Gleitring-Dichtungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Gleitring-Dichtungsvor- richtung zur Abdichtung einer Welle gegenüber einem Abschlusselement, in Bezug auf welches die Welle rotiert, mit vier Gleitringen, die paarweise aufeinander gleitend zwei Gleitdichtungen bilden, zwischen denen sich eine Kühl- und Sperrflüssigkeit befindet. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind die beiden Gleitdichtungen axial in Bezug aufeinander versetzt. Dies ergibt eine relativ grosse axiale Baulänge, die für gewisse Anwendung der Vorrichtung, z.
B. bei Rührwer ken, nachteilig ist. Ferner hat die bekannte Vorrichtung auch den Nachteil, ein relativ grosses Gehäuse zur Unterbringung der Gleitringe aufzuweisen, und dass Material und Bearbeitung der Vorrichtung ziemlich teuer sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung, welche die Behebung dieser Nachteile anstrebt, zeichnet sich dem gegenüber dadurch aus, dass zwei Flanschen vorgesehen sind, von denen der erste an dem Abschlusselement und der zweite an der Welle befestigt ist, und dass die beiden Flanschen zwei einander gegenüberliegende Ringnuten aufweisen, in denen je zwei koaxiale Gleitringe schwim mend gelagert sind, wobei jeder dieser Ringe durch Federn gegen den ihm gegenüberliegenden Ring ge drückt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist: Fig. 1 ein Schnitt durch eine Dichtungsvorrichtung gemäss Linie 1-I von Fig. 2; Fig: 2 eine Draufsicht auf diese Vorrichtung; und - Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anwen dung derselben.
Die dargestellte Dichtungsvorrichtung 1 dient zur Abdichtung einer Welle 2 in Bezug auf den Rand 3 einer in einem Abschlusselement 4 vorgesehenen Öffnung 5. Das -Abschlusselement kann z. B. gemäss Fig. 3 ein auf einem Rührwerkbehälter 6 angebrachter Deckel 4 sein. Die Welle 2 ist innerhalb des Behälters 6 mit einem Rührorgan 7 versehen und ausserhalb desselben in zwei Lagern 8 und 9 gelagert, die an einem Rahmen 10 befestigt sind, der seinerseits am Behälter 6 angebracht ist. Die Antriebsvorrichtung für die Rührwerkwelle 2 ist in Fig. 3 weggelassen, die lediglich eine mögliche Anwendung der Dichtungsvorrichtung 1 veranschauli chen soll.
Dieselbe dient dazu, ein Austreten von Dämpfen aus dem Behälter 6 zu verhindern, in dem z. B. eine heisse Flüssigkeit umgerührt wird.
Die Dichtungsvorrichtung 1 umfasst einen ersten Flansch 11, der eine Bohrung 12 aufweist, deren Durchmesser etwas grösser ist als derjenige der durch sie hindurchgehenden Welle 2. Der Flansch 11 weist einen Kranz von Löchern 13 auf, die zur Aufnahme nicht dargestellter Schrauben dienen, mit denen der Flansch 11 unter Zwischenlage einer flachen Ringdichtung 14 auf dem Element 4 befestigt wird. Ein zweiter Flansch 15 ist dagegen in Bezug auf die Welle 2 nicht drehbar und gegen dieselbe durch O-Ringe 16 abgedichtet, die in Ringnuten 17 dieses Flansches 15 liegen.
Um eine Drehung des Flansches 15 in Bezug auf die Welle 2 zu verhindern, ist auf letzterer ein Klemmring 18 aufge bracht, aus dessen am Flansch 15 anliegender Stirnflä che 19 ein Mitnehmer 20 vorragt, der in eine Ausneh- mung 21 dieses Flansches 15 eingreift. Der Klemmring 18 weist einen radialen Schlitz 22 auf, dessen Breite mittels einer Klemmschraube 23 verkleinert werden kann, um den Ring 18 auf der Welle 2 festzuklemmen.
Der Flansch 11 weist auf seiner dem Flansch 15 ge genüberliegenden Seite eine Ringnut 23 auf, in welcher zwei koaxiale Gleitringe 24, bzw. 25, angeordnet sind, die jedoch teilweise aus der Nut 23 vorragen. Die Gleitringe 24 und 25 werden durch vom Nutengrund 26 vorragende Mitnehmer 27 und 28 verhindert, sich- relativ zum Flansch 11 zu drehen. Die Gleitringe 24 und 25 weisen je einen Kranz von nur in Fig. 1 dargestellten Löchern 29 und 30 auf, denen Löcher 31 und 32 im Flansch 11 gegenüber liegen. In den Löchern 29 und 31 bzw. 30 und 32 sind Schraubenfedern 33 und 34 angeordnet, welche die Gleitringe 24 und 25 gegen Gleitringe 35 und 36 drücken, die in gleicher Weise in einer Ringnut 37 des Flansches 15 angeordnet sind.
Mitnehmer 38 und 39 verhindern eine Relativdrehung der Gleitringe 35 und 36 gegenüber dem Flansch 15 und Schraubenfedern 40 und 41 drücken die Gleitringe 35 und 36 auf die Gleitringe 24 und 25.
Die Gleitflächen 42 und 43 zwischen den rotieren den Gleitringen 35 und 36 und den stationären Gleitrin- gen 24 und 25 sind die primären Dichtungsflächen der Dichtungsvorrichtung 1. O-Ringe 44 und 45, welche die Gleitringe 24 und 25 gegenüber dem Flansch 11 ab dichten, und O-Ringe 46 und 47, welche die Gleitringe 35 und 36 gegenüber dem Flansch 15 abdichten, wer den ebenso wie die O-Ringe 16 und die Flachdichtung 3 im vorliegenden Zusammenhang als Sekundärdichtun gen bezeichnet, da sie sich zwischen relativ zueinander unbeweglichen Teilen befinden. Die ringförmigen Gleit flächen 42 und 43 erstrecken sich nicht über die ganze Stirnflächen der Gleitringe 24 und 25, bzw. 35 und 36, indem letztere, wie ersichtlich, kleine Schultern aufwei sen.
Durch den zwischen den inneren Gleitringen 24 und 35 einerseits und den äusseren Gleitringen 25 und 36 befindlichen Ringraum 48 fliesst eine Kühlflüssigkeit, die durch eine im stationären Flansch 11 vorgesehene, radiale Bohrung 49 zugeführt wird, welche mit einem Anschluss-Innengewinde 50 versehen ist. Die Bohrung 49 steht über einen zwischen den Gleitringen 24 und 25 und dem Nutengrund 26 vorhandenen Ringspalt 51 mit dem Ringraum 48 in Verbindung.
Im Rimgraum 48 ist ein am stationären Flansch 11 befestigtes Rohr 52 untergebracht, das einen zwischen den Gleitringen 35 und 36 und dem Grund der Ringnut Ringnut 37 vorhandenen Ringspalt 53 mit einer radialen Bohrung 54 verbindet, die in eine kurze axiale Bohrung 55 übergeht, welche mit einem Anschluss-Innengewinde 56 versehen ist. Die Kühlflüssigkeit, die auf dem Wege 49, 51, 48, 53, 52, 54, 55 durch die Vorrichtung gepumpt wird, verhindert durch Überdruck gegenüber dem Inne ren des Behälters 6, dass Dämpfe zur äusseren primären Gleitdichtung 43 gelangen, dient also auch als Sperrflüs sigkeit.
Für den Fall, dass die Sekundärdichtungen 45 und 47 sowie die Gleitdichtung 43 ein Lecken der Kühlflüs sigkeit nicht absolut verhindern, ist auf dem Flansch 11 ein Auffangring 57 für die Leckflüssigkeit auf nicht nä her dargestellte Weise befestigt, der mit einer Ablauflei tung 58 verbunden ist. Um bei der Montage den richtigen axialen Abstand der Flanschen 11 und 15 voneinander zu gewährleisten, sind vier um je 90 gegeneinander versetzte, axial gerichtete Gewindebolzen 59 am Flansch 15 angebracht, auf denen je ein rohrför- miger Distanzhalter 60 aufgeschoben ist.
Zwischen dem Distanzhalter 60 und einer Mutter 61 ist ein Halteplätt chen 62 festgeklemmt, das auf seiner der Welle 2 zugewendeten Seite durch eine kreisbogenförmige Kante 63 begrenzt ist und in eine Ringnut 64 eingreift, die im rotierenden Flansch 15 vorgesehen ist. Nach der Monta ge werden mindestens die Halteplättchen 62 entfernt, gegebenenfalls aber auch die Teile 59-61. Selbst verständlich können die Teile 59 und 60 auch durch einen Bolzen ersetzt werden, der an seinen Enden mit Gewindezapfen versehen ist.
Die beschriebene Dichtungsvorrichtung 1 weist eine relativ geringe axiale Baulänge, auf, was bei der in Fig. 3 gezeigten Anwendung den Vorteil bietet, dass die beiden Lager 8 und 9 bei gleicher Länge der Welle 2 einen grösseren Abstand voneinander haben können als bei grösserer axialer Baulänge; dieser grössere Abstand der Lager 8 und 9 kommt der Stabilität der Welle 2 im Inne ren des Behälters 6 zugute. Ferner sind alle Teile der Vorrichtung 1 auf relativ sehr einfache Weise herstell- bar, wobei insbesondere keine relativ teuren Gehäuse zum Unterbringen der Gleitringe 24, 25 und 35, 36 notwendig sind.
Wenn aus irgend einem Grund die Zufuhr von Kühl- und Sperrflüssigkeit unterbleibt, so bleibt der Ringraum 48 doch voll Flüssigkeit, da dann das normalerweise als Überlauf dienende obere Ende des Rohres 52 die Flüssigkeit zurückhält. Infolgedessen ist stets Sperrflüssigkeit zwischen den Gleitflächendichtun- gen 42 und 43 vorhanden.
Für die Gleitringe 24, 25, 35 und 36 können die verschiedensten Materialien benützt werden, z. B. Metal le, Kunststoffe, Kohle oder Keramik. Die Gleitringe 24 und 25 bestehen vorzugsweise aus einem anderen Mate rial als die Gleitringe 35 und 36, wie in Fig. 1 durch die verschiedene Schraffen angedeutet ist. Da auch die 0- Ringe 44-47 kleine seitliche Ausrichtbewegungen der Gleitringe gestatten, sind dieselben allseitig beweglich, d. h. schwimmend in den Nuten 23 und 37 der Flan schen 11 und 15 gelagert.
Dadurch wird auch dann eine ausgezeichnete Ausrichtung dieser Gleitringe aufeinan der gewährleistet, wenn die Welle 2 und der stationäre Flansch 11 nicht ganz genau miteinander fluchten, und zwar sowohl bei der Montage als auch im Betrieb.
Sliding ring sealing device The invention relates to a sliding ring sealing device for sealing a shaft against a closing element, with respect to which the shaft rotates, with four sliding rings that slide in pairs to form two sliding seals, between which there is a cooling and barrier fluid. In a known device of this type, the two sliding seals are axially offset with respect to one another. This results in a relatively large overall axial length, which is necessary for certain applications of the device, e.g.
B. at Rührwer ken is disadvantageous. Furthermore, the known device also has the disadvantage of having a relatively large housing for accommodating the sliding rings, and that the material and processing of the device are quite expensive.
The device according to the invention, which seeks to remedy these disadvantages, is characterized by the fact that two flanges are provided, the first of which is attached to the closing element and the second to the shaft, and that the two flanges are two opposite one another Have annular grooves, in each of which two coaxial slip rings are stored schwim mend, each of these rings is pressed by springs against the ring opposite it ge.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. It is: FIG. 1 a section through a sealing device according to line 1-I of FIG. 2; Fig. 2 is a plan view of this device; and FIG. 3 is a schematic representation of an application of the same.
The sealing device 1 shown serves to seal a shaft 2 with respect to the edge 3 of an opening 5 provided in a closing element 4. B. according to FIG. 3, a lid 4 attached to an agitator container 6. The shaft 2 is provided with a stirring element 7 inside the container 6 and is mounted outside the same in two bearings 8 and 9 which are fastened to a frame 10 which in turn is attached to the container 6. The drive device for the agitator shaft 2 is omitted in Fig. 3, which is only intended to show one possible application of the sealing device 1.
The same serves to prevent the escape of vapors from the container 6, in which, for. B. a hot liquid is stirred.
The sealing device 1 comprises a first flange 11 which has a bore 12, the diameter of which is slightly larger than that of the shaft 2 passing through it. The flange 11 has a ring of holes 13 which are used to receive screws, not shown, with which the flange 11 is attached to the element 4 with a flat ring seal 14 in between. A second flange 15, on the other hand, cannot rotate with respect to the shaft 2 and is sealed against the same by O-rings 16 which are located in annular grooves 17 of this flange 15.
In order to prevent the flange 15 from rotating with respect to the shaft 2, a clamping ring 18 is placed on the latter, from the end face 19 of which protrudes against the flange 15, a driver 20 which engages in a recess 21 of this flange 15. The clamping ring 18 has a radial slot 22, the width of which can be reduced by means of a clamping screw 23 in order to clamp the ring 18 on the shaft 2.
The flange 11 has on its opposite side of the flange 15 ge an annular groove 23 in which two coaxial sliding rings 24 and 25 are arranged, which, however, partially protrude from the groove 23. The sliding rings 24 and 25 are prevented from rotating relative to the flange 11 by drivers 27 and 28 projecting from the groove base 26. The sliding rings 24 and 25 each have a ring of holes 29 and 30, which are shown only in FIG. 1 and opposite which holes 31 and 32 in the flange 11. In the holes 29 and 31 or 30 and 32, coil springs 33 and 34 are arranged, which press the sliding rings 24 and 25 against sliding rings 35 and 36, which are arranged in the same way in an annular groove 37 of the flange 15.
Carriers 38 and 39 prevent a relative rotation of the sliding rings 35 and 36 with respect to the flange 15 and coil springs 40 and 41 press the sliding rings 35 and 36 onto the sliding rings 24 and 25.
The sliding surfaces 42 and 43 between the rotating sliding rings 35 and 36 and the stationary sliding rings 24 and 25 are the primary sealing surfaces of the sealing device 1. O-rings 44 and 45, which seal the sliding rings 24 and 25 against the flange 11, and O-rings 46 and 47, which seal the sliding rings 35 and 36 against the flange 15, who as well as the O-rings 16 and the flat seal 3 in the present context as secondary seals, because they are located between relatively immovable parts . The annular sliding surfaces 42 and 43 do not extend over the entire end faces of the sliding rings 24 and 25, or 35 and 36, by the latter, as can be seen, aufwei sen small shoulders.
A cooling liquid flows through the annular space 48 located between the inner sliding rings 24 and 35 on the one hand and the outer sliding rings 25 and 36 and is supplied through a radial bore 49 provided in the stationary flange 11, which is provided with an internal connection thread 50. The bore 49 is in communication with the annular space 48 via an annular gap 51 present between the sliding rings 24 and 25 and the groove base 26.
In the rim space 48, a tube 52 fastened to the stationary flange 11 is accommodated, which connects an annular gap 53 present between the sliding rings 35 and 36 and the base of the annular groove 37 with a radial bore 54 which merges into a short axial bore 55 which is connected to a connection internal thread 56 is provided. The cooling liquid, which is pumped through the device on the path 49, 51, 48, 53, 52, 54, 55, prevents vapors from reaching the outer primary sliding seal 43 due to excess pressure in relation to the interior of the container 6, thus also serving as a Barrier fluid.
In the event that the secondary seals 45 and 47 and the sliding seal 43 do not absolutely prevent the cooling fluid from leaking, a collecting ring 57 for the leakage fluid is attached to the flange 11 in a manner not shown, which is connected to a drain line 58 . In order to ensure the correct axial spacing of the flanges 11 and 15 from one another during assembly, four axially directed threaded bolts 59 offset by 90 relative to one another are attached to the flange 15, on each of which a tubular spacer 60 is pushed.
Between the spacer 60 and a nut 61 a Halteplätt Chen 62 is clamped, which is limited on its side facing the shaft 2 by an arcuate edge 63 and engages in an annular groove 64 which is provided in the rotating flange 15. After Monta ge, at least the retaining plates 62 are removed, but possibly also the parts 59-61. Of course, the parts 59 and 60 can also be replaced by a bolt which is provided with threaded pins at its ends.
The sealing device 1 described has a relatively short overall axial length, which in the application shown in FIG. 3 has the advantage that the two bearings 8 and 9 can have a greater distance from one another with the same length of the shaft 2 than with a greater axial overall length ; this greater distance between the bearings 8 and 9 is beneficial to the stability of the shaft 2 in the interior of the container 6. Furthermore, all parts of the device 1 can be manufactured in a relatively very simple manner, with in particular no relatively expensive housings being necessary for accommodating the sliding rings 24, 25 and 35, 36.
If, for whatever reason, the supply of cooling and sealing liquid does not take place, the annular space 48 remains full of liquid, since the upper end of the pipe 52, which is normally used as an overflow, then holds back the liquid. As a result, barrier fluid is always present between the sliding surface seals 42 and 43.
A wide variety of materials can be used for the sliding rings 24, 25, 35 and 36, e.g. B. Metal le, plastics, carbon or ceramics. The sliding rings 24 and 25 are preferably made of a different mate rial than the sliding rings 35 and 36, as indicated in Fig. 1 by the various hatches. Since the O-rings 44-47 also allow small lateral alignment movements of the sliding rings, they can be moved in all directions, i. H. floating in the grooves 23 and 37 of the flan's 11 and 15 stored.
As a result, an excellent alignment of these sliding rings on one another is ensured even if the shaft 2 and the stationary flange 11 are not exactly aligned with one another, both during assembly and during operation.