CS226701B2 - Mechanic shaft packing - Google Patents

Description

1 1 226 7011 1 226 701

Vynález se týká mechanické hřídelové ucpávky pr® utěsňovánímezery mezi otočnou součástí a nepohyblivou součástí a pro od-dělení prostoru s tlakovým prostředím od vnějšího prostoru, kte-rá sestává z nejméně jednoho těsnicího kroužku, upevněného najedné z obou součástí posuvně v axiálním směru a utěsněného vů-či tomuto těsnicímu kroužku, a z nejméně jednoho těsnicího pro-tikroužku, upevněného na druhé z obou součástí, umístěného nastraně těsnicího kroužku, která je přivrácena k prostora s tla-kovým prostředím, a utěsněného vůči druhé součásti, přičemž natěsnicím kroužku i těsnicím protikroužku jsou vytvořeny kluznétěsnicí plochy, přitlačovahé na sebe ve směru osy jedné z obousoučástí; mezi jednou z obou součástí, těsnicím kroužkem a těs-nicími kluznými plochami je vymezen prostor pro těsnicí kapali-nu. Na vnější straně těsnicího kroužku je vytvořen prstencovýnákružek, umístěný v tlakovém prostoru a obklopený tlakovým mé-diem, jehož účinná plocha je větší než účinná plocha kluznýchploch těsnicího kroužku, vystavených tlaku tlakového média provyvození uzavíracích sil na těsnicích plochách, které jsou většínež rozevíraní síly vyvozované tlakem tlakového média na kluznétěsnicí plochy.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical shaft seal for sealing a space between a rotatable member and a stationary member and for separating a pressurized space from an outer space consisting of at least one sealing ring mounted in one of the two axially displaceable portions. to this sealing ring, and of at least one sealing ring attached to the other of the two parts, positioned at the sealing ring end facing the pressurized space, and sealed to the other, wherein the sealing ring and the sealing ring are a sliding seal surface formed against each other in the direction of the axis of one of the two parts; there is a space between the one of the two parts, the sealing ring and the sealing sliding surfaces for the sealing liquid. On the outside of the sealing ring, an annular ring is provided, located in the pressure chamber and surrounded by a pressure medium whose effective area is greater than the effective surface of the sliding surfaces of the sealing ring subjected to the pressure of the pressure medium to exert closing forces on the sealing surfaces which are greater than the force exerted by the pressure pressure medium to the sealing surfaces.

Ucpávky tohoto druhu jsou dosud používány u čerpadel, brusek,míchacích zařízení, kompresorů a jiných strojů, u kterých pro-chází otočný hřídel pevnou stěnou skříně stroje. Na vzájemně pro-tilehlých stranách pevné stěny panuje za běžných provozních pod- - 2 - 226 701 mínek rozdílný tlak a nacházejí se zde vzájemně rozdílné kapa**líny nebo plyny. Tlakovým médiem může být kapalina neb© plyn,přičemž také vnější prostředí kolem zařízení může tvořit kapali-na nebo plyn a může zde panovat přetlak» podtlak nebo atmosfé-rický tlak. Těsnicí kapalinou bývá zpravidla voda. Z několika technických odvětví je známo použití podobnýchmechanických hřídelových ucpávek pro utěsnění prostoru s tlako-vou kapalinou od okolního ovzduší. Těsnění může být provedenobučí ucpávkou, ve které se musí udržovat konstantní tlak těsnicíkapaliny i v době, kdy je strojní zařízení mimo provoz, přičemžtlak těsnicí kapaliny má být větší než je tlak v těsněném pros-toru, nebo je těsnění zajištěn© takovou ucpávkou;, ve které jetlak těsnicí vody menší než tlak kapaliny v těsněném prostora.Seals of this type are still used in pumps, grinders, agitators, compressors and other machines in which the rotating shaft passes through a fixed machine housing wall. Differential pressure prevails on normal sides of the fixed wall under normal operating conditions and there are different liquids or gases. The pressurized medium may be a liquid or a gas, whereby the external environment around the device may also form a liquid or a gas, and there may be overpressure or underpressure or atmospheric pressure. The sealing fluid is usually water. It is known from several technical branches to use similar mechanical shaft seals to seal the pressurized fluid space from the ambient air. The seal may be provided by a gland packing in which the sealing fluid pressure must be kept constant even when the machinery is out of order, the sealing fluid pressure being greater than the sealed pressure, or the seal being sealed; which jetlak sealing water less than the liquid pressure in the sealed space.

Je-li použito ucpávky, ve které musí být udržován tlak tla-kové vody vždy vyšší než je tlak tlakové kapaliny v uzavřeném těs-něném prostoru, je velmi obtížné zajistit, aby bylo v ucpáeeestále dostatečné množství tlakové těsnicí vody, protože napří-klad v případě poruchy přívodu elektrické energie k napájecímučerpadlu může dojít u většiny ze známých řešení k poklesu tlakutěsnicí vody. Aby se vyloučily takové poruchy těsnění, které jsouzpůsobovány přerušením dodávky elektrické energie a snížením tla-ku přiváděné tlakové vody, bylo nutno konstruovat složité a ná-kladné systémy s těsnicí vodou, které musely být vybaveny nou-zovým zdrojem elektrické energie. Přes všechna tato bezpečnost-ní opatření se však stávalo, že tlak těsnicí vody přesto v něk-terých případech poklesl pod hodnotu tlaku tlakové kapaliny vtěsněném prostoru, těsnicí kroužek s tlakovou kapalinou se axiál-ně posunul a tlaková kapalina z těsněného prostoru pak mohla pro-nikat mezi těsnicími plochami, které na sebe původně těsně dose- - 3 - 226 701 daly a byly po sobě posuvné, a dostávat se do prostora pro těe-ničí voda. Obsahuje-li tlaková kapalina navíc pevné částice ne-čiš t ort, dochází k velmi rychlému opotřebení kluzných těsnicíchploch, popřípadě nečistoty mohou zahradit prostor tlakové těs-nicí vody nebo mohou zamezit opětnému dosednutí protějších kluz-ných těsnicích ploch na sebe. Ve všech těchto případech docházíke zničení těsnicí ucpávky.If a seal is used in which the pressure of the pressurized water must always be kept higher than the pressure of the pressurized fluid in the closed sealed space, it is very difficult to ensure that there is still a sufficient amount of pressurized sealing water in the seal because the failure of the power supply to the power pump may cause most of the known solutions to drop the water seal pressure. In order to avoid such seal failures, which are caused by the interruption of the power supply and the reduction of the pressure of the pressurized water, complex and costly sealing water systems had to be constructed, which had to be equipped with a power supply. Despite all these safety measures, however, the sealing water pressure has in some cases dropped below the pressure fluid pressure in the sealed space, the pressurized fluid seal ring has moved axially and the pressurized fluid from the sealed space could then between the sealing surfaces, which were initially tightly disposed and displaced one after the other and reach the space for the body of water. In addition, if the pressurized fluid contains solid particles of non-clean material, wear of the sliding gaskets takes place very rapidly, or the impurities can enclose the space of the pressure sealant or prevent the opposite sliding sealing surfaces from abutting one another. In all these cases, the packing gland is destroyed.

Na druhé straně při použití ucpávky, ve které musí být tlaktěsnicí vody nadržován na hodnotě nižší než je tlak kapaliny vtěsněném prostoru, je mazací film mezi kluznými těsnicími plo-chami tvořen tlakovou kapalinou z těsněného prostoru a nikolivtěsnicí vodou. Je-li tlaková kapalina takového charakteru, žepodporuje korozi, dochází k rychlému znehodnocení kluzných těs-nicích ploch korozí; má-li kapalina malé mazací schopnosti, do-chází zase k rychlejšímu opotřebení kluzných těsnicích ploch nežje tomu v případech, kdy je mazací film tvořen těsnicí vodou ne-bo kapalinou. Dojde-li navíc z různého důvodu ke zvýšení tlakutěsnicí vody v ucpávce nad hodnotu tlaku tlakové kapalíny, do-chází k ©dtlačování kluzných těsnicích ploch od sebe a kapalinamůže pronikat do prostoru, vymezeného pro tlakovou vodu, která jetěsnicí vodou. Nečistoty, obsažené v tlakové kapalině, kromě tohomohou zamezit opětnému dotlačení kluzných těsnicích ploch na se-be a mohou ucpávat prostor těsnicí vody. Z těchto důvodů můžedocházet k podstatnému zkrácení životnosti ucpávky nebo k úplné-mu zničení ucpávky, přičemž základní příčinou takového poškozeníje pouze změna správného tlaku těsnicí vody nebo kapaliny.On the other hand, when using a seal in which the pressure of the water must be lower than the liquid pressure in the sealed space, the lubricating film between the sliding sealing surfaces is formed by the pressurized fluid from the sealed space and the non-sealing water. If the pressurized fluid is of such a character that it promotes corrosion, the sliding seals of the surfaces are rapidly degraded by corrosion; If the lubricant has a low lubricating capacity, the wear of the sliding gaskets is faster than in the case where the lubricating film is a sealing water or a liquid. In addition, if the sealing water pressure in the gland increases due to different reasons above the pressure fluid pressure, the sliding sealing surfaces are pushed apart and the liquid can penetrate into the space defined by the pressurized water which is sealed with water. In addition, impurities contained in the pressurized fluid may prevent re-pressing of the sliding sealing surfaces and may clog the sealing water space. For these reasons, the life of the seal may be substantially reduced or the seal completely destroyed, with only the change in the correct sealing water or fluid pressure as the primary cause of such damage.

Vynálezem je řešena mechanická hřídelová těsnicí ucpávka,u které jsou odstraněny nedostatky dosud známých řešení. - 4 - , 226 701The present invention provides a mechanical shaft seal in which the drawbacks of prior art solutions are eliminated. - 4 -, 226,701

Mechanická hřídelová ucpávka pro utěsnění mezery"mezi otoč-nou součástí a nepohyblivou součástí a pro oddělení prostoru stlakovým prostředím od jiného prostoru, vytvořená podle vynálezu,sestává z nejméně jednoho těsnícího kroužku, upevněného na jednéz obou součástí posuvně v axiálním směru a utěsněného vůči tétosoučásti, a z pejméně jednoho těsnieíh© prptikroužku, upevněné-ho na druhé z obou součástí, umístěného na straně těsnicího krou-žku, která je přivrácena k prostoru s tlakovým médiem, a utěsně-ného vůči druhé součásti, přičemž na těsnicím kroužku i na těs-nicím protikroužku jsou vytvořeny kluzné těsnicí plochy, přitla-čováné na sebe ve směru osy jedné ze součástí, a mezi jednou zobou součástí, těsnicím kroužkem a těsnicími kluznými plochamije vymezen prostor pro těsnicí kapalinu, přičemž na vnější stra-ně těsnicího kroužku je vytvořen prstencový nákružek, umístěnýv tlakovém prostoru a obklopený tlakovým médiem, jehož účinnáplocha, vystavená tlaku tlakového média a odvrácená od styčnýchploch, je větší než účinná plocha kluzných ploch těsnicího krouž-ku, vystavená tlaku tlakové látky ve směru kolmém na kluzné plo-chy pro vyvozování přítlačných sil na prstencový nákružek, kte-ré jsou větší než rozevírací síly působící na kluzné těsnicí plo-chy. Podstata vynálezu spočívá v tom, že těsnicí kroužek je opat-řen prstencovým těsnicím pístem, utěsněným vůči jedné z obou sou-částí, který je na straně, odvrácené od tlakového prostoru obklo-pen těsnicí kapalinou pro přitlačování těsnicího kroužku směremk tlakovému prostoru s tlakovým médiem, přičemž těsnicí píst akluzné těsnicí plochy prstencového nákružku mají velikosti, od-povídající vztahům 226 701 - 5 - Αή ΑλThe mechanical shaft seal for sealing the gap "between the rotating member and the stationary member and for separating the space by the pressurized environment from another space formed in accordance with the invention consists of at least one sealing ring mounted on one of the two parts slidably in the axial direction and sealed to the part, and at least one more rigid ring fixed to the other of the two components located on the side of the sealing ring facing the pressurized space and sealed to the second component, the sealing ring and the seal being sealed a counter-ring is formed of a sliding sealing surface pressed against each other in the axis direction of one of the components, and a space for the sealing liquid is defined between one part, the sealing ring and the sealing sliding surfaces, an annular shoulder being formed on the outer side of the sealing ring k, located in the pressure chamber and surrounded by a pressurized medium whose effective surface, exposed to the pressure of the pressurized medium and facing away from the contact surfaces, is greater than the effective surface of the sliding surfaces of the sealing ring subjected to the pressure of the pressurized material in a direction perpendicular to the sliding surface for exerting pressing forces to an annular collar that is larger than the opening forces exerted on the sliding sealing surface. The essence of the invention is that the sealing ring is provided with an annular sealing piston sealed against one of the two components which is on the side facing away from the pressurized space by the sealing fluid to press the sealing ring towards the pressure medium pressure chamber , wherein the sealing piston of the annular sealing surface of the annular collar has sizes corresponding to relations 226 701-5 - Αή Αλ

Ag y --55- a » jakož i Ag + Α^ A^, 2 kde A^ je účinná těsnicí plechá, vystavená tlaku tlakového pro-středí, A2 j® účinná plechá prstencového náhražku, vystavenéhotlaku tlakového média a je účinná plocha těsnicího pístu, vy-stavená tlaku těsnicí kapaliny.Where Ag is an effective sealing sheet subjected to a pressurized pressure, A2 is an effective sheet of annular substitute, subjected to pressure medium pressure, and is an effective sealing piston surface , exposed to the pressure of the sealing fluid.

Podle výhodného konkrétního provedení vynálezu je těsnicíkroužek utěsněn vůči těsnicímu tělesu, které je axiálně upevně-no k nepohyblivé součásti, přičemž v těsnicím tělesa Je vytvoře-no válcové vybrání, probíhající kolem vnitřního obvodu těsnicíhotělesa, ve kterém je axiálně posuvně uložen těsnicí píst, přičemžv těsnicím tělese je vytvořen radiální kanálek pro spojení vál-cového vybrání s prostorem se stálým tlakem, zejména s okolníatmosférou.According to a preferred embodiment of the invention, the sealing ring is sealed against a sealing body which is axially fixed to the stationary part, wherein a cylindrical recess extending around the inner circumference of the sealing body is formed in the sealing body, in which the sealing piston is axially slidable, whereas a body is provided with a radial channel for connecting the cylindrical recess with the constant pressure space, in particular with the ambient atmosphere.

Radiální kanálek je spojen s okolní atmosférou zejména pro-střednictvím spojovacího kanálka, vytvořeného v nepohyblivé čás-ti zařízení, zejména ve skříni. Podle jiného konkrétního provede-ní prochází radiální kanálek radiálně těsnicím tělesem a ústí dovnější obvodové plochy těsnicího tělesa, obklopené okolní atmo-sférou . V mechanické hřídelové ucpávce podle vynálezu může být tlaktěsnicí kapaliny větší nebo menší než je tlak tlakového média,aniž by vzniklo nebezpečí rozevření těsnicích kluzných ploch,způsobeného tlakem tlakového média v uzavřeném těsněném prosto-ru nebo tlakem těsnicí kapaliny, popřípadě kombinovaným tlakemobou těchto druhů tlakového působení současně. Protože na těsni-cím kroužku je vytvořen těsnicí nákružek, jsou rozevírací síly,vyvolané tlakem tlakového média a působící na těsnicí kluzné plo-chy, v každém případě menší než svěrné síly, vyvolávané tlakemtlakového média; protože je podle vynálezu na těsnicím kroužku 226 701 vytvořen těsnicí píst, jsou rozevírací síly, vyvolávané těsnicíkapalinou a působící na těsnicí kluzné plochy, za věech okolnos-tí menší než svěrné síly, vyvolávané tlakem těsnicí kapaliny.Těsnicí účinek hřídelové ucpávky podle vynálezu je tedy nezá-vislý na velikosti tlaku těsnicí kapaliny v poměru k velikostitlaku tlakového média. Kanálek, procházející z prostoru pohybupístu do prostora s konstantním tlakem, to znamená do atmosféry,zajišťuje, aby změna objemu prostoru, ve kterém se pohybuje písta ve kterém se píst posouvá axiálním směrem, neovlivnila podmín-ky pro správnou činnost těsnění.In particular, the radial channel is connected to the ambient atmosphere by means of a connecting channel formed in the stationary part of the device, in particular in the housing. According to another particular embodiment, the radial passage extends radially through the sealing body and the inward peripheral surface of the sealing body surrounded by the surrounding atmosphere. In the mechanical shaft seal according to the invention, the pressure sealing liquid may be greater or less than the pressure of the pressure medium without the risk of opening the sealing sliding surfaces caused by the pressure medium pressure in the sealed sealant or by the pressure of the sealing liquid or the combined pressure of these kinds of pressure action. simultaneously. Since a sealing collar is formed on the sealing ring, the opening forces caused by the pressure of the pressure medium acting on the sealing sliding surfaces are in any case less than the clamping forces exerted by the pressure-pressure medium; Since, according to the invention, a sealing piston is formed on the sealing ring 226 701, the sealing forces caused by the sealing liquid acting on the sealing sliding surfaces are less than the clamping forces exerted by the sealing fluid pressure. depending on the pressure of the sealing fluid relative to the pressure medium pressure. The channel extending from the movement space into the constant pressure chamber, i.e. into the atmosphere, ensures that the change in the volume of the piston moving space in which the piston moves in the axial direction does not affect the conditions for the proper operation of the seal.

Vytvořením válcového vybrání v těsnicím tělese se umožňujekompenzovat malé nepřesnosti v axiálních rozměrech prvků, podí-lejících se na těsnění, a vyrovnávají se malé vzájemné posuvyjednotlivých prvků, vyvolávané roztahováním změnou teploty.By providing a cylindrical recess in the sealing body, it is possible to compensate for the small inaccuracies in the axial dimensions of the elements involved in the seal and to compensate for the small relative displacements of the individual elements caused by the change in temperature.

Spojovací kanálek, spojující radiální kanálek s okolníatmosférou, je výhodný zejména v takovém případě, kdy hřídel jenepohyblivý a otáčí se druhá součást nebo kdy není dostatečnýprostor pro vytvoření spojovacího kanálku přímo v nepohyblivésoučásti. Spojovací kanálek se vytváří v těsnicím tělese v ta-kovém případě, kdy nemůže být vytvořen v žádné z obou těsněnýehsoučástí. Příklady provedení mechanické hřídelové ucpávky podle vyná-lezu jsou zobrazeny na výkresech, kde představuje obr.1 axiálnípodélný řez částí hřídele s hřídelovou ucpávkou, uloženou v těs-nicí poloze, obr.2 rozložený podélný řez ucpávkou, obr.3 pohledna podélný průřez hřídelovou ucpávkou s vyznačením základníchfunkcí jednotlivých částí ucpávky a obr.4 zvětěený podélný řezjiným příkladným provedením ucpávky podle vynálezu. 7 226 761 V příkladech provedení ucpávky podle vynálezu je ©točný pr-vek nebo otočná součást tvořena hřídelem 1_ a pevná součást jetvořena skříní 2 kapalinového čerpadla. Prostor mezi hřídelema skříní 2 je utěsněn prstencovou hřídelovou ucpávkou 3- Uvnitřskříně 2, to znamená v příkladech provedení na levé straně obr.1,je tlakový prostor 4 pro tlakovou kapalinu a kolem skříně 2, toznamená na obr.1 na pravé straně, je okolní atmosféra 5· Hřídelová ucpávka j5 sestává z pevného a nepohyblivého prs-tencového těsnicího tělesa 6, upevněného ve skříni 2, ze dvou 226 701 těsnicích kroužků 7, 8, umístěných mezi prstencovým těsnicímtělesem 6 a hřídelem 1, a ze dvou těsnicích protikroužků 9, 10,umístěných na opačných stranách od dvojice těsnicích kroužků7, 8 a upevněných na hřídeli 1 pomocí šroubů 9 , 10'. Oba těsnici protikroužky 2, 10 jsou na hřídeli 1 utěsněny známým způso-bem pomocí kroužkového těsnění 11 a těsnicí těleso 6 je veskříni 2 utěsněno podobným způsobem pomocí vnějších kroužkovýchtěsnění 12. Těsnicí kroužky 2» §. jsou utěsněny proti těsnicímutělesu 6 mezilehlýmikroužkovým těsněním 13. Oba těsnicí proti-kroužky <?, 10 jsou opatřeny kluznými těsnicími plochami 14, 15,obrácenými k příslušným těsnicím kroužkům 2» §.» přičemž takéokraje těsnicích kroužků 2» θ, obrácené k příslušným proti-kroužkům 9, 10, jsou opatřeny odpovídajícími kluznými těsnicí-mi plochami 16, 12· Mezi oběma těsnicími kroužky 2» θ jsouuspořádány tlačné pružiny 18, které odtlačují oba těsnicí kroužky 2> §. sebe a přitlačují jejich kluzné těsnicí plochy 16, 17 na odpovídající kluzné těsnicí plochy 14, 15 protilehlýchtěsnicích protikroužků 9» 10. Vnitřní prostor 19 mezi těsnicímikroužky 2> §. a hřídelem 1 je vyplněn těsnicí vodou. Ve skříni2 je vytvořen přívodní kanálek 20 a výtokový kanálek 21 propřivádění a odvádění těsnicí vody. První těsnicí kroužek 2»který je přivrácen k tlakovému prostoru 4 pro tlakovou kapalinunebo plyn, je opatřen prstencovým nékružkem 22, jehož účel bu-de objasněn v další části popisu. K vnějšímu konci prvního těsnicího kroužku 2 je připevněnprstencový těsnicí píst 23, který se nachází na straně těsnicí- - 9 - 226 701 ho kroužku 7» obrácené k tlakovému prostředí tlakového prosto-ru 4. Tento těsnicí píst 23 sestává z pružného kroužkového těsnění 24 /obr.2/ a z opěrných prstencových destiček 25, 26,umístěných na opačných stranách pružného kroužkového těsnění24. Obě opěrné prstencové destičky 25, 26 a pružné kroužkovétěsnění 24 jsou upevněny axiálně neposuvně na prvním těsnicímkroužku 7 pomocí upevňovacího šroubu 27» Pro těsnicí píst 23je v těsnicím tělese 6 vytvořeno válcové vybrání 28, ve kte-rém se může těsnicí píst 23 posouvat spolu s prvním těsnicímkroužkem 7 v axiálním směru. Těsnicím tělesem 6 prochází ra-diální kanálek 29, který je svým vnitřním koncem zaústěn domezilehlého prostoru mezi prvním těsnicím kroužkem 7 a těsni-cím tělesem 6, sahajícím od válcového vybrání 28 těsnicího tě-lesa 6 k mezilehlému kroužkovému těsnění 13. Radiální kanálek29 v těsnicím tělese 6 je svým vnějším koncem spojen s atmo-sférou «> přes spojovací kanálek 30, procházející skříní 2 čer-padla. U tohoto konstrukčního provedení se snaží tlakové kapali-na 31 /obr.3/ proniknout z tlakového prostoru 4 mezi těsnicí-mi kluznými plochami 14, 16 těsnicího protikroužku 9 a prvníhotěsnicího kroužku 7 a působí přitom na těsnicí kluzné plochy14» 16 silou F^L’ se snaží oddálit těsnicí plochy 14, 16 od sebe; velikost této síly je možno určit ze vztahu F-, 'n * 2 · “1 /1/ ,kde pn je tlak tlakové kapaliny 31 a A·^ je účinná plocha těs- - 10 - 226 701 nicích kluzných ploch 14, 16, na které působí tlak tlakové ka-paliny JI. Tlakové kapalina JI působí také na prstencový né-kružek 22 prvního těsnicího kroužku 2 ® vyvozuje tlakovou síluFg, která se snaží přitlačovat kluzné těsnicí plochy I4, 16 nasebe. Velikost přítlačné síly F2 je možno stanovit ze vztahu F2 = pn /2/, kde A2 je účinná plocha prstencového nákružku 22, vystavená tla-ku tlakové kapaliny JI.The connecting channel connecting the radial channel to the ambient atmosphere is particularly advantageous when the shaft is only movable and the second component rotates or when there is insufficient space to form the connection channel directly in the stationary part. The connecting channel is formed in the sealing body in such a case that it cannot be formed in any of the two sealed parts. Examples of embodiments of the mechanical shaft seal according to the invention are shown in the drawings, in which Fig. 1 shows an axial longitudinal section of a shaft part with a shaft seal mounted in a sealing position; Fig. 2 an exploded longitudinal section of a seal; 4 showing the basic functions of the individual parts of the seal and FIG. 4 an enlarged longitudinal section through an exemplary embodiment of the seal according to the invention. 7 226 761 In the exemplary embodiments of the seal according to the invention, the rotating member or the rotating member is formed by the shaft 7 and the rigid member is formed by the liquid pump housing 2. The space between the shaft of the casings 2 is sealed by an annular shaft seal 3- In the casing 2, that is to say in the examples on the left side of Fig. 1, there is a pressure chamber 4 for the pressurized fluid and around the casing 2, that is, in the right side of FIG. atmosphere 5 · Shaft seal 5 consists of a rigid and stationary bent sealing body 6, fixed in housing 2, of two 226 701 sealing rings 7, 8 located between annular sealing body 6 and shaft 1, and two sealing rings 9, 10 located on opposite sides of the pair of sealing rings 7, 8 and fixed to the shaft 1 by means of screws 9, 10 '. The two sealing counter rings 2, 10 are sealed on the shaft 1 in a known manner by means of a ring seal 11 and the sealing body 6 is sealed in a similar manner by means of the outer ring seals 12. Sealing rings 2 '. are sealed against the seal housing 6 by an intermediate ring seal 13. Both sealing rings 10, 10 are provided with sliding sealing surfaces 14, 15 facing the respective sealing rings 2, wherein also the rings of the sealing rings facing the respective counter-rings are sealed. The springs 9, 10 are provided with corresponding sliding sealing surfaces 16, 12. Compression springs 18 are arranged between the two sealing rings 21, which push both sealing rings 2 &apos; and press their sliding sealing surfaces 16, 17 onto the corresponding sliding sealing surfaces 14, 15 of opposing sealing rings 9 &apos; 10. The inner space 19 between the sealing rings 2 &apos; and the shaft 1 is filled with sealing water. In the housing 2, an inlet duct 20 and an outlet duct 21 for the sealing water are removed. The first sealing ring 2 which faces the pressure chamber 4 for the pressurized fluid or gas is provided with an annular ring 22, the purpose of which will be explained below. An annular sealing piston 23 is attached to the outer end of the first sealing ring 2, which is located on the sealing ring side of the sealing ring 7 facing the pressure environment of the pressure chamber 4. This sealing piston 23 consists of a flexible ring seal 24 / 2) and supporting annular plates 25, 26 disposed on opposite sides of the elastic ring seal 24. The two annular retaining plates 25, 26 and the elastic ring seal 24 are fixed axially non-slidably on the first sealing ring 7 by means of a fastening bolt 27. A cylindrical recess 28 is provided in the sealing body 6 for the sealing piston 23, in which the sealing piston 23 can move along with the first by a sealing ring 7 in the axial direction. A radial duct 29 extends through the sealing body 6, which, through its inner end, opens a space between the first sealing ring 7 and the sealing body 6 extending from the cylindrical recess 28 of the sealing body 6 to the intermediate ring seal 13. Radial channel 29 in the sealing the body 6 is connected to the atmosphere by means of an outer end thereof via a connecting channel 30 passing through the pump housing 2. In this embodiment, the pressure fluid 31 (3) seeks to penetrate from the pressure chamber 4 between the sealing sliding surfaces 14, 16 of the sealing ring 9 and the first sealing ring 7 and acts on the sealing sliding surfaces 14 ' tries to move the sealing surfaces 14, 16 apart; the magnitude of this force can be determined from the relation F-, n * 2 · 1/1 /, where pn is the pressure of the pressurized fluid 31 and A · 1 is the effective area of the seals-10-226,701 of the sliding surfaces 14, 16, pressure fluid J1. The pressurized fluid J1 also acts on the annular ring 22 of the first sealing ring 2 ® to exert a compressive force Fg which attempts to press the sliding sealing surfaces 14, 16 into one another. The amount of thrust force F2 can be determined from the relationship F2 = pn / 2 / where A2 is the effective area of the annular collar 22 subjected to the pressure fluid pressure 11.

Podobně také těsnicí voda J2, přiváděné přívodním kanálkem20 do vnitřního prostoru 19 mezi těsnicí kroužky J, 8 a hřídel1, se snaží proniknout mezi kluzné těsnicí plochy 14, 16 a pů-sobí na ně silou které se snaží oddálit obě kluzné těsnicíplochy 14, 16 od sebe, přičemž velikost síly je možno určitze vztahu pt fl = ' A1 /3/, kde p^ je velikost tlaku těsnicí vody 32. Těsnicí voda 32 půso-bí tlakem také na píst 2J, popsaný v předchozí části, a vyvozu-je přítlačnou sílu f^, která se snaží přitlačit kluzné těsnicíplochy 14., 16 na sebe; velikost přítlačné síly je možno ur- čit ze vztahu f3 - pt * A3 /4/, kde je účinná plocha pístu 2J, na kterou působí tlak těsni-cí vody 32. ,Similarly, the sealing water 12 supplied by the inlet duct 20 to the inner space 19 between the sealing rings 11, 8 and the shaft 1 tries to penetrate between the sliding sealing surfaces 14, 16 and acts on them to try to move both sliding sealing surfaces 14, 16 away from whereby the magnitude of the force can be somewhat correlated with β 1 = / 1 / /, where β 1 is the pressure of the sealing water 32. The sealing water 32 also exerts a pressure on the piston 2J described above and is applied by the pressure a force f1 which tries to press the sliding sealing surfaces 14, 16 against each other; the magnitude of the pressing force can be determined by the relationship f3-pt * A3 / 4, where the effective area of the piston 2J, to which the sealing water pressure 32 acts,

Je-li tlak, vyvozovaný tlačnou pružinou 18 a přitlačujícíIf the pressure exerted by the compression spring 18 is compressive

kluzné těsnicí plochy 14, 16 na sebe, roven F., pak zůstávají— J 226 701 kluzné těsnicí plochy 14, 16 uzavřeny, jestliže platí i'2 + + Fj > F1 + fl / 5/.the sliding sealing surfaces 14, 16 are equal to F. then the sliding sealing surfaces 14, 16 remain closed when i + 2 + + F 1> F1 + fl / 5 /.

Je-li tlak p^ těsnicí vody 32 roven 0 a je tedy nižší než tlak tlakové kapaliny 31 a tlak F. tlačných pružin 18 je pro J 'r ' zjednodušení uvažován také jako nulový, pak je podmínka/5/ splněna, jestliže platíA·, /6/. / Ρ+ = O / A2 > 2If the sealing water pressure p is equal to 0 and is therefore lower than the pressure of the pressure fluid 31 and the pressure of the compression springs 18 is also considered to be zero for J 'r', then the condition (5) is satisfied if A · is true. , / 6 /. / Ρ + = O / A2> 2

Je-li tlak pn tlakové kapaliny 31 roven O a je tedy nižšínež tlak pt těsnicí vody J2, pak je splněna podmínka /5/, jest-liže platí A3 > "" Z Pn - 0 /If the pressure pn of the pressure fluid 31 is equal to 0 and therefore the pressure pt of the sealing water J2 is lower, then condition (5) is fulfilled if A3> " Z "

Je-li tlak pt těsnicí vody 32 a tlak pn těsnicí kapaliny 31stejně velký, je podmínka /5/ splněna, jestliže platí A2 + A-j y Αχ / Pt - O / /8/. Z příkladu na obr.3 je patrno, že opatřením prvního těsni- cího kroužku 7 těsnicím pístem 23 takového provedení, jaké bylopopsáno v předchozí části, je možno v jakémkoliv případě do-sáhnout přítlačné síly f^, která je větší než rozevírací sílafp působící na těsnicí kluzné plochy 14, 16, aniž by zde hrálojakoukoliv roli, zda je tlak pt těsnicí vody 32 větší, rovennebo menší než tlak pn tlakové kapaliny 31»If the sealing water pressure pt 32 and the sealing fluid pressure pn 31 are equally large, the condition (5) is fulfilled if A2 + A-jy χχ / Pt-O / (8) is true. It can be seen from the example in FIG. 3 that by providing the first sealing ring 7 with the sealing piston 23 of the embodiment described above, it is possible in any case to obtain a pressing force f1 which is greater than the opening force fp acting on the sealing sliding surfaces 14, 16 without playing any role here, whether the sealing water pressure pt 32 is larger, or less than the pressure of the pressure fluid pn.

Spojení válcového vybrání 28 pro těsnicí píst 23 radiál-ním kanálkem 29 a spojovacím kanálkem 30 s okolní atmosférou 5zajišluje, aby změna objemu tohoto válcového vybrání 28, vyvoláná axiálním posuvem těsnicího pístu 23, nezpůsobila vznik pří- - 12 - 22B 701 dávných axiálních sil v hřídelové ucpávce 3, které by bránilysplnění podmínky /5/ pro uzavření kluzných těsnicích ploch1£> 16· V předchozích vzorcích se předpokládá, že tlak tlačných pru-žin 18 je zanedbatelný, to znamená, že tlačné pružiny 18 jsoudimenzovány pouze na předběžné přitlačování kluzných těsni-cích ploch 14, 15» 16, 17 na sebe. Je však patrno, že čím jetlak tlačných pružin 18 větší, tím více se zvětšuje velikostpřítlačné síly f^, vyvozované těsnicím pístem 23. 2 toho vyplý-vá, že zvětší-li se velikost tlaku tlačných pružin 18, můžese v odpovídající míře snížit velikost plochy těsnicího pís-tu 21. V příkladu provedení hřídelové ucpávky 3, zobrazené na obr.4, je použito pro stejné součásti stejhých vztahových zna-ček. Konstrukce podle obr.4 se odlišuje od příkladů provedeníhřídelové ucpávky 1 z předchozích obr.l až 3 pouze tím, žetěsnicí kroužky 2, 8 jsou upevněny na hřídeli 1 místo na skří-ni 2 čerpadla, zatímco těsnicí protikroužky £, 10 jsou zaseupevněny na skříni 2. , V příkladech provedení jsou zobrazeny pouze základní kon-krétní provedení hřídelové ucpávky podle vynálezu, přičemž jed-notlivé detaily mohou být v rozsahu předmětu vynálezu obměňo-vány. Na straně obrácené do atmosféry 5 může být místo druhédvojice na sebe dosedajících kluzných těsnicích ploch lg, 17použito jiného axiálního těsnění. Těsnicí kroužky 2» θ mohou - 13 - 226 701 těsnit proti těsnicí ploše obrobené přímo na skříni 2, přičemžv takovém případě může těsnicí těleso 6 odpadnout. I když jsouv příkladech provedení zobrazeny dva těsnicí kroužky 7, 8, jemožno upravit první těsnicí kroužek 7 tak, že těsní přímo pro-ti protilehlému těsnicímu protikroužku 10, který je vnějším protikroužkem, přičemž v takovém případě může odpadnout druhý těs-nicí kroužek 8. Místo samostatných dílů, tvořených pružnýmkroužkovým těsněním 24 a opěrnými prstencovými destičkami 25,26, může těsnicí píst 23 sestávat z prstencové příruby, kteráje vytvořena vcelku s prvním těsnicím kroužkem 7 a která těsníproti těsnicímu tělesu 6. V příkladu provedení, zobrazeném naobr.2, je těsnicí píst 23 upevněn axiálně neposuvně k prvnímutěsnicímu kroužku 2» avšak je možná také taková úprava, že mezitěsnicím pístem 2j a upevňovacím šroubem 27 je vůle, protožez hlediska vynálezu je podstatné pouze to, aby píst 23 byl tla-čen těsně proti těsnicímu kroužku 7 ve směru k tlakovému pros-toru 4. s tlakovou kapalinou Jl. ^isto spojovacího kanálku 30,procházejícího skříní 2, může být spojovací kanálek vytvořenve vnější části těsnicího tělesa 6 a může být do nej zaústěnradiální kanálek 29· Válcové vybrání 28 nemusí být spojeno ra-diálním kanálkem 29 a spojovacím kanálkem 30 s atmosférou 5,ale může být spojeno se samostatným uzavřeným prostorem 5z, vekterém je udržován konstantní tlak /obr.3/ a který také udržu-je ve válcovém vybrání 28 konstantní tlak i při axiálních po-suvech těsnicího pístu 23.The connection of the cylindrical recess 28 to the sealing piston 23 by the radial duct 29 and the connecting duct 30 to the ambient atmosphere 5 ensures that the change in the volume of this cylindrical recess 28 caused by the axial displacement of the sealing piston 23 does not cause the formation of the former axial forces in a shaft seal 3 which would prevent the filling condition (5) from closing the sliding sealing surfaces 16, 16 In the previous formulas, it is assumed that the pressure of the compression springs 18 is negligible, that is, the compression springs 18 are only dimensioned to preload the sliding seals 14, 15 &apos;, 16, 17 on each other. It will be appreciated, however, that the greater the pressure of the compression springs 18, the greater the size of the pressure force f1 exerted by the sealing piston 23. This results in that if the pressure of the compression springs 18 increases, the surface area may be reduced accordingly. of the sealing seal 21. In the exemplary embodiment of the shaft seal 3 shown in FIG. 4, the same reference numerals are used for the same components. 4 differs from the embodiments of the shaft seal 1 of FIGS. 1 to 3 only by sealing rings 2, 8 being mounted on the shaft 1 instead of the pump housing 2, while the sealing rings 8, 10 are again mounted on the housing. 2. In the exemplary embodiments, only the basic specific embodiments of the shaft seal according to the invention are shown, whereby individual details can be varied within the scope of the invention. On the side facing the atmosphere 5, other axial gaskets may be used instead of the second double-mating sliding gasket surfaces 1g, 17. The sealing rings 26 can seal against the sealing surface machined directly on the housing 2, in which case the sealing body 6 can be omitted. Although two sealing rings 7, 8 are shown in the exemplary embodiments, the first sealing ring 7 can be adapted so that it seals directly against the opposite sealing ring 10, which is the outer counter ring, in which case the second sealing ring 8 can be omitted. Instead of separate parts formed by an elastic ring seal 24 and retaining annular plates 25, 26, the sealing piston 23 may consist of an annular flange formed integrally with the first sealing ring 7 and which is sealed against the sealing body 6. In the embodiment shown in FIG. the sealing piston 23 is fixed axially non-slidably to the first sealing ring 2, however, it is also possible that the intermediate piston 21 and the fixing screw 27 is a clearance, since it is only essential that the piston 23 is pressed tightly against the sealing ring 7 in direction to pressure chamber 4. p pressure fluid Jl. Although the connecting channel 30 extending through the housing 2, the connecting channel may be formed by the outer part of the sealing body 6 and a radial channel 29 may be provided therein. The cylindrical recess 28 need not be connected by radial channel 29 and connecting channel 30 to atmosphere 5 but may to be connected to a separate closed space 5z, which maintains a constant pressure (3) and which also maintains a constant pressure in the cylindrical recess 28 even with axial displacements of the sealing piston 23.

Claims (5)

- 14 - PŘEDMĚT VYNÁLEZU 226 701OBJECT OF THE INVENTION 226 701 1. Mechanická hřídelová ucpávka pro utěsňování mezery meziotočnou součástí a nepohyblivou součástí a pro oddělení prosto-ru s tlakovým médiem od vnějšího prostoru, sestávající z nejménějednoho těsnicího kroužku, upevněného na jedné z obou součástíposuvně v axiálním směru a utěsněného vůči této součásti, a znejméně jednoho těsnicího protikroužku, upevněného na druhé zobou součástí, umístěného na straně těsnicího kroužku, která jepřivrácená k prostoru s tlakovým médiem, a utěsněného vůči druhéz obou součástí, přičemž na těsnicím kroužku i na těsnicím proti-.kroužku jsou vytvořeny kluzné těsnieí plochy, přitlačované nasebe ve směru osy jedné ze součástí, a mezi jednou z obou sou-částí, těsnicím kroužkem a těsnicími kluznými plochami je vyme-zen prostor pro těsnicí kapalinu, přičemž na vnější straně těs-nicího kroužku je vytvořen prstencový nákružek, umístěný v tla-kovém prostoru a obklopený tlakovým médiem, jehož účinná plocha,odvrácená od těsněné spáry, má průmět do roviny těsněné spáryvětší než je plocha těsnicích kluzných ploch pro vyvození většíhosvěrného tlaku v těsněné spáře než jsou rozevírací síly, půso-bící na kluzné těsnicí plochy, vyznačující se tím, že těsnicí .kroužek /7/ je opatřen prstencovým těsnicím pístem /25/, utěsně-ným vůči jedné z obou součástí, který je na straně odvrácené odtlakového prostoru /4/ obklopen těsnicí kapalinou pro přitlačo-vání těsnicího kroužku /7/ směrem k tlakovému prostoru /4/ s tla-kovým médiem, přičemž účinné plochy kluzných těsnicích ploch/14» 16/» prstencového nákružku a těsnicího pístu /25/ jsouurčeny následujícími vztahy Ι.ϋ -A mechanical shaft seal for sealing a gap between a rotatable member and a stationary member and for separating a pressurized media space from an outer space consisting of at least one sealing ring mounted on one of the two components slidably axially and sealed to the component, and at least one a sealing ring counter-mounted on the other side of the sealing ring side facing the pressurized space and sealed to the other of the two, sliding sealing faces of the sealing ring and the sealing ring being pressed against each other; the direction of the axis of one of the components, and a space for the sealing fluid is defined between one of the sealing ring, the sealing ring and the sealing sliding surfaces, and an annular collar is provided on the outside of the sealing ring located in the pressure space and surrounded by the pressurized medium, the effective surface of which, away from the sealed joint, is projected into the plane of the sealed joint larger than the surface of the sealing sliding surfaces for exerting a greater compression pressure in the sealed joint than the opening forces acting on the sliding sealing surfaces; characterized in that the sealing ring (7) is provided with an annular sealing piston (25) sealed to one of the two parts, which is surrounded by a sealing fluid for sealing the sealing ring (7) on the side of the depressurized space (4) (towards the pressure chamber (4) with the pressure medium, wherein the effective surfaces of the sliding sealing surfaces (14) (16) »of the annular collar and the sealing piston (25) are determined by the following relations. A1 A, \ —— a Ao + A, \ A.* , 3 z £ 2 5 z 1 226 701 kde A1 je účinná kluzná těsnicí plocha /14» 16/, vystavená tla-ku tlakového média* A2 je účinná plocha těsnicího prstencovéhonákružku /22/, vystavená tlaku tlakového média, a A^ je účinnáplocha těsnicího pístu /23/» vystavené tlaku tlakového média.A1 A, - and Ao + A, A. *, 3 of £ 2 5 of 1 226 701 where A1 is an effective sliding sealing surface (14, 16), subjected to a pressure medium pressure * A2 is the effective sealing surface the annular ring (22) subjected to the pressure of the pressurized medium; 2. Mechanická hřídelová ucpávka podle bodu 1, vyznačující setím, že těsnicí kroužek /7/ je utěsněn vůči těsnicímu tělesu /6/,které je axiálně upevněno k nepohyblivé součásti, přičemž v těs-nicím tělese /6/ je vytvořeno válcové vybrání /28/, probíhajícíkolem vnitřního obvodu těsnicího tělesa /6/, ve kterém je axiál-ně posuvně uložen těsnicí píst /23/» a v těsnicím tělese /6/ jevytvořen radiální kanálek /29/ pro spojení válcového vybrání /28/s prostorem se stálým tlakem, zejména s okolní atmosférou l^l*Mechanical shaft seal according to claim 1, characterized in that the sealing ring (7) is sealed against the sealing body (6) which is axially fixed to the stationary part, wherein a cylindrical recess (28) is formed in the sealing body (6) /, running along the inner circumference of the sealing body (6), in which the sealing piston (23) is axially displaceable and a radial channel (29) is formed in the sealing body (6) for connecting the cylindrical recess (28) to the constant pressure space , especially with the ambient atmosphere l ^ l * 3. Mechanická hřídelová ucpávka podle bodu 2, vyznačující setím, že radiální kanálek /29/ je spojen s okolní atmosférou /5/prostřednictvím spojovacího kanálku /30/, vytvořeného v nepohyb-livé součásti, zejména ve skříni /2/ stroje.3. Mechanical shaft seal according to claim 2, characterized in that the radial channel (29) is connected to the ambient atmosphere (5) by means of a connecting channel (30) formed in a stationary part, in particular in a housing (2). 4. Mechanická hřídelová ucpávka podle bodu 2, vyznačující sese tím, že radiální kanálek /29/ prochází radiálně těsnicím tě-lesem /6/ a ústí do vnější obvodové plochy těsnicího tělesa /6/,která je obklopena okolní atmosférou /5/.4. Mechanical shaft seal according to claim 2, characterized in that the radial channel (29) extends radially through the sealing body (6) and opens into the outer circumferential surface of the sealing body (6), which is surrounded by the ambient atmosphere (5). 5. Mechanická hřídelová ucpávka podle bodu 1, vyznačující setím, že účinný těsnicí píst /23/ je tvořen pružným kroužkemkroužkového těsnění /24/, sevřeným mezi dvě opěrné prstencovédestičky /25, 26/, uložené na těsnicím kroužku /7/. I »ýkre»yThe mechanical shaft seal according to claim 1, characterized in that the effective sealing piston (23) is formed by a resilient ring-shaped ring seal (24) clamped between two annular support rings (25, 26) mounted on the sealing ring (7). I »ýkre» y