DE2950445C2 - Mechanische Dichtung - Google Patents
Mechanische DichtungInfo
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- DE2950445C2 DE2950445C2 DE19792950445 DE2950445A DE2950445C2 DE 2950445 C2 DE2950445 C2 DE 2950445C2 DE 19792950445 DE19792950445 DE 19792950445 DE 2950445 A DE2950445 A DE 2950445A DE 2950445 C2 DE2950445 C2 DE 2950445C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3464—Mounting of the seal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
— daß der Halter (12) axial in dem Gehäuse (1)
beweglich ist,
— daß der Außendurchmesser des Halters (12) über dessen Länge abgesetzt ist,
— daß ar. dem größeren Außendurchmesser des Halters (12) eine dem Gleitring (3) zugewandte
Endfläche (i2b') angeordnet ist, auf die der innere Flüssigkeitsdruck (Pi) einwirkt,
— daß der Halter (12) an der dem Gleitring (3)
abgewandten Seite mit einer Endfläche (12') versehen ist, auf die der äußere Flüssigkeitsdruck
(P2) einwirkt,
— daß an der sich axial erstreckenden Außenfläche des Halters (12) auf beiden Seiten des jo
Absatzes O-Ringe(13,14) zwischen dem Halter (12) unc dem Gehäuse (1) angeordnet sind, die
einen mit einem Fntlüftu-'gskanal (16) versehenen
Raum (15) begrenzen,
— daß das Gehäuse (1) einen flansch (\a)aufweist
zur Abstützung des Halters (12), und
— daß die wirksamen Flächen der Endflächen {\2bf, XIc') derart zueinander abgestimmt sind,
daß der Halter (12) gegen den Flansch (IaJ des Gehäuses (1) gepreßt wird, wenn der innere
Druck (P\) höher wird als der äußere Druck (P2),
und daß der Halter (12) in Richtung zur Dichtfläche gepreßt wird, wenn der innere
Druck (P\) niedriger wird als der äußere Druck (i
Die Erfindung betrifft eine mechanische Dichtung zum Abdichten der Welle einer sich drehend' η
Maschine mit einem Gleitring, der Flüssigkeitsdicht und
fest an der Welle befestigt und in einem Gehäuse sitzt, mit einem axial beweglichen undrehbaren Gegenring,
der mit seiner Dichtfläche mit dem Gleitring zusammenwirkt und auf einem Halter unter Abdichtung mit einem
O-Ring gehalten ist, wobei eine Vorspannfeder den Ring in Richtung zu dem Sitzring vorspannt und eine
Anschlageinrichtung den Gegenring an einer Drehung gegenüber dem Gehäuse hindert.
Eine derartige Dichtung zeigt die DE-OS 15 25 535. Die zusammenwirkenden Gleitringe können dabei von
der inneren oder von der äußeren Flüssigkeit entsprechend den jeweiligen Druckverhältnissen aneinander
gepreßt werden. Der axial verschiebliche Halter ist 6S
wellenseitig angeordnet. Die von den Flüssigkeiten beaufschlagten Flächen sind jedoch nicht auf die
Druckdifferenz zwischen innerer und äußerer Flüssigkeit abgestimmt, was zur Folge hat, daß sich die
Beaufschlagung des Halters in der einen oder anderen Richtung den Druckverhältnissen nicht präzise anpassen
kann.
Bei stationär ausgeglichenen mechanischen Dichtungen kann, wenn der Druck der inneren Flüssigkeit (d. h.
der Druck der innerhalb der mechanischen Dichtung befindlichen Flüssigkeit) größer als der Druck der
äußeren Flüssigkeit (d. h. der Druck, der außerhalb der mechanischen Dichtung befindlichen Flüssigkeit) ist
eine zufriedenstellende Abdichtung aufrechterhalten werden. Wenn aber der Druck der äußeren Flüssigkeit
den Druck der inneren Flüssigkeit übersteigt, wird die Kraft, die die Dichtfläche eines undrehbaren Rings auf
die hiermit in Berührung stehende Dichtfläche eines an -Jer Welle befestigten sich drehenden Rings drückt,
niedriger als die Reaktion auf Grund des hydrodynamischen Drucks in einem Film zwischen den Dichtflächen,
so daß die Dichtflächen voneinander getrennt werden und Leckverluste auftreten.
Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gemacht, eine mechanische Dichtung zu schaffen, die cin
zuverlässiges Dichtungsverhalten erzielen und aufrechterhalten kann, unabhängig von der positiven oder
negativen Druckdifferenz zwischen der inneren und der äußeren Flüssigkeit, wie sie bei Kompressoren und
Pumpen auftreten kann.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angeführten
Merkmale gelöst Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird durch die vorgenommene Abstimmung
der wirksamen Flächen der einzelnen Bauteile der Dichtung erreicht, daß der Halter genau dann gegen den
Flansch des Gehäuses gepreßt wird, wenn der innere Druck höher wird als der äußere Druck und andererseits
wird der Halter genau dann in Richtung auf die Dichtfläche gepreßt, wenn der innere Druck niedriger
wird als der äußere Druck.
Die erfindungsgemäße Dichtung arbeitet besonders effektiv, wenn sie an einem VerdarnFfungsgasturboverdichter
für verflüssigtes Erdgas angewendet wird, bei dem der innere Gasdruck unmittelbar ansteigt, wenn die
Welle angehalten wird (der innere Gasdruck entspricht dem äußeren Flüssigkeitsdruck), weil dabei die Leckverluste
des verflüssigten Erdgases (entsprechend der äußeren Flüssigkeit) tatsächlich verhindert werden
können.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen mechanischen Dichtung dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mechanische Dichtung nach dem Stand der Technik;
Fig.2 und 3 Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs der Dichtung von Fig. 1;
F i g. 4 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer mechanischen Dichtung nach der
Erfindung;
Fig.5 eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen der Druckdifferenz zwischen der inneren und der äußeren Flüssigkeit und der Dichtungskraft oder
Dichtungsleistung, die durch die mechanische Dichtung nach der Erfindung erzielbar ist;
F i g. 6 eine der F i g. 4 ähnliche Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der mechanischen Dichtung
nach der Erfindung.
Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird in Verbindung mit F i g. 1 bis 3 eine bisherige
mechanische Dichtung beschrieben, um deren Probleme
speziell und deutlich aufzuzeigen. Die mechanische Dichtung nach Fig. 1 ist eine sogenannte stationär
ausgeglichene Dichtung, bei der ein axiai beweglicher Gegenring 4 an einem Gehäuse 1 befestigt ist, wobei
folgende Teile vorhanden sind: Das Gehäuse 1, eine Welle 2, ein fest an der Welle 2 befestigter Gleitring 3,
der axial bewegliche Gegenring 4, der unter Bildung von Dichtflächen 5 mit dem Gleitring 3 zusammenarbeitet
und axial beweglich auf einem Halter 6 angeordnet ist, eine zwischen dem Halter 6 und einer ringförmigen ι ο
Außenfläche des Gegenrings 4 eingespannte Vorspannfeder 7. die normalerweise den Gegenring 4 gegen den
Gleitring 3 vorspannt, ein Anschlagstift 8, der in hiermit in Eingriff stehende, in den Halter 6 und den Gegenring
4 gebohrte Zapfenlöcher eingesetzt ist, um eine Drehung des Ringes um die Achse der Welle zu
verhindern, und eine Nebendichtung oder einen O-Ring 9 zwischen dem Gegenring 4 und dem Halter 6.
Die mechanische Dichtung der beschriebenen Art wirkt nur dann, wenn der Druck P\ der inneren
Flüssigkeit 10 größer als der Druck P2 der äußeren
Flüssigkeit 11 ist, was im einzelnen im folgenden in Verbindung mit Fig.2 beschrieben wird. Der Außendurchmesser
do und der Innendurchmesser d,- der
Dichtfläche 5 und der Innendurchmesser ds der ringförmigen Außenfläche des beweglichen Gegenrings
4 werden so bestimmt, daß die Gleichung (1) erfüllt ist, da der Druck der inneren Flüssigkeit 10 auf eine große
Höhe ansteigt
Ff+FS>F„ (1)
Fr
F5
Fh
die auf Grund des Drucks der inneren Flüssigkeit auf den beweglichen Gegenring
wirkende Kraft;
die auf die ringförmige äußere Endfläche des Gegenrings 4 wirkende Kraft der Vorspannfeder/;
die Reaktion auf Grund des hydrodynamisehen Drucks im Film, der durch die in die
Dichtfläche 5 gedrückte innere Flüssigkeit gebildet wird.
Wenn die obige Bedingung (1) erfüllt ist, tritt selbst
bei hohen Drücken keine innere Flüsigkeit 10 durch die Dichtflächen 5 in den Kanal der äußeren Flüssigkeit 11.
Wenn aber der Druck P\ der inneren Flüssigkeit 10 unter dem Druck P2 der äußeren Flüssigkeit 11 abfällt,
ändern sich die Kräfte /ynnd Fh in die Kräfte F/ bzw. Fh',
vgl. - F i g. 3, wobei die Folgende Beziehung oder Bedingung eingehalten wird:
sehen Dichtung nach der Erfindung zeigt einen axial beweglichen Gegenring 4, der mit einem Gleitring 3
zusammenwirkt und Dichtflächen 5 aufweist Er ist auf einen Halter 12 mit einer dazwischen angeordneten
Nebendichtung oder einem O-Ring 9 aufgepaßt Ein Anschlagstift 8 ist in Bohrungen eingesetzt, die in die
ringförmige äußere Endfläche des Gegenrings 4 und die ringförmige innere Endfläche des Halters 12 gebohrt
sind, so daß die Drehung des Gegenrings um die Achse der Welle verhindert wird, jedoch die axiale Bewegung
des Gegenrings 4 zugelassen wird. Eine Vorspannfeder 7 ist zwischen dem Gegenring 4 und dem Halter 12
eingespannt
Der Halter 12 enthält einen einen verringerten Durchmesser aufweisenden inneren Teil 12a, auf dem
der Gegenring 4 aufgepaßt ist, einen einen vergrößerten Durchmesser aufweisenden Zwischenteil 126, dessen
Umfangsfläche in enge Berührung mit der inneren Wandfläche des Gehäuses 1 mit einem dazwischen
angeordneten O-Ring steht und einen einen verringerten Durchmesser aufweisenden äußeiin Teil 12c; dessen
Umfangsfläche in enger Berührung mk der inneren Wandfläche des Gehäuses 1 mit einem dazwischen
angeordneten O-Ring 14 steht, wobei die ringförmige Endfläche 12C" des Teils 12c an einem ringförmigen
Flansch la des Gehäuses 1 anstößt Zur Verhinderung der Drehung des Halters 12 ist ein Anschlagstift 17 in
Bohrungen eingesetzt, die in die Endfläche 12c bzw. den Flansch 1 a eingesetzt ist.
Eine ringförmige innere Endfläche \2b' des Zwischenteils 126 wird mit dem Druck P\ der inneren
Flüssigkeit 10 beaufschlagt, während die Endfläche 12c" mit dem Druck P2 der äußeren Flüssigkeit 11
beaufschlagt wird. Wenn der Druck P\ der inneren Flüssigkeit 10 größer als der Druck P2 der äußeren
Flüssigkeit 11 ist wird die Endfläche \2d auf den Flansch la gedrückt Ein Raum 15 zwischen dem Teil
126, dem Teil 12c und dem Gehäuse 1 wird durch die O-Ringe 12 und 14 gegen die innere Flüssigkeit 10 und
die äußere Flüssigkeit 11 abgedichtet und steht über einen durch das Gehäuse 1 hindurch ausgebildeten
Entluftungskanal 16 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung. Anderenfalls würde die Luft in diesem
Raum 15 eingefangen sein, so daß die axiale Bewegung des Halters nicht stattfinden könnte.
Die Außendurchmesser D1, D\ und D2 des Teils 12a,
des Teils 126 bzw. des Teils 12c sowie die Drücke P\ und P2 der inneren Flüssigkeit 10 bzw. der äußeren
Flüssigkeit 11 müssen den folgenden Beziehungen genügen:
F! +
(2)
Das heißt, die Dichtkraft (F/+ F5) wird kleiner als die
auf die Dichtfläche 5 des Gegenrings 4 wirkende Reaktion Fh, so daß die Dichtkräfte 5 voneinander
getrennt werden. Als Ergebnis tritt die äußere Flüssigkeit durch den vergrößerten Spalt zwischen den
Dichtflächen 5 in den Kanal der inneren Flüssigkeit 10. Wenn somit der Druck P\ der inneren Flüssigkeit 10
unter dem Druck P2 der äußeren Flüssigkeit 11 abfällt
fällt die mechanische Dichtung aus. Zur Überwindung dieses Problems wurde vorgeschlagen, die Stärke F, der
Vorspannfeder 7 zu erhöhen, jedoch mit dem Ergebnis, daß die Gesamtdicht!;raft Fr+F, zu hoch ansteigt und
die Dichtfläche 5 beschädigt.
Die in F i g. 4 dargestellte Ausführung der mechani-
W^.nn P1 >
P2 (D) - D)) P1
> (Dj - D)) P2. (3)
55 Wenn P, < P2^-(D) - D])
-f(D\ -D))P2.
(4)
(4)
Bei der Ausführungsform von F i g. 4 haben der Teil 126 und der Teil 12c unterschiedliche Außendurchmesser
D\ bzw. D2, können aber auch dieselben Durchmesser
aufweisen. Das heißt, der Halter 12 kann aus dem Teil 12a und dem Teil 126 bestehen.
Wenn der negative Druck auf die mechanische Dichtung wirkt, d. h. wenn Pi
< Pi, muß die auf die Dichtflächen 5 wirkende Reaktion Fh in Betracht
gezogen weiden, so daß die folgende Beziehung oder Bedingung erfüllt sein muß:
(5)
Der Außendurchmesser Di des Teils 12c des Halters
muß so bestimmt sein, daß nicht nur die Beziehung Di < Di, sondern auch die Beziehung (5) erfüllt ist. m
Die Dichtleistung der mechanischen Dichtung nach der Erfindung wird in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben.
Über der Abszisse ist die Druckdifferenz AP ( = Pi - Pi) aufgetragen. AP ist positiv, wenn der Druck
P1 der inneren Flüssigkeit größer als der Druck P2 der π
äußeren Flüssigkeit ist, ist aber negativ, wenn der Druck Pi der äußeren Flüssigkeit größer als der Druck P, der
inneren Flüssigkeit ist. Über der Ordinate ist die Dichtkraft oder Dichtleistung S aufgetragen, die positv
ist. wenn die Dichtflachen 5 aufeinandergedrückt sind, _>n
wodurch eine flüssigkeitsdichte Dichtung erzielt werden kann, die aber negativ ist, wenn die Dichtflächen
voneinander getrennt sind, was Leckverluste ergibt.
Gernäß F i g. 5 gibt der Linienabschnitt A die
Dichtkraft oder Dichtleistung an, wenn AP positiv ist, :\
während der Linienabschnitt B die Dichtkraft oder Dichtleistung angibt, wenn 4P negativ, jedoch verhältnismäßig
klein ist. Längs des Linienabschnitts B wird die Dichtung hauptsächlich durch die Kraft F, der Vorspannleder
7 aufrechterhalten. Längs des Linienab- j<> Schnitts Chält der Halter 12 hauptsächlich die Dichtung
zwischen den Dichtflächen 5 des Gleitrings 3 und dem Gegenring 4 aufrecht. Gemäß F i g. 5 schneidet der für
die Dichtung kennzeichnende Linienabschnitt C die JP-Achse bei X, kann aber so versetzt sein, daß er den j-,
Linienabschnitt B bei X schneidet, was durch die gestrichelte Linie C" dargestellt ist.
Der Betrieb der mechanischen Dichtung bei der obigen Konstruktion wird im einzelnen in Verbindung
mit Fig. 5 und 6 beschrieben. Wenn der Druck P\ der
inneren Flüssigkeit größer als der Druck Pi der äußeren
Flüssigkeit ist, wird der Halter 12 so beaufschlagt, daß er sich nach links bewegt, und wird auf den Flansch la des
Gehäuses 1 gedruckt, vgl. F i g. 4. Gemäß F i g. 2 beaufschlagt die kombinierte Kraft aus der Federkraft
F, und der Kraft Fr, die die innere Flüssigkeit 10 auf die
ringförmige Außenfläche des Halters ausübt, die Dichtfläche 5 des Rings 4 auf die Dichtfläche 5 des
Dichtrings 3 gegen die Reaktion Fh auf Grund des
hydrodynamischen Drucks iin /wischen den Dichtflächen 5 gebildeten Druck. Wenn die Druckdifferenz AP
ansteigt, erhöht sich die Dichtkraft S, was durch den Linienabschnitt A in F i g. 5 angegeben ist.
Wenn die Druckdifferenz Δ Ρ negativ wird, aber nicht
so groß ist, fällt die Dichtkraft nicht plötzlich ab. was durch den Linienabschnitt B in F i g. 5 angegeben ist, so
daß sich keine Leckverluste ergeben.
Wenn die negative Druckdifferenz AP ansteigt und
den Puakt A"erreicht, beaufschlagt der auf die Endfläche
\2d des Malters 12 wirkende Druck P1 den Halter 12
derart, daß er sich gemäß Fig. 6 vom Flansch la des
Gehäuses 1 weg nach rechts bewegt, so daß die Endfläche 126' des Halters derart beaufschlagt wird, daß
sie an der ringförmigen äußeren Endfläche des Gegenrings 4 anstößt, wodurch die Vorspannfeder 7
zusammengedrückt wird. Der Gegenring 4 wird seinerseits auf den Gleitring 3 gedrückt, so daß die
Dichtung aufrechterhalten werden kann. In diesem Fall nimmt mit der Zunahme des Drucks Pi der äußeren
Flüssigkeit die Dichtkraft 5 zu, was durch den Linienabschnitt Cin F i g. 5 dargestellt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Mechanische Dichtung zum Abdichten der Welle einer sich drehenden Maschine mit einem Gleitring, der flüssigkeitsdicht und fest an der Welle befestigt ist und in einem Gehäuse sitzt, mit einem Axial beweglichen undrehbaren Gegenring, der mit seiner Dichtfläche mit dem Gleitring zusammenwirkt und auf einem Halter unter Abdichtung mit einem O-Ring gehalten ist, wobei eine Vorspannfeder den Ring in Richtung zu dem Sitzring vorspannt und eine Anschlageinrichtung den Gegenring an einer Drehung gegenüber dem Gehäuse hindert, dadurch gekennzeichnet,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792950445 DE2950445C2 (de) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Mechanische Dichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792950445 DE2950445C2 (de) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Mechanische Dichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2950445A1 DE2950445A1 (de) | 1981-06-19 |
DE2950445C2 true DE2950445C2 (de) | 1982-09-30 |
Family
ID=6088548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792950445 Expired DE2950445C2 (de) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Mechanische Dichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2950445C2 (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2514456A1 (fr) * | 1981-10-09 | 1983-04-15 | Hotchkiss Brandt Sogeme | Garniture frottante assurant l'etancheite d'une sortie d'arbre tournant |
EP0840044A4 (de) * | 1996-02-23 | 1999-06-09 | Tomoichiro Iwane | Mechanische abdichtung |
US5772396A (en) * | 1996-05-15 | 1998-06-30 | Environamics Corporation | Pump having flush system for seal arrangement |
US6468028B1 (en) | 1999-10-27 | 2002-10-22 | Environamics Corporation | Vertical pump with oil lubricant; C-seal for pump; and pump with threaded shaft position adjustment |
DE102010033647B4 (de) * | 2010-08-06 | 2021-08-05 | Stasskol Gmbh | Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium und Verfahren zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1148915A (en) * | 1965-07-28 | 1969-04-16 | Bristol Siddeley Engines Ltd | Seals between relatively rotatable parts |
-
1979
- 1979-12-14 DE DE19792950445 patent/DE2950445C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2950445A1 (de) | 1981-06-19 |
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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