DE2205195A1 - Mechanical seal - Google Patents
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Description
Gleitringdichtung Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zum Abdichten von Medien und Stoffen an rotierenden zellen wobei die aus beständigem und elastischem Werkstoff gefertigten Sekundärdichtungen mit unterschiedlichen Der schnittsrofilen an ihrem äußeren Umfang Dichtwülste gewählter Anordnung aufweisen die zur Aufgabe haben, daß das auf Verschleiß des Gleitringpaares nachzustellende Dichtaggregat auch bei axialem spiel der Welle funktionssicher abdichtet.Mechanical seal The invention relates to a mechanical seal for Sealing of media and substances on rotating cells whereby the made of resistant and elastic material made secondary seals with different Der have sectional profiles on their outer circumference sealing beads of selected arrangement which have the task that the wear of the sliding ring pair to be readjusted Sealing unit seals functionally reliable even with axial play of the shaft.
bs sind eine Vielzahl von Gleitringdichtungen bekannt, bei denen die e Sekundärdichtungen aus den verschiedensten elastischen Elaterialien bestehen, die unterschiedliche Querschnittsprofile aufweisen. Eine dieser Konstruktionen zeigt, daß die elastischen Zwischenringe im unbelasteten Zustand eine quadratische Form aufweisen mit abgerundeten Ecken und eingedrückten Seiten, wobei symetrisch lappen entstehen. Die in Richtung der kegelförmigen Ringfläche angeordneten Lappen greifen in die konkaven Nuten des Halteringes und des Gleitringes derart ein, daß sie bei axialer Verschiebung der Maschinenteile aufeinander zu um ihre Achse und dabei rautenförmig deformiert werden.bs a variety of mechanical seals are known in which the e secondary seals consist of a wide variety of elastic materials, which have different cross-sectional profiles. One of these constructions shows that the elastic intermediate rings have a square shape in the unloaded state have rounded corners and indented sides, with symmetrical lobes develop. The tabs arranged in the direction of the conical annular surface grip into the concave grooves of the retaining ring and the sliding ring in such a way that they are at axial displacement of the machine parts towards each other around their axis and thereby diamond-shaped be deformed.
Eine weitere Ausführung zeigt einen elastischen Zwischenring, der im Querschnitt die Form eines schmalen Parallelogramms zeigt und in rechteckige Nuten des anliegenden Ringes greift sowie die schmalen Flächen des Parallelogramms auf ihrer ganzen Fläche anliegend in zylindrische Gegenflächen eingreifen. Weiter sind Gleitringdichtungen bekannt, wo in axiale Undichtheitswege saugende Dichtungen in Form von Rundringen aus Elastomeren und Teflon-ummantelten Guirni-iirandringen sowie Teflon-Keilringe eingebaut sind. Diese Gleitringdichtungen haben die Nachteile, daß diese eine mangelhafte Wärmeableitung an den Gleitringpaarungen aufweisen und störanfällig durch eingesetzte Dichtelemente aus Elastomeren sind. Die Störanfälligkeit ist darin begründet, daß alle Gummiqualitäten in Form von Rundringen und anderen konstruktiv ausgelegten Gestaltungen einer quellung und Verformung unterliegen, wodurch cis auf Verschleiß der Gleitringe mechanisch und hydraulisch nachzustellenden Teile der Dichtung oftmals blockiert werden. In unkontrollierbaren Betriebsfällen werden diese Sekundärdichtungen chemisch angegriffen und verursachen Ausfälle. Teflon-ummantelte Rundringe haben den Nachteil, daß nach einer unvermeidlichen Verformung des eingelegten Rundriges aus Gummiqualitöten an der Überlappung Dämpfe und Flüssigkeiten eindringen, diesen angreifen, wodurch Leckverluste und ebenfalls Ausfälle auftreten. Weitere Nachteile bestehen bei zahlreichen Dichtungen darin, daß bei Schwingungseinflüssen der Dichtspalt aufreißt.Another embodiment shows an elastic intermediate ring that shows in cross section the shape of a narrow parallelogram and in rectangular Grooves of the adjacent ring engages as well as the narrow surfaces of the parallelogram engage in cylindrical mating surfaces resting on their entire surface. Further mechanical seals are known where seals suck in axial leakage paths in the form of round rings made of elastomers and Teflon-coated guirni rings and Teflon wedge rings are installed. These mechanical seals have the disadvantages that these have inadequate heat dissipation at the sliding ring pairings and are susceptible to failure due to sealing elements made of elastomers. The susceptibility to failure is based on the fact that all rubber qualities in the form of round rings and other constructive designs are subject to swelling and deformation, as a result of which cis on wear of the slip rings to be readjusted mechanically and hydraulically Parts of the seal are often blocked. In uncontrollable operating cases these secondary seals are chemically attacked and cause failures. Teflon-coated Round rings have the disadvantage that after an inevitable deformation of the inserted Rounded parts made of rubber qualifiers at the overlap penetrate vapors and liquids, attack these, causing leakage losses and also failures. Further The disadvantages of numerous seals are that they are exposed to vibrations the sealing gap tears open.
Zweck der Erfindung ist es, die beschriebenen Mängel an Gleitringdichtungen zu beseitigen und damit einem dringenden Bedürfnis der Betreiber nachzukommen.The purpose of the invention is to remedy the described shortcomings in mechanical seals to be eliminated and thus to meet an urgent need of the operator.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitringdichtung zu entwickeln die mit Sekundärdichtelementen ausgestattet ist und sowohl als einfach als auc als doppeltwirkende Gleitringdichtung einsetzbar ist und eine hohe Eetriebszuverlässigkeit auch bei höheren Wärmegraden gewährleistet.The object of the invention is to develop a mechanical seal which is equipped with secondary sealing elements and both as simple and also as double-acting mechanical seal can be used and a high operating reliability guaranteed even at higher temperatures.
Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht, daß in den Ringnuten der Maschinenelemenete elastische Sehundärdichtungen angeordnet sind, die Nuten aufweisen, in die austauschbar, gegen einen sich im Querschnitt V-förmig öffnenden Federstahlring, vorgespannte endlose Schraubenfedern eingedrückt sind. Der Durchmesser der Schraubenfeder übersteigt die Breite der Nut, wobei der Nut ein Elastizitätsschlitz gewählter Tiefe nachgeordnet ist.According to the invention this is now achieved in that in the annular grooves the machine elements are arranged elastic secondary seals, the grooves have, in the interchangeable, against a V-shaped opening in cross-section Spring steel ring, pre-tensioned endless coil springs are pressed in. The diameter the coil spring exceeds the width of the groove, the groove having an elasticity slot is subordinate to the selected depth.
Eine Oberflächenvergrößerung des änderen Umfanges wird erzielt durch die Anordnung von Kühl- und Druckspalten einerseits zwischen Gleitringaufnahmering und Führungshülse sowie andererseits zwischen Gegenringeufnahme und Wellenhülse. Bei gleichartigen Sekundärdichtungsanordnungen in doppeltwirkenden Gleitringdichtungen en der Eroduktseite dieser Dichtungen ist antriebsseitig ein Gleitring aus Metalloxyd, dessen äußerer Schenkel in einem U-förmigen Teflonring dichtend lagert, angeordnet.A surface enlargement of the other circumference is achieved by the arrangement of cooling and pressure gaps on the one hand between the sliding ring receiving ring and guide sleeve and on the other hand between counter-ring seat and shaft sleeve. With similar secondary seal arrangements in double-acting Mechanical seals en the product side of these seals is on the drive side Sliding ring made of metal oxide, the outer leg of which is in a U-shaped Teflon ring sealingly stored, arranged.
Der Gleitring zeigt im Querschnittsprofil einen Austauschströmungskanal, von dem zur Gleitringseite Durchströmöffnungen in den Sperrflüssigkeitskreislauf führen.The cross-sectional profile of the sliding ring shows an exchange flow channel, from the through-flow openings to the seal ring side into the barrier fluid circuit to lead.
Durch die Wand des Dichtungsgehäuses ist ein Kühlmittelrohr geleitet, das vor den Durchströmöffnungen des Gleitringes mündet. Bei einen kreisförmigen Querschnittsprofil der Sekundärdichtung ist die Nut diagonal angeordnet, wobei beidseitig am Austritt der Nut Dichtwülste angeordnet sind und eine Austauschbarkeit dieser Dichtung gegen bekannte Rundringe gegeben ist. Eine Dichtung mit einer Rechteckform im Querschnitt zeigt an der äußeren stirnseitioen Begrenzung diagonal nach außen weisende Dichtwülste und auérdem in der horizontalen Ebene und nqdial nach innen angeordnete Dichtwülste.A coolant pipe is passed through the wall of the seal housing, which opens in front of the flow openings of the sliding ring. With a circular Cross-sectional profile of the secondary seal, the groove is arranged diagonally, with both sides Sealing beads are arranged at the outlet of the groove and they are interchangeable Seal against known round rings is given. A seal with a rectangular shape in cross-section points diagonally outward at the outer frontal boundary facing sealing beads and also in the horizontal plane and nqdial inwards arranged sealing beads.
In der horizontalen Ebene der Dichtung ist beidseitig eine Nut mit eingedrückter vorgespannter endloser Schraubenfeder angeordnet, wobei diese Dichtung gegen Dichtungen Liit quadratischen Querschnitt und kreisförmigen Querschnitt austauschbar ist. Ein im uerschnitt eine rechteckige Form aufweisender Dichtring zeigt rul der einen Stirnseite in horizontaler Ebene eine kegelförmige Ausnehmung, deren beide Schenkel radial nach außen und nach innen Dichtwülste aufeisen und der im Druckring gelagerte Dichtring auf einen an der Gegenringaufnahme angearbeiteten kegelförmigen Ansatz aufschiebbar ist und an Stelle des bekannten Feinsitses zwischen der Gegenringaufnahme und der Wellenhülse ein größeres Spiel gewählt ist.In the horizontal plane of the seal there is a groove on both sides depressed pre-tensioned endless helical spring arranged, this seal Interchangeable with seals Liit square cross-section and circular cross-section is. A sealing ring having a rectangular shape in cross section shows the rul one end face in the horizontal plane a conical recess, both of which Leg radially outwardly and inwardly iron sealing beads and the one in the pressure ring Sealing ring mounted on a conical one machined on the counter-ring seat Approach can be pushed on and instead of the known fine fit between the counter-ring mount and the shaft sleeve a larger game is selected.
Die Vorteile der Erfindung bestehen nun darin, daß gegenüber den bisher bekannten Gleitringdichtungen eine wesentliche Verbesserung in bezug auf das Standvermögen der Gleitringdichtung erzielt ist. Durch die Anordnung der erfindungsg.'emäßen Sekundärdichtungen mit eingelassenen, vorgespannten, endlosen Schraubenfedern1 die vorgesehenen Kühl- und Druckspalten zur verbesserten Abführung der Wärme aus den Gleitringen sowie gleichzeitigem Kompensieren des Betriebsdruckes und die Anordnung eines mit Innenkühlung ausgestatteten Gegengleitringes auf der Produktseite sowie die zum Einsatz gelangenden Werkstoffe gestatten nunmehr eine lange Betriebsdauer bei gleichzeitiger Förderung von Medien in hohem Temperaturbereich.The advantages of the invention are that over the previous known mechanical seals a significant improvement in terms of stability the mechanical seal is achieved. The arrangement of the according to the invention Secondary seals with embedded, pre-tensioned, endless coil springs1 die provided cooling and pressure gaps to improve the dissipation of heat from the Slip rings as well as simultaneous compensation of the operating pressure and the arrangement a counter-slip ring equipped with internal cooling on the product side and the materials used now allow a long service life with simultaneous pumping of media in a high temperature range.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Längsschnitt durch die einfachwirkende Gleitringdichtung Fig. 2: Längsschnitt durch die doppeltwirkende Gleitringdichtung Fig. 3: Querschnitt des PTFE-kreisförmigen Dichtringes nach Fig. 1 und 2 Fig, 4: Querschnitt des PTEE-rechteckigen Dichtringes nach Fig. 1 und 2 Fig. 5: Querschnitt des PTFE-rechteckigen Dichtringes nach Fig. 1 In Figur 1 ist in der oberen Hälfte der. Schnittzeichnung zwischen dem Gehäuseflansch 1 und der Führungshülse 2 der Rundformring 3 zum Abdichten angeordnet. Der Gleitringaufnahmering 4, in den der Gleitring 5 eingeschrumpft ist, gleitet aichtend am Flachfon-ildichtelement 6, das mittels einer Klemmscheibe 7 für die Abdichtung in der Laschinennut 8 in der Führungshülse 2 sitzt. Die Gruppenfedern 9 pressen über den Gleitringaufnahmering den Gleitring planparallel gegen den Gegengleitring 10, der in die Gegenringaufnahme 11 eingeschrumpft ist. Die Verdrehsicherheit ist durch die Stifte 12 gegeben. Auf der Welle 13 sitzt die Wellenhülse 14. In der Maschinennut 15 der Wellenliti'lse ist der Dichtring 16 angeordnet, der durch den angedrehten kegelförmigen Ansatz 17 an der Gegenringaufnahme 11 den Dichteffekt sichert, indem die Dichtwülste des Dichtringes innen gegen beide Seiten des Ansatzes 17 und die außen angeordneten Dichtvutlste auf die Wände der Maschinennut gepreßt werden. Auf Verdrehsicherheit sind die Stifte 18 angeordnet. Zur Kühlung bzw. Wärmeableitung ist zwischen dem Gleitringaufnahmering und der Führungshülse der Kühl- und Druckspalt 20 und zwischen der Gegenringaufnahme und der Wellenhülse 14 der Euhl- und Druckspalt 21 angeordnet, daß die Reibwärme von den Gleitringen übertragen und somit abgeleitet werden kann. Durch den weiterhin stirnseitig an den Gleitringpaaren geschaffenen Spalt 22 kann auch im Betrieb mit Medien wie beispielsweise Öl, die eine etwa 10-fache schlechtere Wärmeleitfähigkeit wie Wasser haben, die Reibwärme sicher abgeführt und die Gleitringe ebenfalls gekühlt werden, da die beaufschlagten Flächen 23 und 25 ebenfalls gekühlt werden können. Durch die besonders geschaffenen druckbeaufschlagten Flächen 19 und 25 am Gleitringaufnahmering 4 können durch die maximale Druckkompensierung mit einem bestmöglichen Dämpfungsfaktor hohe Betriebsdrücke sicher beherrscht werden, wenn im Anfahrmoment Druckstöße auftreten, im Dichtspalt oft betriebsbedingt die Dampfphase auftritt oder in der unterschiedlichsten Zusammensetzung von Produkten, mie in der Phenolsynthese im Betrieb bei 180°C schon Bestandteile bei 8000 den Siedepunkt erreichen und unter Umständen kavitationsähnliche Zustände im Dichtspalt verursachen. Der gleiche Scwingungsdämpfeffekt wird durch die druckbeaufschlagten Flächen 23 und 24 der Gegenringaufnahme 11, die den auftretenden Druck kompensieren, erzielt.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment The accompanying drawings show: Fig. 1: Longitudinal section through the single-acting mechanical seal Fig. 2: Longitudinal section through the double-acting Mechanical seal Fig. 3: Cross section of the PTFE circular sealing ring according to Fig. 1 and 2 Fig, 4: Cross-section of the PTEE rectangular sealing ring according to Figs. 1 and 2 FIG. 5: Cross section of the PTFE rectangular sealing ring according to FIG. 1 in FIG in the upper half of the. Sectional drawing between the housing flange 1 and the Guide sleeve 2 of the round shape ring 3 arranged for sealing. The slip ring receiving ring 4, into which the sliding ring 5 is shrunk, slides on the flat phone sealing element 6, which by means of a clamping washer 7 for sealing in the machine groove 8 in the guide sleeve 2 is seated. The group springs 9 press over the sliding ring receiving ring the sliding ring plane-parallel against the mating sliding ring 10, which is in the mating ring receptacle 11 is shrunk. The pins 12 provide security against rotation. on the Shaft 13 sits the shaft sleeve 14. In the machine groove 15 of the The sealing ring 16 is arranged on the shaft, which is formed by the turned-on conical Approach 17 on the mating ring receptacle 11 ensures the sealing effect by the sealing beads of the sealing ring inside against both sides of the extension 17 and the outside arranged Sealing material is pressed onto the walls of the machine groove. On anti-twist protection the pins 18 are arranged. For cooling or heat dissipation is between the Slide ring receiving ring and the guide sleeve of the cooling and pressure gap 20 and between the counter ring seat and the shaft sleeve 14 of the Euhl- and pressure gap 21 are arranged, that the frictional heat can be transferred from the slip rings and thus dissipated. Through the gap 22, which is also created on the face of the sliding ring pairs, can even in operation with media such as oil, which is about 10 times worse Have thermal conductivity like water, the frictional heat safely dissipated and the sliding rings are also cooled, since the acted upon surfaces 23 and 25 are also cooled can be. The specially created pressurized surfaces 19 and 25 on the sliding ring mounting ring 4 can be achieved by the maximum pressure compensation with a best possible damping factor high operating pressures can be safely controlled if Pressure surges occur at the start-up moment, and often the vapor phase in the sealing gap due to operational reasons occurs or in the most diverse composition of products, mie in the Phenol synthesis in operation at 180 ° C, components already reach boiling point at 8000 and possibly cause cavitation-like conditions in the sealing gap. Of the the same vibration damping effect is achieved by the pressurized surfaces 23 and 24 of the counter ring receptacle 11, which compensate for the pressure occurring, is achieved.
Nach Figur 2 zeigt die Schnittzeichnung die Dichtung nach Figur 1 in Tandemschaltung als doppeltwirkende Gleitringdichtung, wobei 26 die produktseitige und 27 die atmosphärenseitige Abdichtung darstellt.According to FIG. 2, the sectional drawing shows the seal according to FIG. 1 in tandem as a double-acting mechanical seal, with 26 being the product-side and Figure 27 illustrates the atmosphere side seal.
Der Einbauraum kann an der Produktseite so groß ausgeleSt werden, daß im Wechsel Medien und Stoffe gefahren werden können, die einerseits rein sind und andererseits polymersierende und kristallsierende Rückstände absetzen oder wo vereisande Stoffe wie solche Flüssiggas verursachen vor dem Anlauf iiiit eingebauten Heizelementen aufgetaut werden kunden. Ein weiterer Vorteil ist der, daß an die Gruppenbefederung 9 keine verschmutzenden Produktstoffe zur Vermeidung einer Blockierung der Federn herankommen können, da diese in der einfachwirkenden Dichtung in einer trockenen Zone liegen und in der doppeltwirkenden von kühlenden sauberen Sperrflüssigkeitskreislauf 28 auch nur an der Produktseite umspült werden.The installation space on the product side can be so large that that alternating media and substances can be run that are on the one hand pure and on the other hand polymerizing and crystallizing residues settle or where iced-up substances such as liquefied petroleum gas cause iiiit built-in gas before start-up Heating elements are defrosted by customers. Another advantage is that to the Group suspension 9 no polluting product substances to avoid blocking of the springs can come, as these in the single-acting seal in a dry zone and in the double-acting of cooling clean barrier fluid circuit 28 can only be washed around on the product side.
Der Gegengleitring 29 aus Ietalloxyd mit del Austauschströmungskanal 30 und den Durchströmöffnungen 31 ist auf der Wellenhülse 32 angeordnet und gegen Verdrehung mit Stiften 33 gesichert. Fur die Abdichtun6' er iiiihlflüssigkeit sitzt der äußere Schenkel in einem Teflon-U-Ring 34, der außen gegen Kaltfluß durch den Winkelring 35 und innen durch einen U-förmigen Einstich 36 an der Wellenhülse gesichert ist. Der Sicherungsring 37 vermeidet mit dem Winkelring 35 eine axiale Verschiebung.The counter slip ring 29 made of metal oxide with the exchange flow channel 30 and the throughflow openings 31 is arranged on the shaft sleeve 32 and against Rotation secured with pins 33. For the sealing there is a sealing fluid the outer leg in a Teflon U-ring 34, the outside against cold flow through the Angle ring 35 and secured inside by a U-shaped recess 36 on the shaft sleeve is. The locking ring 37 avoids an axial displacement with the angle ring 35.
Das Kühlmittelrohr 38 ist in der Bohrung 39 im Dichtungsgehäuse 40, bestehend aus 2 Teilen, befestigt. Der Hauptanschluß für den Sperrflüssigkeitskreislauf ist die Bohrung 41 und sitzt um 1800 versetzt im Dichtungsgehuse der Ablauf Die Bohrung 42 ist für die Kontrolle der Leckage angeordnet. Das Flachformdichtelement 16 dichtet das Drucklager und gleichzeitig das Rillenlager gegen das Eindringen der Sperrflüssigkeit ab. Stirnseitig ist die koirtplette Dichtung mit dem Flansch 43 abgeschlossen und sichert die Scheibendichtung 44 sowie 44 außen und das Flachformdichtelement 16 innen den Austritt von Schmierstoff.The coolant tube 38 is in the bore 39 in the seal housing 40, consisting of 2 parts, attached. The main connection for the barrier fluid circuit is the bore 41 and is offset by 1800 in the seal housing of the drain Bore 42 is arranged for the control of the leakage. The flat form sealing element 16 seals the thrust bearing and at the same time the groove bearing against penetration the barrier fluid. The front side is the complete seal with the flange 43 completed and secures the disk seal 44 and 44 on the outside and the flat-shaped sealing element 16 inside the leakage of lubricant.
Figur 3 zeigt im Querschnitt den Rundformring 3 mit den besonders gestalteten Dichtwülsten 3 a, die durch den Elastizitätsschlitz 3 c und die mit Vorspannung eingepreßte Schraubenfeder 3 b in der Nut 3 d den Rundformring flexibel gestaltet und die Dichtwülste fest an die Dicht stellen durch die 4-Punkte-Abdichtung preßt.Figure 3 shows the circular shape ring 3 with the particularly in cross section designed sealing beads 3 a, through the elasticity slot 3 c and with Pre-tensioned coil spring 3 b in the groove 3 d flexible the round shape ring designed and the sealing beads are firmly attached to the sealing thanks to the 4-point seal presses.
Wird der Rundformring mit der Nut 3 d und Schraubenfeder 3 b entgegen der Sperrflüssigkeit eingebaut, so wird durch den Sperrflüssigkeitsdruck der Dichteffekt erhöht, da die Dichtwülste 3 a fester an die Dichtflächen gepreßt worden.If the O-ring with the groove 3 d and coil spring 3 b opposed installed in the sealing liquid, the sealing effect is created by the sealing liquid pressure increased, since the sealing beads 3 a have been pressed more firmly against the sealing surfaces.
Im Querschnitt zeigt Figur 4 das Flachformdichtelement 6, welches 2 lastizitätsschlitze 6 f und eine 6-Punkte-Abdichtung mit den Dichtwülsten 6 a oben, seitlich 6 b in der Maschinennut hat und auf den Gleitringaufnahmering mit den Dichtwülsten 6 c eine doppelsichere Abdichtung mit dämpfender Wirkung besitzt, da die Schraubenfedern 6 d mit der entsprechenden Vorspannunb in den Dichtnuten 6 e die Dichtung auseinanderspreizen.In cross section, Figure 4 shows the flat-shaped sealing element 6, which 2 elasticity slots 6 f and a 6-point seal with the sealing beads 6 a above, on the side 6 b in the machine groove and on the sliding ring mounting ring with the sealing beads 6 c have a double-safe seal with a damping effect, because the coil springs 6 d with the corresponding preload in the sealing grooves 6 e Spread the seal apart.
In Figur 5 ist dor Dichtring 16 dargestellt. Durch den kegelförmigen Ansatz 17 werden über die Dichtwülste 16a die Dichtlip"en 16 b an die Maschinennutflächen angepreßt.In Figure 5, the sealing ring 16 is shown. Through the cone-shaped Approach 17, the sealing lips 16b are attached to the machine groove surfaces via the sealing beads 16a pressed on.
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Legal Events
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