DE102016200821B3

DE102016200821B3 - Mechanical seal assembly with back sealing

Info

Publication number: DE102016200821B3
Application number: DE102016200821.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Pröbstl; Berthold Schulten; Ulrich Schubert
Original assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2036-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung, umfassend eine Gleitringdichtung (2) mit einem ersten Gleitring (3) und einem zweiten Gleitring (4), wobei einer der Gleitringe ein rotierender Gleitring ist und der andere der Gleitringe ein stationärer Gleitring ist und wobei die Gleitringe zwischen sich einen Dichtspalt (5) definieren, wobei in einer vom Dichtspalt abgewandten Rückseite (6) des ersten Gleitrings (3) eine erste Kontaktfläche (11) ausgebildet ist, ein Vorspannring (7) mit einer zweiten Kontaktfläche (12), welche an einer zum ersten Gleitring gerichteten Seite des Vorspannrings vorgesehen ist und die erste Kontaktfläche (11) berührt, und ein Vorspannelement (8), welches eine Vorspannung (F) auf den Vorspannring (7) in Richtung zum ersten Gleitring 3 ausübt, wobei der Vorspannring (7) eine Härte aufweist, welche größer ist als eine Härte des ersten Gleitrings (3).The invention relates to a mechanical seal assembly comprising a mechanical seal (2) with a first seal ring (3) and a second seal ring (4), wherein one of the slip rings is a rotating seal ring and the other of the slip rings is a stationary seal ring and wherein the slip rings between them define a sealing gap (5), wherein in a side facing away from the sealing gap rear side (6) of the first sliding ring (3), a first contact surface (11) is formed, a biasing ring (7) with a second contact surface (12), which at one to the first Slip ring directed side of the biasing ring is provided and the first contact surface (11) contacts, and a biasing member (8) which exerts a bias (F) on the biasing ring (7) towards the first seal ring 3, wherein the biasing ring (7) a Hardness which is greater than a hardness of the first sliding ring (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer verbesserten Abdichtung an einer Rückseite eines Gleitrings, insbesondere bei gasgeschmierten Gleitringdichtungsanordnungen.The present invention relates to a mechanical seal assembly having an improved seal on a backside of a slip ring, particularly gas lubricated mechanical seal assemblies.

Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Betrieb kann dabei neben einer Leckage über einen Dichtspalt zwischen einem rotierenden und einem stationären Gleitring auch eine Leckage an einer Rückseite der Gleitringe auftreten. Hierbei wird üblicherweise ein metallischer Gleitringdichtungsträger verwendet, welcher den abzudichtenden Gleitring an der Rückseite kontaktiert und in Axialrichtung an einem äußeren Umfang übergreift, wie bspw. aus der DE 10 2014 203 336 A1 bekannt. Bei dieser Druckschrift wird der rotierende Gleitring von einem derartigen, im Schnitt L-förmigen Gleitringträger übergriffen. Ein Faltenbalg stellt dabei eine axiale Beweglichkeit des rotierenden Gleitrings sicher, um ein Nachsetzen des Gleitrings bei einer Bewegung der Welle zu ermöglichen. Insbesondere bei Abdichtung von heißen gasförmigen Medien kann jedoch eine Leckage zwischen dem Gleitringträger und dem Gleitring über die Rückseite des Gleitrings auftreten. Aus der US 2015/0240950 A1 ist eine Gleitringdichtungsanordnung bekannt, welche eine Gleitringdichtung mit einem rotierenden und einem stationären Gleitring aufweist sowie einen Vorspannring mit einem Vorspannelement aufweist, welches jedoch ein Kippmoment auf den Vorspannring ausübt.Mechanical seal assemblies are known in the prior art in various configurations. In operation, in addition to leakage via a sealing gap between a rotating and a stationary sliding ring, leakage may also occur at a rear side of the sliding rings. In this case, a metallic mechanical seal carrier is usually used, which contacts the seal ring to be sealed at the back and engages over an outer circumference in the axial direction, such as. From DE 10 2014 203 336 A1 known. In this document, the rotating seal ring is overlapped by such, in section L-shaped Gleitringträger. A bellows ensures an axial mobility of the rotating seal ring to allow repositioning of the sliding ring upon movement of the shaft. In particular, when sealing hot gaseous media, however, leakage between the slide ring carrier and the sliding ring on the back of the slip ring may occur. From the US 2015/0240950 A1 a mechanical seal assembly is known which comprises a mechanical seal with a rotating and a stationary seal ring and having a biasing ring with a biasing member, however, which exerts a tilting moment on the biasing ring.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine Leckage an einer Rückseite eines Gleitrings verhindern kann.It is an object of the present invention to provide a mechanical seal assembly which, with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability, can prevent leakage at a rear side of a sliding ring.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a mechanical seal assembly having the features of claim 1. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht eine verbesserte Abdichtung eines Gleitrings an dessen Rückseite. Hierdurch kann eine Leckage eines Mediums, insbesondere eines gasförmigen Mediums, sicher verhindert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gleitringdichtungsanordnung eine Gleitringdichtung mit einem ersten und einem zweiten Gleitring aufweist, wobei an einer von einem Dichtspalt zwischen den beiden Gleitringen abgewandten Rückseite eines der Gleitringe eine erste Kontaktfläche ausgebildet ist. Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung einen Vorspannring mit einer zweiten Kontaktfläche, welche die erste Kontaktfläche berührt. Weiterhin ist ein Vorspannelement vorgesehen, welches eine Vorspannung auf den Vorspannring in Richtung auf die Rückseite des Gleitrings ausübt, um eine sichere Anlage der zweiten Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche zu erreichen. Der Vorspannring ist dabei aus einem Material hergestellt, dessen Härte größer ist als eine Härte des Materials des Gleitrings. Somit kann durch die Wahl von unterschiedlichen Härten und des Aufbringens einer Vorspannung auf die Kontaktflächen eine sichere Abdichtung im Betrieb erreicht werden. Die erste und zweite Kontaktfläche weisen eine sehr kleine mittlere Rauheit auf, die in einem Bereich von 0,01 μm bis 0,5 μm liegt.The mechanical seal assembly according to the invention with the features of claim 1 allows for improved sealing of a sliding ring on the back. As a result, leakage of a medium, in particular a gaseous medium, can be reliably prevented. This is inventively achieved in that the mechanical seal assembly comprises a mechanical seal with a first and a second sliding ring, wherein on a side facing away from a sealing gap between the two sliding rings back one of the sliding rings, a first contact surface is formed. Furthermore, the mechanical seal assembly comprises a biasing ring having a second contact surface which contacts the first contact surface. Furthermore, a biasing element is provided, which exerts a bias on the biasing ring in the direction of the back of the slip ring to achieve a secure abutment of the second contact surface on the first contact surface. The biasing ring is made of a material whose hardness is greater than a hardness of the material of the sliding ring. Thus, the choice of different hardnesses and the application of a bias voltage to the contact surfaces a secure seal can be achieved during operation. The first and second contact surfaces have a very small average roughness ranging from 0.01 μm to 0.5 μm.

Besonders bevorzugt weisen die erste und zweite Kontaktfläche eine mittlere Rauheit in einem Bereich von 0,01 μm bis 0,5 μm, insbesondere 0,1 μm bis 0,3 μm auf und bevorzugt 0,15 μm. Weiter bevorzugt ist eine mittlere Rauheit der ersten Kontaktfläche gleich einer mittleren Rauheit der zweiten Kontaktfläche. Vorzugsweise ist eine mittlere Rauheit der ersten Kontaktfläche des Gleitrings gleich einer mittleren Rauheit einer Gleitfläche dieses Kontaktrings.Particularly preferably, the first and second contact surfaces have an average roughness in a range from 0.01 μm to 0.5 μm, in particular 0.1 μm to 0.3 μm, and preferably 0.15 μm. More preferably, an average roughness of the first contact surface is equal to a mean roughness of the second contact surface. Preferably, an average roughness of the first contact surface of the sliding ring is equal to a mean roughness of a sliding surface of this contact ring.

Die beiden Kontaktflächen werden vorzugsweise mittels eines Feinbearbeitungsverfahrens bearbeitet, um eine geringe mittlere Rauheit herzustellen. Besonders bevorzugt werden dabei spanende Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, insbesondere Schleifen oder Polieren, verwendet.The two contact surfaces are preferably machined by a refining process to produce a low average roughness. In this case, machining processes with a geometrically undefined cutting edge, in particular grinding or polishing, are particularly preferably used.

Besonders bevorzugt ist der Gleitring, an dessen Rückseite die erste Kontaktfläche ausgebildet ist, der stationäre Gleitring.Particularly preferably, the sliding ring, on the back of the first contact surface is formed, the stationary seal ring.

Als Materialien für den Vorspannring wird vorzugsweise ein Metallmaterial verwendet. Der weichere Gleitring ist vorzugsweise ein Kohlering, welcher zu 100% aus Kohlenstoff besteht.As materials for the biasing ring, a metal material is preferably used. The softer seal ring is preferably a carbon ring which is 100% carbon.

Weiter bevorzugt ist das Vorspannelement ein Faltenbalg, insbesondere ein Metallfaltenbalg. Hierdurch kann die Vorspannung auf einfache Weise auf die Kontaktflächen ausgeübt werden.More preferably, the biasing element is a bellows, in particular a metal bellows. As a result, the bias can be applied in a simple manner to the contact surfaces.

Um eine möglichst hohe Kontaktkraft zwischen den beiden Kontaktflächen zu erreichen, ist vorzugsweise die erste Kontaktfläche kleiner als die zweite Kontaktfläche vorgesehen. Hierbei ist besonders bevorzugt die erste Kontaktfläche in einem Bereich von 50% bis 90% kleiner als die zweite Kontaktfläche.In order to achieve the highest possible contact force between the two contact surfaces, the first contact surface is preferably smaller than the second contact surface. In this case, the first contact area is particularly preferably smaller in a range from 50% to 90% than the second contact area.

Um zu vermeiden, dass die gesamte Rückseite des Gleitrings bearbeitet werden muss, ist die erste Kontaktfläche am Gleitring an einem in Axialrichtung X-X vorstehenden Ringabsatz vorgesehen.In order to avoid that the entire rear side of the sliding ring must be machined, the first contact surface is provided on the sliding ring on a protruding in the axial direction X-X annular shoulder.

Weiter bevorzugt ist ein erster mittlerer Durchmesser am Kontaktbereich zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche ungefähr gleich groß wie ein zweiter mittlerer Durchmesser an den Gleitflächen der Gleitringe. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass ein Verkippen der Gleitringe durch die mittels des Vorspannelements aufgebrachte Kraft auf den Vorspannring auftritt. More preferably, a first average diameter at the contact area between the first and second contact surfaces is approximately the same size as a second average diameter at the sliding surfaces of the sliding rings. This prevents in particular that a tilting of the sliding rings occurs by the force applied by means of the biasing force on the biasing ring.

Weiter bevorzugt ist ein dritter mittlerer Durchmesser des Vorspannelements kleiner als der erste mittlere Durchmesser des Kontaktbereichs.More preferably, a third average diameter of the biasing member is smaller than the first average diameter of the contact region.

Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner einen Wellendichtring mit einer ersten und einer zweiten Dichtlippe. Die beiden Dichtlippen dichten dabei am gleichen Bauteil ab. Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Wellenhülse, wobei der rotierende Gleitring mit der Wellenhülse verbunden ist. Vorzugsweise dichten dabei die beiden Dichtlippen des Wellendichtrings an der Wellenhülse ab.More preferably, the mechanical seal assembly further comprises a shaft seal having a first and a second sealing lip. The two sealing lips seal on the same component. More preferably, the mechanical seal assembly comprises a shaft sleeve, wherein the rotating seal ring is connected to the shaft sleeve. Preferably, the two sealing lips of the shaft sealing ring seal against the shaft sleeve.

Weiter bevorzugt liegt der Vorspannring direkt an einem Gleitringträger an. Hierdurch kann eine einfache Zentrierung des Vorspannrings während der Montage der Gleitringdichtungsanordnung ermöglicht werden.More preferably, the biasing ring is applied directly to a Gleitringträger. In this way, a simple centering of the biasing ring during assembly of the mechanical seal assembly can be made possible.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner einen Drosselring, welcher am äußeren Umfang des zweiten Gleitrings derart angeordnet ist, dass ein Ringspalt zwischen dem Drosselring und dem zweiten Gleitring vorhanden ist, welcher kleiner oder gleich 0,2 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,08 mm bis 0,2 mm und bevorzugt in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,15 mm, ist. Durch diese Maßnahme wird eine Leckage eines abzudichtenden Mediums, welche am äußeren Umfang des zweiten Gleitrings auftreten könnte, signifikant reduziert.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mechanical seal assembly further comprises a throttle ring, which is arranged on the outer periphery of the second sliding ring such that an annular gap between the throttle ring and the second sliding ring is present, which is less than or equal to 0.2 mm, in particular a range of 0.08 mm to 0.2 mm, and preferably in a range of 0.05 mm to 0.15 mm. By this measure, a leakage of a medium to be sealed, which could occur on the outer circumference of the second sliding ring, significantly reduced.

Besonders bevorzugt ist eine Härte eines Materials des Drosselrings kleiner als eine Härte des Materials des zweiten Gleitrings. Hierdurch können insbesondere bei möglicherweise auftretenden Wellenbewegungen sogenannte Anläufer oder radialen Auslenkungen der Welle, d. h. ein Kontakt zwischen dem äußeren Umfang des zweiten Gleitrings und dem Drosselring, ohne große Beschädigungen des zweiten Gleitrings ermöglicht werden, da durch das weichere Material des Drosselrings bei einem Kontakt mit dem zweiten Gleitring zuerst eine Verformung des Drosselrings auftritt. Der Drosselring ist vorzugsweise ein Kohlering. Weiter bevorzugt steht der Drosselring in Axialrichtung der Gleitringdichtungsanordnung etwas über den zweiten Gleitring vor, insbesondere vorzugsweise über eine Rückseite des zweiten Gleitrings vor. Besonders bevorzugt ist der Drosselring in Axialrichtung der Gleitringdichtungsanordnung länger als der zweite Gleitring vorgesehen und steht vorzugsweise zu beiden Seiten des zweiten Gleitrings in Axialrichtung vor. Hierdurch können unerwünschte Kontakte des zweiten Gleitrings mit benachbarten Bauteilen, insbesondere einem rotierenden Element, welches mittels der abzudichtenden Welle angetrieben wird, vermieden werden. Besonders bevorzugt ist ein Überstand des Drosselrings an einer Rückseite des zweiten Gleitrings kleiner oder gleich 0,15 mm und insbesondere in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,15 mm.Particularly preferably, a hardness of a material of the throttle ring is smaller than a hardness of the material of the second sliding ring. As a result, so-called runners or radial deflections of the shaft, in particular in case of possibly occurring shaft movements, d. H. a contact between the outer periphery of the second sliding ring and the throttle ring, without much damage to the second sliding ring are made possible, since the softer material of the throttle ring upon contact with the second sliding ring first a deformation of the throttle ring occurs. The throttle ring is preferably a Kohlering. More preferably, the throttle ring projects in the axial direction of the mechanical seal assembly slightly above the second slide ring, in particular preferably via a rear side of the second slide ring. Particularly preferably, the throttle ring is provided in the axial direction of the mechanical seal assembly longer than the second seal ring and is preferably on both sides of the second seal ring in the axial direction. As a result, unwanted contacts of the second sliding ring with adjacent components, in particular a rotating element, which is driven by means of the shaft to be sealed, can be avoided. Particularly preferably, a projection of the throttle ring at a rear side of the second sliding ring is less than or equal to 0.15 mm and in particular in a range between 0.05 mm and 0.15 mm.

Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Außenhülse, in welche der Drosselring eingeschrumpft ist.More preferably, the mechanical seal assembly comprises an outer sleeve, in which the throttle ring is shrunk.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorbaugruppe, welche eine erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung umfasst und in gewissem Umfang vormontierbar ist, sodass ein Einbau der Gleitringdichtungsanordnung bei einem Kunden vereinfacht werden kann.The invention further relates to a pre-assembly, which comprises a mechanical seal assembly according to the invention and is preassembled to some extent, so that installation of the mechanical seal assembly can be simplified at a customer.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung, 1 a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to the invention,

2 eine schematische, perspektivische Schnittansicht der Gleitringdichtungsanordnung von 1, und 2 a schematic, perspective sectional view of the mechanical seal assembly of 1 , and

3 eine schematische, vergrößerte Darstellung der Gleitringdichtung der Gleitringdichtungsanordnung der 1 und 2. 3 a schematic, enlarged view of the mechanical seal of the mechanical seal assembly of 1 and 2 ,

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 3 a mechanical seal assembly 1 according to a preferred embodiment of the invention described in detail.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Gleitringdichtung 2 mit einem ersten Gleitring 3 und einem zweiten Gleitring 4. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Gleitring 3 der stationäre Gleitring und der zweite Gleitring 4 der rotierende Gleitring. Zwischen den beiden Gleitringen ist ein Dichtspalt 5 vorhanden, welcher durch die Gleitflächen der beiden Gleitringe 3, 4 begrenzt wird.Like from the 1 and 2 it can be seen comprises the mechanical seal assembly 1 a mechanical seal 2 with a first sliding ring 3 and a second slip ring 4 , In this embodiment, the first slide ring 3 the stationary seal ring and the second seal ring 4 the rotating seal ring. Between the two slip rings is a sealing gap 5 existing, which by the sliding surfaces of the two slip rings 3 . 4 is limited.

Die Gleitringdichtung 2 dichtet dabei eine Medienseite 40 zu einer Seite, an welcher ein unterschiedliches Druckniveau, insbesondere Umgebungsdruck, herrscht, ab. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Abdichtung zu einem Lagerraum 21, welcher mit Öl gefüllt ist, um ein Lager 20 zu schmieren.The mechanical seal 2 seals a media page 40 to a side at which a different pressure level, in particular ambient pressure, prevails. In this embodiment, the seal is made to a storage room 21 . which is filled with oil, around a warehouse 20 to lubricate.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ferner als Vorbaugruppe ausgebildet, d. h. es ist eine, zumindest teilweise, Vormontage möglich, sodass ein späterer Einbau am Einsatzort erleichtert wird.The mechanical seal assembly 1 This embodiment is also designed as a subassembly, ie it is one, at least partially, pre-assembly possible, so that a later installation at the site is facilitated.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei an einer Welle 18, welche ein rotierendes Bauteil 19 antreibt, ab.The mechanical seal assembly 1 seals on a shaft 18 , which is a rotating component 19 drives off.

Der zweite Gleitring 4 (rotierender Gleitring) ist an einer Wellenhülse 10, welche mit der Welle 18 verbunden ist, angeordnet. Die Gleitringdichtungsanordnung 1 ist dabei in einem Gehäusebauteil 31 eingebaut.The second sliding ring 4 (rotating seal ring) is on a shaft sleeve 10 , which with the wave 18 is connected, arranged. The mechanical seal assembly 1 is in a housing component 31 built-in.

Weiterhin ist eine Außenhülse 23 vorgesehen, welche eine einfache Handhabung der Vorbaugruppe ermöglicht.Furthermore, an outer sleeve 23 provided, which allows easy handling of the subassembly.

Ein Gleitringträger 13 hält dabei den ersten Gleitring 3 (stationären Gleitring). Der Gleitringträger 13 nimmt ferner ein Vorspannelement auf, welches als Faltenbalg 8 ausgebildet ist. Der Faltenbalg 8 übt eine Vorspannkraft F in Richtung des ersten Gleitrings 3 aus (vgl. 1).A slip ring carrier 13 holds the first slide ring 3 (stationary seal ring). The slip ring carrier 13 further receives a biasing element, which serves as a bellows 8th is trained. The bellows 8th exerts a biasing force F in the direction of the first sliding ring 3 from (cf. 1 ).

Der Faltenbalg 8 ist an einem Vorspannring 7 fixiert, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung. Ein entgegengesetztes Ende des Faltenbalgs 8 ist an einem Abstützring 17, welcher sich am Gleitringträger 13 abstützt, fixiert.The bellows 8th is on a preload ring 7 fixed, preferably by means of a welded connection. An opposite end of the bellows 8th is on a support ring 17 , which is on Gleitringträger 13 supports, fixes.

Zwischen dem ersten Gleitring 3 und dem Vorspannring 7 ist ein Kontaktbereich 50 vorgesehen. Hierbei ist an einer Rückseite 6 des ersten Gleitrings 3 eine erste Kontaktfläche 11 vorgesehen und an einer zum ersten Gleitring gerichteten Seite des Vorspannrings 7 eine zweite Kontaktfläche 12 vorgesehen (vgl. 3).Between the first sliding ring 3 and the preload ring 7 is a contact area 50 intended. This is on a back 6 of the first sliding ring 3 a first contact surface 11 provided and on a side facing the first sliding ring side of the biasing ring 7 a second contact surface 12 provided (cf. 3 ).

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst ferner zusätzlich noch einen Wellendichtring 9, welcher eine erste Dichtlippe 91 und eine zweite Dichtlippe 92 aufweist. Die beiden Dichtlippen 91, 92 dichten dabei an einem gleichen Bauteil ab, in diesem Ausführungsbeispiel an der Wellenhülse 10. Die erste Dichtlippe 91 dichtet dabei gegenüber einem von der Medienseite 40 über Spalte bis zum Wellendichtring 9 gelangten Medium ab und die zweite Dichtlippe 92 dichtet gegenüber dem im Lagerraum 21 befindlichen Öl ab. Der Wellendichtring 9 ist über ein Zwischenbauteil 90 an der Außenhülse 23 abgestützt.The mechanical seal assembly 1 additionally includes a shaft seal 9 , which is a first sealing lip 91 and a second sealing lip 92 having. The two sealing lips 91 . 92 seal on a same component from, in this embodiment, on the shaft sleeve 10 , The first sealing lip 91 it seals against one from the media side 40 over column to the shaft seal 9 came off medium and the second sealing lip 92 seals against the one in the storeroom 21 from the oil. The shaft seal 9 is about an intermediate component 90 on the outer sleeve 23 supported.

Im Gleitringträger 13 ist ferner noch ein Leckagekanal 30 vorgesehen, über welchen, wie in 1 durch den Pfeil I angedeutet, Leckage, welche in einen Zwischenraum 70 zwischen der Gleitringdichtung 2 und dem Wellendichtring 9 gelangen kann, abgeführt werden kann. Eine Leckage kann dabei von der Medienseite 40 über einen Medienspalt 22 zwischen dem rotierenden Bauteil 19 und dem Gehäusebauteil 31 über einen Ringspalt 15 und den Dichtspalt 5 zwischen den beiden Gleitringen 3, 4 zum Zwischenraum 70 gelangen.In the slip ring carrier 13 is still a leakage channel 30 provided over which, as in 1 indicated by the arrow I, leakage, which in a gap 70 between the mechanical seal 2 and the shaft seal 9 can get, can be dissipated. A leak can thereby from the media side 40 over a media gap 22 between the rotating component 19 and the housing component 31 over an annular gap 15 and the sealing gap 5 between the two slip rings 3 . 4 to the gap 70 reach.

Der Ringspalt 15 ist dabei zwischen einem äußeren Umfang des zweiten Gleitrings 4 und einem Drosselring 14 vorgesehen. Der Drosselring 14 ist mittels einer Schrumpfverbindung 80 am inneren Umfang der Außenhülse 23 fixiert. Der Drosselring 14 ist dabei aus einem Material hergestellt, welches eine kleinere Härte als der zweite Gleitring aufweist. Der Drosselring 14 ist vorzugsweise als Kohlering vorgesehen.The annular gap 15 is between an outer circumference of the second sliding ring 4 and a throttle ring 14 intended. The throttle ring 14 is by means of a shrink connection 80 on the inner circumference of the outer sleeve 23 fixed. The throttle ring 14 is made of a material which has a lower hardness than the second seal ring. The throttle ring 14 is preferably provided as Kohlering.

Wie aus 3 ersichtlich ist, ist am Kontaktbereich 50 an der Rückseite 6 des ersten Gleitrings 3 und dem Vorspannring 7 ein möglichst enger Kontakt ohne Spalt zwischen dem ersten Gleitring 3 und dem Vorspannring 7 vorgesehen, um möglichst keine Leckage über diesen Weg in den Zwischenraum 70 zuzulassen. Hierzu sind die erste Kontaktfläche 11 und die zweite Kontaktfläche 12 mittels Feinbearbeitungsmaßnahmen bearbeitet. Dadurch ergibt sich eine sehr geringe Rautiefe der ersten Kontaktfläche 11 am ersten Gleitring 3 und der zweiten Kontaktfläche 12 am Vorspannring 7. Die Rauhtiefe beträgt an beiden Kontaktflächen ca. 0,15 μm.How out 3 is apparent, is at the contact area 50 at the back 6 of the first sliding ring 3 and the preload ring 7 the closest possible contact without gap between the first slide ring 3 and the preload ring 7 provided, as possible, no leakage over this path into the gap 70 permit. These are the first contact surface 11 and the second contact surface 12 machined by fine machining. This results in a very low roughness of the first contact surface 11 on the first slide ring 3 and the second contact surface 12 on the preload ring 7 , The roughness depth is about 0.15 μm at both contact surfaces.

Wie aus 3 ersichtlich ist, ist die erste Kontaktfläche 11 an einem Ringabsatz 60 an der Rückseite 6 des ersten Gleitrings 3 vorgesehen. Der Ringabsatz 60 ist dabei in Axialrichtung X-X der Gleitringdichtungsanordnung in Richtung zum Vorspannring 7 vorstehend ausgebildet.How out 3 is apparent, is the first contact surface 11 on a ring heel 60 at the back 6 of the first sliding ring 3 intended. The ring heel 60 is in the axial direction XX of the mechanical seal assembly in the direction of the biasing ring 7 formed above.

Ferner ist eine Fläche der ersten Kontaktfläche 11 deutlich kleiner als eine Fläche der zweiten Kontaktfläche 12. Dadurch kann durch die Vorspannung F des Faltenbalgs auf eine kleine Ringfläche der ersten Kontaktfläche 11 ausgeübt werden, sodass eine hohe Flächenpressung im Kontaktbereich 50 erreicht wird.Further, an area of the first contact surface 11 significantly smaller than an area of the second contact surface 12 , As a result, by the bias of the bellows F on a small annular surface of the first contact surface 11 be exercised, so that a high surface pressure in the contact area 50 is reached.

Der Vorspannring 7 ist ferner aus einem Material mit größerer Härte als ein Material des ersten Gleitrings 3 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Gleitring 3 ein Kohlering, welcher zu 100% aus Kohlenstoff hergestellt ist, und der Vorspannring 7 ist ein Stahlring.The preload ring 7 is also made of a material of greater hardness than a material of the first sliding ring 3 educated. Preferably, the slip ring 3 a carbon ring made of 100% carbon and the preload ring 7 is a steel ring.

Durch die unterschiedlichen Härten zwischen den beiden Kontaktpartnern wird eine Abdichtung in Verbindung mit der Vorspannkraft F, welche auf den Kontaktbereich 50 wirkt, noch vergrößert.Due to the different hardnesses between the two contact partners is a seal in conjunction with the biasing force F, which on the contact area 50 works, still enlarged.

Um ein Verkippen von Bauteilen der Gleitringdichtungsanordnung möglichst zu vermeiden, ist vorzugsweise der Kontaktbereich 50 auf einem ersten mittleren Durchmesser D1 angeordnet, welcher gleich einem zweiten mittleren Durchmesser D2 an den Gleitflächen der beiden Gleitringe 3, 4 ist. Ein dritter mittlerer Durchmesser D3 am Faltenbalg 8 ist dabei kleiner als der erste und zweite Durchmesser D1, D2. Die drei Durchmesser D1, D2 und D3 sind dabei schematisch in 3 eingezeichnet.To avoid tilting of components of the mechanical seal assembly as possible, is preferably the contact area 50 arranged on a first average diameter D1, which is equal to a second average diameter D2 on the sliding surfaces of the two sliding rings 3 . 4 is. A third average diameter D3 on the bellows 8th is smaller than the first and second diameter D1, D2. The three diameters D1, D2 and D3 are shown schematically in FIG 3 located.

Somit kann durch die verbesserte Abdichtung an der Rückseite 6 des ersten Gleitrings 3 eine reduzierte Leckage in den Zwischenraum 70 erreicht werden. Durch die unterschiedlichen Materialien zwischen dem ersten Gleitring 3 und dem Vorspannring 7 kann eine weiter verbesserte Abdichtung ermöglicht werden.Thus, the improved seal on the back 6 of the first sliding ring 3 a reduced leakage in the gap 70 be achieved. Due to the different materials between the first sliding ring 3 and the preload ring 7 a further improved sealing can be made possible.

Weiterhin kann durch das Vorsehen des Drosselrings 14 ein möglichst kleiner Ringspalt 15 am Außenumfang des zweiten Gleitrings 4 erhalten werden. Der Ringspalt 15 weist eine Breite von kleiner oder gleich 0,2 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,08 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise ca. 0,1 mm bis 0,15 mm auf.Furthermore, by providing the throttle ring 14 a smallest possible annular gap 15 on the outer circumference of the second sliding ring 4 to be obtained. The annular gap 15 has a width of less than or equal to 0.2 mm, in particular in a range of 0.08 mm to 0.2 mm, preferably about 0.1 mm to 0.15 mm.

Durch die Anordnung des Kontaktbereichs 50 auf dem ersten mittleren Durchmesser D1, welcher größer ist als der dritte mittlere Durchmesser D3 am Faltenbalg 8, ergibt sich eine hydraulische Belastung an der Rückseite 6 des ersten Gleitrings 3. Durch die Anordnung des Kontaktbereichs 50 auf dem gleichen ersten mittleren Durchmesser D1 wie der zweite mittlere Durchmesser D2 zwischen den Gleitringen 3, 4 ergibt sich jedoch eine hydraulische Entlastung an Dichtspalt 5.By the arrangement of the contact area 50 on the first mean diameter D1, which is greater than the third mean diameter D3 on the bellows 8th , results in a hydraulic load on the back 6 of the first sliding ring 3 , By the arrangement of the contact area 50 on the same first mean diameter D1 as the second mean diameter D2 between the slip rings 3 . 4 However, there is a hydraulic relief on sealing gap 5 ,

Der aus bspw. Kohle hergestellte erste Gleitring 3 kann dabei lose in den Gleitringträger 13 eingelegt werden und über einen geringen Radialspalt am Gleitringträger 13 zentriert werden.The first made of, for example, coal first slip ring 3 can loose in the slip ring carrier 13 be inserted and a small radial gap on Gleitringträger 13 be centered.

Das Vorsehen des weicheren Drosselrings 14, welcher ebenfalls aus Kohle hergestellt ist, verhindert ferner eine zu große Leckage über den Medienspalt 22 und den Ringspalt 15 zur Gleitringdichtung 2. Die im Betrieb immer vorhandene Leckage über den Dichtspalt 5 zwischen den beiden Gleitringen 3, 4 kann dabei minimiert werden und ggf. über den Leckagekanal 30 abgeführt werden.The provision of the softer throttle ring 14 , which is also made of carbon, also prevents excessive leakage across the media gap 22 and the annular gap 15 to the mechanical seal 2 , The always present in the operation leakage over the sealing gap 5 between the two slip rings 3 . 4 can be minimized and if necessary via the leakage channel 30 be dissipated.

Die Gleitringdichtung 2 und der Wellendichtring 9 und das Vorspannelement 8 können gemeinsam in einer Vorbaugruppe angeordnet werden, sodass eine Montage der Gleitringdichtungsanordnung 1 erleichtert werden kann.The mechanical seal 2 and the shaft seal 9 and the biasing element 8th can be arranged together in a subassembly, so that assembly of the mechanical seal assembly 1 can be relieved.

Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, steht der Drosselring 14 in Axialrichtung X-X um einen Überstand 16 über eine Rückseite 41 des zweiten Gleitrings 4 über. Dadurch wird verhindert, dass bei Wellenbewegungen und/oder Wellenauslenkungen ein Kontakt zwischen dem rotierenden Bauteil 19 und dem zweiten Gleitring 4 auftritt, sodass der zweite Gleitring 4 durch den Drosselring 14 vor derartigen Kontakten geschützt ist. Der Überstand 16 in Axialrichtung ist dabei kleiner oder gleich 0,15 mm und liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,15 mm.As in particular from 3 it can be seen, is the throttle ring 14 in the axial direction XX to a supernatant 16 over a back 41 of the second sliding ring 4 above. This prevents contact between the rotating component during shaft movements and / or shaft deflections 19 and the second slip ring 4 occurs, leaving the second slip ring 4 through the throttle ring 14 is protected from such contacts. The supernatant 16 in the axial direction is less than or equal to 0.15 mm and is in particular in a range between 0.05 mm and 0.15 mm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: GleitringdichtungsanordnungThe mechanical seal assembly
22: GleitringdichtungMechanical seal
33: erster Gleitring (stationärer Gleitring)first sliding ring (stationary sliding ring)
44: zweiter Gleitring (rotierender Gleitring)second sliding ring (rotating sliding ring)
55: Dichtspaltsealing gap
66: Rückseite des ersten GleitringsRear of the first sliding ring
77: Vorspannringpreloading ring
88th: Vorspannelement (Faltenbalg)Preload element (bellows)
99: WellendichtringShaft seal
1010: Wellenhülseshaft sleeve
1111: erste Kontaktflächefirst contact surface
1212: zweite Kontaktflächesecond contact surface
1313: Gleitringträgerseal face
1414: Drosselringthrottle ring
1515: Ringspaltannular gap
1616: ÜberstandGot over
1717: Abstützringsupport ring
1818: Wellewave
1919: rotierendes Bauteilrotating component
2020: Lagercamp
2121: mit Öl gefüllter LagerraumStorage room filled with oil
2222: Medienspaltmedia gap
2323: Außenhülseouter sleeve
3030: Leckagekanalleakage channel
3131: Gehäusebauteilhousing component
4040: Medienseitemedia Guide
4141: Rückseite des zweiten GleitringsRear of the second sliding ring
5050: Kontaktbereichcontact area
6060: Ringabsatzannular shoulder
7070: Zwischenraumgap
8080: Schrumpfverbindungshrink connection
9090: Zwischenbauteilbetween component
9191: erste Dichtlippefirst sealing lip
9292: zweite Dichtlippesecond sealing lip
LL: Leckageabfuhrleakage dissipation
FF: Vorspannungpreload
X-XX X: Axialrichtungaxially
D1D1: erster mittlerer Durchmesser am Kontakbereichfirst average diameter at the contact area
D2D2: zweiter mittlerer Durchmesser der Gleitflächensecond average diameter of the sliding surfaces
D3D3: dritter mittlerer Durchmesser des Faltenbalgsthird mean diameter of the bellows

Claims

Gleitringdichtungsanordnung umfassend: – eine Gleitringdichtung (2) mit einem ersten Gleitring (3) und einem zweiten Gleitring (4), wobei einer der Gleitringe ein rotierender Gleitring ist und der andere der Gleitringe ein stationärer Gleitring ist und wobei die Gleitringe zwischen sich einen Dichtspalt (5) definieren, – wobei in einer vom Dichtspalt abgewandten Rückseite (6) des ersten Gleitrings (3) eine erste Kontaktfläche (11) ausgebildet ist, – ein Vorspannring (7) mit einer zweiten Kontaktfläche (12), welche an einer zum ersten Gleitring gerichteten Seite des Vorspannrings vorgesehen ist und die erste Kontaktfläche (11) berührt, und – ein Vorspannelement (8), welches eine Vorspannung (F) auf den Vorspannring (7) in Richtung zum ersten Gleitring 3 ausübt, – wobei der Vorspannring (7) eine Härte aufweist, welche größer ist als eine Härte des ersten Gleitrings (3), und – wobei die erste Kontaktfläche (11) und die zweite Kontaktfläche (12) mittels eines Feinbearbeitungsverfahrens bearbeitete Flächen sind, und eine mittlere Rauheit in einem Bereich von 0,01 μm bis 0,5 μm aufweisen.Mechanical seal assembly comprising: - a mechanical seal ( 2 ) with a first sliding ring ( 3 ) and a second sliding ring ( 4 ), wherein one of the sliding rings is a rotating sliding ring and the other of the sliding rings is a stationary sliding ring and wherein the sliding rings between them a sealing gap ( 5 ), - wherein in a rear side facing away from the sealing gap ( 6 ) of the first sliding ring ( 3 ) a first contact surface ( 11 ), - a biasing ring ( 7 ) with a second contact surface ( 12 ), which is provided on a side facing the first sliding ring side of the biasing ring and the first contact surface ( 11 ), and - a biasing element ( 8th ), which a bias (F) on the biasing ring ( 7 ) towards the first slip ring 3 - where the preload ring ( 7 ) has a hardness which is greater than a hardness of the first sliding ring ( 3 ), and - wherein the first contact surface ( 11 ) and the second contact surface ( 12 ) are surfaces processed by a finishing process, and have an average roughness in a range of 0.01 μm to 0.5 μm.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Rauheit in einem Bereich von 0,1 μm bis 0,3 μm liegt.Arrangement according to claim 1, characterized in that the average roughness is in a range of 0.1 microns to 0.3 microns.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleitring (3) der stationäre Gleitring ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first sliding ring ( 3 ) is the stationary seal ring.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleitring (3) ein Kohlering ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first sliding ring ( 3 ) is a Kohlering.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (8) ein Faltenbalg ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element ( 8th ) is a bellows.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (11) kleiner als die zweite Kontaktfläche (12) ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first contact surface ( 11 ) smaller than the second contact area ( 12 ).

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (11) an einem in Axialrichtung (X-X) der Gleitringdichtungsanordnung vorstehenden Ringabsatz (60) vorgesehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first contact surface ( 11 ) on a in the axial direction (XX) of the mechanical seal assembly projecting annular shoulder ( 60 ) is provided.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster mittlerer Durchmesser (D1) eines Kontaktbereichs (50) zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche (11, 12) gleich einem zweiten mittleren Durchmesser (D2) an Gleitflächen der Gleitringe (3, 4) ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a first average diameter (D1) of a contact region ( 50 ) between the first and second contact surfaces ( 11 . 12 ) equal to a second mean diameter (D2) at sliding surfaces of the sliding rings ( 3 . 4 ).

Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter mittlerer Durchmesser (D3) des Vorspannelements (8) kleiner ist als der erste mittlere Durchmesser (D1) des Kontaktbereichs (50).Arrangement according to claim 8, characterized in that a third average diameter (D3) of the biasing element ( 8th ) is smaller than the first mean diameter (D1) of the contact area ( 50 ).

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Wellendichtring (9) mit einer ersten Dichtlippe (91) und einer zweiten Dichtlippe (92).Arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a shaft sealing ring ( 9 ) with a first sealing lip ( 91 ) and a second sealing lip ( 92 ).

Anordnung nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Wellenhülse (10), wobei die erste und zweite Dichtlippe (91, 92) an der Wellenhülse (10) abdichten.Arrangement according to claim 10, further comprising a shaft sleeve ( 10 ), wherein the first and second sealing lip ( 91 . 92 ) on the shaft sleeve ( 10 ) seal.

Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Drosselring (14), welcher in einem äußeren Umfang des zweiten Gleitrings (4) angeordnet ist, sodass ein Ringspalt (15) zwischen dem Drosselring (14) und dem zweiten Gleitring (4) vorhanden ist.Arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a throttle ring ( 14 ), which in an outer circumference of the second sliding ring ( 4 ) is arranged so that an annular gap ( 15 ) between the throttle ring ( 14 ) and the second sliding ring ( 4 ) is available.

Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Härte des Drosselrings (14) kleiner ist als eine Härte des zweiten Gleitrings (4).Arrangement according to claim 12, characterized in that a hardness of the throttle ring ( 14 ) is smaller than a hardness of the second sliding ring ( 4 ).

Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselring (14) in Axialrichtung (X-X) über eine Rückseite (41) des zweiten Gleitrings (4) mit einem Überstand (16) übersteht.Arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that the throttle ring ( 14 ) in the axial direction (XX) via a rear side (XX) 41 ) of the second sliding ring ( 4 ) with a supernatant ( 16 ) survives.

Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend eine Außenhülse (23), wobei zwischen dem Drosselring (14) und der Außenhülse (23) eine Schrumpfverbindung (80) vorgesehen ist.Arrangement according to one of claims 12 to 14, further comprising an outer sleeve ( 23 ), between the throttle ring ( 14 ) and the outer sleeve ( 23 ) a shrink connection ( 80 ) is provided.