 zeigt eine Schnittansicht des Rotors in Angriff mit dem Stator an einer Welle.
5 zeigt eine Schnittsicht der unteren Teile des Rotors getrennt vom Stator.
6 zeigt eine geteilte Konfiguration des Rotors und des Stators.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1a, 1 b und 3-5 zeigen einen Rotor 1, der eine nach vorne gerichtete ringförmige Wand 2, die sich radial von einem Innendurchmesser(ID)-Rand in der Nähe der Welle 90 zu einem Außendurchmesser(OD)-Rand erstreckt, und einen ersten distalen ringförmigen Vorsprung 4, der sich von der nach vorne gerichteten Wand 2 zu einem distalen Ende 6 nach hinten erstreckt, aufweist. Der ringförmige distale Vorsprung 4 hat eine innere ringförmige Oberfläche 8, die sich im Winkel θ relativ zu der axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt. Die innere ringförmige Oberfläche 8 ist typischerweise eine maschinell bearbeitete kegelstumpfförmige Oberfläche mit einem spitzen Winkel θ von mindestens 1°, typischer mindestens 2°, noch typischer mindestens 3°, bis zu 45°, typischerweise bis zu 15°, typischer bis zu 10° und noch typischer bis zu 5°.
Ein zweiter ringförmiger Zwischenvorsprung 10 erstreckt sich zu einem distalen Ende 12 mit einer zu einer axialen Bezugslinie 100 im Wesentlichen rechtwinkligen Oberfläche und hat eine innere ringförmige Oberfläche 13, die sich im Wesentlichen parallel zu der axialen Bezugslinie 100 erstreckt. Der zweite Zwischenvorsprung 10 definiert mit dem distalen Vorsprung 4 eine Kanaloberfläche 9 dazwischen.
Ein dritter proximaler ringförmiger Vorsprung 14 erstreckt sich nach hinten zu einem distalen Ende 16. Der dritte proximale Vorsprung 14 hat mindestens eine in der Innenoberfläche des dritten Vorsprungs 14 in der Nähe der nach vorne gerichteten Wand 2 gebildete erste ringförmige Ausnehmung 18 zum Halten einer entsprechenden ersten elastomeren Dichtung 80, die die ringförmige Grenzfläche zwischen dem Rotor 1 und der Welle 90 abdichtet. Die elastomere Dichtung 80 wird an der Welle der Gerätschaft zusammengedrückt und hält jegliche externen Verunreinigungsstoffe dichtend davon ab, entlang der Welle 90 der Gerätschaft und in die rotatorisch angetriebene Gerätschaft einzudringen, und hindert auch Öl- oder Fettschmiermittel innerhalb der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft daran, entlang der Welle 90 in die Atmosphäre auszutreten. Die elastomere(n) Dichtung(en) 80 greift an der Welle 90 an, um den Rotor im dynamischen Betrieb der Gerätschaft zu treiben.
Eine erste ringförmige Schulter 20 ist in der Innenoberfläche des dritten Vorsprungs 14 von der ersten ringförmigen Ausnehmung 18 aus axial nach hinten gebildet und eine zweite ringförmige Schulter 22 ist in der Innenoberfläche von der zweiten ringförmigen Schulter 22 aus nach hinten gebildet, die das Ende 16 definiert. Das distale Ende 16 hat eine Oberfläche, die zur axialen Bezugslinie 100 im Wesentlichen rechtwinklig ist. Der dritte Vorsprung 14 definiert mit dem zweiten Zwischenvorsprung 10 eine Kanaloberfläche 15 dazwischen.
2a, 2b und 3-5 zeigen einen Stator 31, der einen ringförmigen Körper 34 mit einer nach hinten gewandten ringförmigen Fläche 32 und einer Wand 42 mit einer ringförmigen Oberfläche 33 am Innendurchmesser in der Nähe der Welle 90 und einer ringförmigen Oberfläche 62 am Außendurchmesser, die für Presspassungs-Einfügung in eine zylinderförmige Bohrung im Inneren des Gehäuses H der Gerätschaft konfiguriert ist, aufweist. Die Presspassungs-Grenzfläche der ringförmigen Oberfläche 62 am Außendurchmesser schafft eine primäre Dichtung des Stators innerhalb des Gehäuses. Eine in der ringförmigen Oberfläche 62 am Außendurchmesser gebildete ringförmige Ausnehmung 64 kann ein optionales Dichtungsmittel als ein sekundäres Dichtungsmittel empfangen, um Leckage von Schmiermittel entlang der Oberfläche 62 zu verhindern.
Eine in der Innenoberfläche 33 des Körpers 34 in der Nähe der rückseitigen Fläche 32 gebildete tiefe ringförmige Ausnehmung 36 definiert eine sich verjüngende nach vorne gerichtete Wand 58, wodurch eine Schmiermittelrückkehrausnehmung geschaffen wird. Die Verjüngung der nach vorne gerichteten Wand 58 verbessert die Rate der Rückführung des Schmiermittels zu der Ablassöffnung 89 hinunter und zurück zu dem Sammelbehälter der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft.
Die äußere ringförmige Oberfläche 62 des Stators 31 erstreckt sich axial nach vorne zu einer Anschlagschulter 66, die einen Anschlag definiert, wenn der Stator 31 axial in die Aufnahmebohrung des Gehäuses H der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft eingeführt wird, wie in 4 gezeigt. Die maschinell bearbeitete Anschlagschulter 66 lässt auch den Stator bündig mit dem Gehäuse abschließen, um eine korrekte Ausrichtung mit der Welle 90 sicherzustellen.
Sich axial und radial erstreckende Vorsprünge erstrecken sich von und Ausnehmungen sind gebildet in dem Körper 34, um mit der gegenüberliegenden Fläche des Rotors Grenzflächen zu bilden und Hohlräume zu definieren. Die Wand 42 erstreckt sich von dem distalen Ende der radialen Wand 40 axial nach vorne, um eine nach vorne gewandte ringförmige Ausnehmung 37 (3) zu definieren. Ein erster ringförmiger koaleszenter Dichtungsring 81 ist innerhalb eines durch die Ausnehmung 37 des Stators 31 und die in dem hinteren Teil (axialen) Teil des dritten Vorsprungs 14 des Rotors 1 gebildete Ausnehmung 22 definierten ringförmigen Hohlraums angeordnet. Der erste ringförmige koaleszente Dichtungsring 81 ist dem Stator 31 zugeordnet und bewegt oder dreht sich im dynamischen Betrieb des Rotors 1 typischerweise nicht (das heißt, er bleibt ortsfest). Im dynamischen Betrieb berührt oder kontaktiert der sich drehende Rotor den ersten koaleszenten Dichtungsring 81 nicht. Ein zweiter ringförmiger koaleszenter Dichtungsring 82 ist wenigstens teilweise innerhalb einer radial in dem Körper 34 des Stators gebildeten zweiten ringförmigen Ausnehmung 56 angeordnet. Der zweite ringförmige koaleszente Dichtungsring 82 bleibt im dynamischen Betrieb des Rotors 1 auch ortsfest. Der innerhalb der Ausnehmung 56 des Stators 31 angeordnete koaleszente Dichtungsring 82 wird auch nicht von dem sich erstreckenden Endteil 16 des dritten Vorsprungs 14 berührt oder kontaktiert, auch nicht, wenn sich der Rotor 1 und die Welle 90 mit Betriebsgeschwindigkeit drehen.
Eine Verrastung 28 mit einer Schulter 27 und einer sich verjüngenden Vorderkante 29 erstreckt sich radial von dem Ende 16 des dritten Vorsprungs 14, um eine Einrichtung zum Verriegeln des Rotors 1 in betriebsmäßiger Beziehung zu dem Stator 31 bereitzustellen, wie später beschrieben wird.
Ein nach vorne gerichteter Teil 44 erstreckt sich sowohl radial als auch axial von dem Statorkörper 34 und weist einen ringförmigen ganz außen angeordneten sich radial erstreckenden Vorsprung 46 mit einem sich verjüngenden, maschinell bearbeiteten distalen Rand 48 auf. Der distale Rand 48 ist typischerweise eine kegelstumpfförmige Oberfläche mit dem spitzen Winkel θ relativ zu der axialen Bezugslinie 100. Eine zweite Ablaufschulter 68 wird maschinell axial an der Rückseite des Vorsprungs 46 hergestellt, um einen Kanal zwischen dem Gehäuse H und den am distalsten angeordneten Teilen des Stator-Rotors zu definieren, um das Ablaufen der Verunreinigungsflüssigkeit von einem Eintritt in die Labyrinthdichtung weg zu unterstützen.
Wenn der Rotor 1 in betriebsmäßiger Beziehung zu dem Stator 31 steht, definiert der maschinell bearbeitete distale Rand 48 mit der Innenoberfläche 8 des distalen Vorsprungs des Rotors 4, der den äußersten distalen Rand des Stators überlappt, eine sich verjüngende ringförmige Grenzflächenpassage 70. Diese sich verjüngende Grenzflächenpassage definiert den Ursprungsseintrittspunkt eines flüssigen Verunreinigungsstoffs in die Dichtung zwischen dem distalen Rand des sich drehenden Rotors und dem ortsfesten Stator. Der Eintritt in die und der Pfad entlang der Grenzflächenpassage ist radial nach innen gerichtet, um den Ausstoß von Verunreinigungsstoffen zu fördern, die im dynamischen Betrieb der Dichtung in die Grenzfläche eindringen.
Der nach vorne gerichtete Teil 44 des Statorkörpers 34 weist auch einen Vorsprung 50 mit einem maschinell bearbeiteten distalen Ende 52 auf, der sich von der maschinell bearbeiteten radialen Oberfläche 53 axial nach vorne erstreckt. Die Oberfläche des distalen Endes 52 und die Oberfläche des maschinell bearbeiteten distalen Endes 52 sind im Wesentlichen rechtwinklig zu der axialen Bezugslinie 100. Wenn der Rotor 1 betriebsmäßig in Beziehung zu dem Stator 31 steht, bildet das maschinell bearbeitet distale Ende 12 des Zwischenvorsprungs 10 des Rotors 1 mit der axialen Oberfläche 53 des Stators eine zweite radiale Grenzflächenpassage 72, während das distale Ende 52 des Vorsprungs 50 des Stators 31 mit der maschinell bearbeiteten Innenoberfläche 15 des Rotors eine dritte radiale Grenzflächenpassage 74 bildet. Außerdem ist die ringförmige Innenoberfläche des Zwischenvorsprungs 10 einer vierten axialen Grenzflächenpassage 76 zugewandt angeordnet, die sie mit der ringförmigen äußeren Oberfläche des Vorsprungs 50 bildet.
Die Vorsprünge und Ausnehmungen des sich gegenüberliegenden Rotors und Stators definieren eine sich radial erstreckende äußere Ausscheidungskammer 24, die durch den distalen Vorsprung 4, die Kanaloberfläche 9 und den Zwischenvorsprung 10 des Rotors 1, die sich im dynamischen Betrieb drehen, und die axiale Oberfläche 53 des Stators 31, die ortsfest ist,, definiert ist. Die äußere Ausscheidungskammer 24 ist in Fluidverbindung mit der sich verjüngenden Grenzflächenpassage 70 und der zweiten axialen Grenzflächenpassage 72. Im Betrieb wird jeglicher flüssige Verunreinigungsstoff, der durch die sich verjüngende Grenzflächenpassage 70 und in die äußere Ausscheidungskammer 24 gelangt, getroffen und von dem sich drehenden Zwischenvorsprung 10 radial nach außen geschleudert.
Eine zweite innere Ausscheidungskammer 26 ist durch den Vorsprung 50 und den nach vorne gerichteten Teil 44 des Stators 31, die im dynamischen Betrieb ortsfest sind und den dritten Vorsprung 14 und die Kanaloberfläche 15 des Rotors 1, der sich dreht, definiert. Die zweite innere Ausscheidungskammer 26 ist in Fluidverbindung mit der dritten Grenzflächenpassage 74.
Eine optionale ringförmige Verunreinigungsstoffsammelausnehmung 54 ist in der Innenoberfläche des nach vorne gerichteten Teils 44 des Stators 31 gebildet und ist dafür ausgelegt, jegliche Verunreinigungsflüssigkeit zu sammeln, die durch die Grenzflächenpassagen 70, 72, 74 und 76 gelangen könnte, bevor sie den zweiten ringförmigen koaleszenten Haltedichtungsring 82 erreicht. Die äußere Ausscheidungskammer 24 und die innere Ausscheidungskammer 26 bilden ein Paar radial angeordneter Ausscheidungskammern, die die Dichtungsleistung verbessern. Eine rechtwinklig zur axialen Bezugslinie 100 angeordnete virtuelle radiale Ebene kann einen Teil sowohl der äußeren Ausscheidungskammer 24 als auch der inneren Ausscheidungskammer 26 durchlaufen.
Die Labyrinthdichtung weist auch eine Einrichtung zum Verriegeln des Rotors 1 mit dem Stator 31 nach Zusammenbau auf, um eine axiale Trennung des Rotors 1 von dem Stator 31 zu verhindern. Die Verrastung 28 und der Dicht- und Haltering 82 schaffen eine Verriegelungseinrichtung, die die axiale Trennung des Rotors von dem Stator verhindert, wenn axiale Anpassungen an bestimmten Zentrifugalprozesspumpen vorgenommen werden oder sonstige axiale Bewegungen oder Ausrichtungen der Welle erforderlich sind. Die ringförmige Ausnehmung 56 in dem Statorkörper 34 ist mit einer Breite gebildet, die im Wesentlichen die des Querschnittsdurchmessers des Dichtungselements 82 ist, und ist mit einer radialen Tiefe gebildet, die typischerweise weniger als etwa eine Hälfte des Durchmessers des Dicht- und Halterings 82 ist. Um den Verriegelungsvorgang zu erreichen, wird der Dicht- und Haltering 82 in die Ausnehmung 56 eingeführt und wird der Stator auf die Welle 90 und in das Gehäuse eingeführt. Da der Rotor in die Zusammenfügung mit dem Stator gepresst wird, wird der elastomere Dicht- und Haltering 82 von der führenden abgeschrägten Oberfläche 29 der Verrastung 28 verformt und nach oben in die Ausnehmung 56 gezwungen, bis die Verrastung 28 an der Ausnehmung 56 vorbei gelangt ist, wodurch es möglich wird, dass sich der Dicht- und Haltering 82 hinter der Schulter 27 der Verrastung 29 auf seine natürliche Form ausdehnt. Sobald er sich in der Verriegelungsposition befindet, blockiert der Dicht- und Haltering 82 die relative axiale Bewegung des Rotors von dem Stator weg, außer wenn übermäßige axiale Kraft auf den Rotor wirkt, die bewirkt, dass die Schulter 27 der Verrastung durch das elastomere Material der Dichtung 82 schert. Weitere Details solch eines Verriegelungsmechanismus sind in US 5 378 000 A beschrieben.
Der Stator 31 ist dazu ausgelegt und konfiguriert, eine Wanderung des Schmiermittels in die Labyrinthdichtung zu verhindern und das Schmiermittel effektiv zu dem Sammelbehälter der Gerätschaft zurückzuführen. Typischerweise verhindert die Viskosität des Schmiermittels dessen Wanderung in die schmalen Grenzflächenpassagen der Labyrinthdichtung. Jedes Schmiermittel, das entlang Grenzflächenpassagen zwischen der Welle 90 und der seitlichen Wand 42 wandern könnte, trifft auf die maschinell bearbeitete Grenzfläche 79 zwischen dem Ende 43 der seitlichen Wand 42 des Stators und der Innenschulter 20 des proximalen Vorsprungs 14 des Rotors und gelangt durch die axiale Grenzfläche 78, bevor es die koaleszente Dichtung 81 erreicht, die in dem von der Ausnehmung 37 des Stators 31 und der Ausnehmung 22 des proximalen Vorsprungs 14 gebildeten ringförmigen Hohlraum angeordnet ist.
Die Vorrichtung weist eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche zwischen dem Stator und dem Rotor auf, die in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads positioniert ist. Zweck der Kontaktverhinderungsgrenzfläche ist es, eine erste Kontaktgrenzfläche des Rotors mit dem ortsfesten Stator zu schaffen, wenn sich der Rotor, obwohl er an der Welle 90 befestigt ist, im dynamischen Betrieb axial in Richtung des Stators bewegt. Vorzugsweise ist die Kontaktverhinderungsgrenzfläche bezüglich des Labyrinthdichtungspfads innen angeordnet und typischerweise bezüglich der mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen, zum Beispiel Grenzfläche 70 und 72, innen angeordnet und bezüglich mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche, zum Beispiel der Grenzfläche 79 oder koaleszenten Dichtung 81, innen angeordnet. Dieses Merkmal schafft eine zugeordnete Oberfläche für jeglichen Kontakt und Verschleiß, die mit dem dynamischem Kontakt des Rotors mit dem Stator in Verbindung stehen, und hindert die Vorsprungselemente und Oberflächen, die die anderen Grenzflächen, wie z.B. Grenzflächen 70 und 72, bilden, daran, im dynamischen Betrieb der Dichtung miteinander in Kontakt zu kommen, wodurch Verschleiß und Schaden an den Grenzflächen verhindert werden und die Ausscheidungsleistung der Dichtung aufrechterhalten wird. In der in den Figuren gezeigten erläuterten Ausführungsform ist die Kontaktverhinderungsgrenzfläche aus einer dritten zwischen dem distalen Ende 52 des Vorsprungs 50 des Stators 31 und der maschinell bearbeiteten Innenoberfläche der nach vorne gerichteten Wand 2 des Rotors definierten axialen Grenzflächenpassage 74 gebildet. Das Ende 52 des Vorsprungs 50 wird maschinell auf eine Größe gebracht, dass es erst in Kontakt mit der Innenoberfläche der nach vorne gerichteten Wand 2 des Rotors kommt, wenn sich der Rotor axial in Richtung des Stators bewegt. Alternativ kann die Kontaktverhinderungsgrenzfläche aus einem axialen Vorsprung des Rotors und einer komplementären Oberfläche des Stators gebildet werden.
Ein unterer Teil des nach vorne gerichteten Teils 44 des Statorkörpers 34 des Stators 31 wird durch bekannte Mittel entfernt, um eine Verunreinigungsstoffablassöffnung 88 bereitzustellen, wie in 2a und 2b gezeigt. Jeder flüssige Verunreinigungsstoff, wie z.B. Waschwasser, das bei der routinemäßigen Reinigung aus Hochdruckschläuchen abgegeben wird, oder andere Flüssigkeiten oder Dämpfe in der Umgebung, die durch die oder zu den Grenzflächenpassagen 70, 72, 74 und 76 gelangen und sich in der ringförmigen äußeren Kammer 24 und inneren Kammer 26 oder in den ringförmigen Ausnehmungen 54 sammeln, gelangt nach unten und läuft aus der Ablassöffnung 88 ab. Der ringförmige distale Vorsprung 4, der sich vollständig um den Umfang des Rotors herum erstreckt, wie in 4 gezeigt, hat an der Unterseite eine abwärts abfallende Oberfläche 8, die den Ablass von Verunreinigungsflüssigkeit aus der Dichtung unterstützt. Die Grenzflächenspalte 70, 72, 74 und 76 werden vorzugsweise mit einer hohen Toleranz und dem engstmöglichen Abstand maschinell hergestellt.
6 zeigt eine andere Ausführungsform des Rotors und Stators in einer geteilten Konfiguration, die es ermöglicht, dass die Dichtung an einer Welle der Gerätschaft an ihrem Platz installiert wird, ohne dass der Rotor oder der Stator über das Ende der Welle 90 geschoben werden müssen. Der Rotor weist einen oberen Rotorteil 1a und einen unteren Rotorteil 1b auf, die sich gegenüberliegen und im Wesentlichen identisch sind und von denen jeder eine Gewindebohrung 91 und eine Durchgangsbohrung 92 aufweist, die in den sich gegenüberliegenden Teilen des Rotorkörpers gebildet sind, die Gewindebefestigungselemente 93 zum Befestigen der Teile 1a und 1b an der Welle 90 aufweisen. Der Stator weist einen oberen Statorteil 31a, der zwei sich gegenüberliegende Durchgangsbohrungen 92 hat, und einen gegenüberliegenden unteren Statorteil 31b, der zwei sich gegenüberliegende Gewindebohrungen 91 hat, zum Empfangen von Gewindebefestigungselementen 93 zum Befestigen der Teile 31a und 31b an der Welle 90 auf. Längen des O-Ringschnurbestands 85 sind in den jeweiligen Ausnehmungen in dem oberen Rotor 1 und in dem unteren Rotor 1b und Teilen des oberen Stators 31a und des unteren Stators 31b positioniert, um die elastomeren Dichtungselemente zu bilden.
Es ist zu verstehen, dass Änderungen an der Erfindung gemacht werden können, die ein Fachmann im Anwendungsbereich der beiliegenden Ansprüche erdenken könnte. Aus diesem Grund sind sämtliche hierin betrachteten Ausführungsformen, die den Nutzen der Erfindung erreichen, nicht im vollständigen Detail gezeigt worden. Andere Ausführungsformen können entwickelt werden, solange sie nicht vom Geist der Erfindung oder vom Anwendungsbereich der beiliegenden Ansprüche abweichen.

Claims

Labyrinthdichtung, die einen Stator (31) und einen berührungslosen Rotor (1) aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) und mindestens eine Grenzflächenpassage (70, 72, 74, 76), die zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und des Rotors (1) angeordnet ist, aufweist, wobei die mindestens eine Grenzflächenpassage (70, 72, 74, 76) eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung (46) des Stators (31) und einem ringförmigen sich von einer nach vorne gerichteten Wand (2) des Rotors (1) nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1) aufweist, der eine ringförmige innere Oberfläche (8) aufweist, die den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators (31) überlappt, wobei sich die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt; wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer (24) und eine radial innere Ausscheidungskammer (26) aufweisen; wobei die radial äußere Ausscheidungskammer (24) durch eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1), eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Stators (31), die axial von der ersten sich radial erstreckenden ringförmigen Oberfläche des Rotors (1) beabstandet ist, den ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1), und einen ringförmigen sich nach hinten erstreckenden, radial innenliegenden Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) definiert ist, und wobei die radial innere Ausscheidungskammer (26) teilweise durch die erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1) und einen ringförmigen Zwischenvorsprung (50) des Stators (31), der radial innerhalb des Zwischenvorsprungs (10) des Rotors (1) angeordnet ist, definiert ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei der spitze Winkel mindestens 2° und bis zu 15° ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) zwischen, und in einem Zwischenteil der Grenzflächenpassage (70) zwischen, den gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und des Rotors (1) angeordnet ist, und im dynamischen Betrieb des Rotors (1) mit dem Stator (31) ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors (1) berührt wird.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche, die in einem Zwischenteil der Grenzflächenpassage (70) zwischen dem Stator (31) und dem Rotor (1) angeordnet ist und bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) schafft, wenn der Rotor (1) sich im dynamischen Betrieb der Dichtung axial zu dem Stator (31) hin bewegt.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 4, wobei die Kontaktverhinderungsgrenzfläche ein Ende (52) eines axialen Vorsprungs des Stators (31) aufweist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei der Stator (31) eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung (88) in der Unterseite des Stators (31) verbessert.
Labyrinthdichtung, die einen Stator (31) und einen berührungslosen Rotor (1) aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) aufweist, die zwischen, und in einem Zwischenteil der Grenzflächenpassage zwischen, einer Oberfläche des Stators (31) und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Rotors (1) angeordnet ist, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) im dynamischen Betrieb des Rotors (1) mit dem Stator (31) ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors (1) berührt wird, und wobei die gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und des Rotors (1) zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern (24, 26) definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer (24) und eine radial innere Ausscheidungskammer (26) aufweisen; wobei die radial äußere Ausscheidungskammer (24) durch eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1), eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Stators (31), die axial von der ersten sich radial erstreckenden ringförmigen Oberfläche des Rotors (1) beabstandet ist, einen ringförmigen sich von einer nach vorne gerichteten Wand (2) des Rotors (1) nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1), und einen sich nach hinten erstreckenden, radial innenliegenden Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) definiert ist; wobei die radial innere Ausscheidungskammer (26) in Teilen durch die erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1) und einen ringförmigen Zwischenvorsprung (50) des Stators (31), der radial innerhalb von dem Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) angeordnet ist, definiert ist; wobei der Stator (31) weiterhin einen ringförmigen sich radial erstreckenden Vorsprung (46) aufweist, der eine ringförmige kegelstumpfförmige Oberfläche hat; und die innere ringförmige Oberfläche (8) des sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprungs (4) des Rotors (1) eine ringförmige kegelstumpfförmige innere Oberfläche hat, die den sich radial erstreckenden Vorsprung (46) des Stators (31) überlappt, um dazwischen eine ringförmige Grenzflächenpassage (70) zu definieren, die sich in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt, wobei der spitze Winkel vorzugsweise mindestens 2° und bis zu 15° ist; wobei die ringförmige Grenzflächenpassage (70) ein Eintrittspunkt in die Labyrinthdichtung zwischen einem distalen Rand (48) des Rotors (1) und des Stators (31) ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 7, die ferner eine in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads zwischen dem Stator (31) und dem Rotor (1) angeordnete Kontaktverhinderungsgrenzfläche aufweist, die bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) schafft, wenn sich der Rotor (1) im dynamischen Betrieb der Dichtung axial zu dem Stator (31) hin bewegt, und wobei die Kontaktverhinderungsgrenzfläche vorzugsweise einen axialen Vorsprung des Stators (1) aufweist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 7, wobei der Stator (31) eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung (89) in der Unterseite des Stators (31) verbessert.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) einen Eintrittspunkt in die Labyrinthdichtung zwischen einem distalen Rand (48) des Rotors (1) und des Stators (31) ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei eine virtuelle radiale, perpendikular zu der axialen Bezugslinie angeordnete Ebene durch einen Teil beider der radial äußeren Ausscheidungskammer (24) und der radial inneren Ausscheidungskammer (26) verläuft.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 2, wobei der spitze Winkel mindestens 3° und bis zu 5° ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Innenfläche des distalen Vorsprungs (4) des Rotors (1) radial nach innen weist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei der Stator (31) eine ringförmige Schulter (68) beinhaltet, die axial rückwärtig von dem ringförmigen sich radial erstreckenden Vorsprung (46) ist, und die einen ringförmigen Kanal definiert, wobei der ringförmige Kanal zwischen dem ringförmigen sich radial erstreckenden Vorsprung (46) und einem Gehäuse (H) definiert ist, und Ablaufen von einer Verunreinigungsflüssigkeit vom Eintritt in die Labyrinthdichtung weg unterstützt, wenn der Stator (31) axial in eine Aufnahmebohrung des Gehäuses (H) eingesetzt ist.
Labyrinthdichtung beinhaltend einen Stator (31), der konfiguriert ist, in eine zylindrische Bohrung eines Gehäuse einer Gerätschaft eingesetzt zu werden, und einen Rotor (1), der konfiguriert ist, eine rotierende Welle an der Gerätschaft anzusetzen, wobei die Labyrinthdichtung wenigstens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) und wenigstens eine Grenzflächenpassage beinhaltet, die zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Grenzflächenpassage (70, 72, 74, 76) eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage (70) zwischen einem ringförmigen, äußersten, radial erstreckenden Vorsprung (46) des Stators (31) und einen ringförmigen sich von einer nach vorne gerichteten Wand (2) des Rotors (1) nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1), der eine ringförmige innere Oberfläche aufweist, die den radial erstreckenden Vorsprung (46) des Stators (31) überlappt, beinhaltet; wobei die gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und des Rotors (1) zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer (24) und eine radial innere Ausscheidungskammer (26) aufweisen; wobei die radial äußere Ausscheidungskammer (24) durch eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1), eine erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Stators (31), die axial von der ersten sich radial erstreckenden ringförmigen Oberfläche des Rotors (1) beabstandet ist, den ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1), und einen ringförmigen sich nach hinten erstreckenden, radial innenliegenden Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) definiert ist; und die radial innere Ausscheidungskammer (26) in Teilen durch die erste sich radial erstreckende ringförmige Oberfläche des Rotors (1) und einen ringförmigen Zwischenvorsprung des Stators (31), der radial innerhalb von dem Zwischenvorsprung (10) des Rotors (1) angeordnet ist, definiert ist; und wobei der Stator (31) eine ringförmige Schulter (68) beinhaltet, die axial rückwärtig von dem ringförmigen sich radial erstreckenden Vorsprung (46) ist, der einen ringförmigen Kanal definiert, wobei der ringförmige Kanal zwischen dem ringförmigen sich radial erstreckenden Vorsprung (46) und einem Gehäuse (H) definiert ist, und Ablaufen von einer Verunreinigungsflüssigkeit weg vom Eingang in die Labyrinthdichtung unterstützt, wenn der Stator (31) axial in eine Aufnahmebohrung des Gehäuses (H) eingesetzt ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine ringförmige elastomere Dichtung (80) zwischen, und in einem Zwischenteil der Grenzflächenpassage zwischen, den gegenüberliegenden Oberflächen des Stators (31) und Rotors (1) angeordnet ist, und im dynamischen Betrieb des Rotors (1) mit dem Stator (31) ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors (1) berührt wird.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 15, wobei eine virtuelle radiale, perpendikular zu der axialen Bezugslinie angeordnete Ebene durch einen Teil beider der radial äußeren Ausscheidungskammer (24) und der radial inneren Ausscheidungskammer (26) verläuft.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei die beiden radial angeordneten Ausscheidungskammern (24, 26) in Fluidverbindung mit einem Ablass an der Unterseite des Stators (31) sind.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei die radial äußere Ausscheidungskammer (24) weiter durch den ringförmigen sich rückwärtig erstreckenden distalen Vorsprung (4) des Rotors (1) definiert ist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 7, wobei die beiden radial angeordneten Ausscheidungskammern (24, 26) in Fluidverbindung mit einem Ablass an der Unterseite des Stator (31) sind.