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PATENTANSPRÜCHE
1. Gleitringdichtung zur Abdichtung einer rotierenden Welle gegenüber einem stationären Abschlussorgan, mit zwei schwimmend gelagerten, aufeinander gleitenden Dichtelementen, die aus je zwei koaxialen, durch Ringräume voneinander getrennten Gleitringen bestehen, wobei das eine Dichtelement in einer Ringnut eines wellenfesten Flansches untergebracht und über diesen drehfest mit der Welle verbunden ist und das andere Dichtelement mit dem stationären Abschlussorgan verbunden ist, und wobei zur Zuführung einer Sperr- und Kühlflüssigkeit ein mit einem Einlasstutzen in Verbindung stehendes, stationäres Rohr in die Ringräume hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der den einen Ringraum begrenzenden Flächen (30, 31;
24) an den beiden rotierenden Gleitringen (5, 6) bzw. am Flansch (15) mit Vorsprüngen (23, 32) zwecks Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung (S) im Bereich der Mündung (21) des stationären Rohres (20) versehen ist.
2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere rotierende Gleitring (5) eine Innenverzahnung (32) aufweist.
3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere rotierende Gleitring (6) eine Aussenverzahnung aufweist.
4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Nutengrund der Ringnut (16) eine Wirbelscheibe (22) mit Vorsprüngen (23) angeordnet ist.
5. Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) der Wirbelscheibe (22) von der Rohrmündung (21) des stationären Rohres (20) kleiner ist als der Abstand des rotierenden Dichtelementes (3) vom Nutengrund der Ringnut (16).
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur Abdichtung einer rotierenden Welle gegenüber einem stationären Abschlussorgan, mit zwei schwimmend gelagerten, aufeinander gleitenden Dichtelementen, die aus je zwei koaxialen, durch Ringräume voneinander getrennten Gleitringen bestehen, wobei das eine Dichtelement in einer Ringnut eines wellenfesten Flansches untergebracht und über diesen drehfest mit der Welle verbunden ist und das andere Dichtelement mit dem stationären Abschlussorgan verbunden ist, und wobei zur Zuführung einer Sperr- und Kühlflüssigkeit ein mit einem Einlasstutzen in Verbindung stehendes, stationäres Rohr in die Ringräume hineinragt.
Eine solche Gleitringdichtung für ein Rührwerk ist in der CH-PS 447740 beschrieben und dient dazu, den Inhalt des Rührwerkkessels nach aussen abzudichten. Dazu wird eine Sperr- und Kühlflüssigkeit mit gegenüber dem Kesseldruck leicht erhöhtem Sperrdruck durch die Dichtung geleitet.
Infolge der Mediumstemperatur im Kesselraum und infolge der Reibwärmeentwicklung in der Dichtung muss die Flüssigkeit gekühlt werden, was in einem separaten Kühlkreislauf mit Wärmetauscher und Flüssigkeitspumpe erfolgt.
Aus Kosten- und Sicherheitsgründen ist es wünschbar, die Dichtung so auszubilden, dass eine Zwangzirkulation der Sperr- und Kühlflüssigkeit entsteht, damit auf eine separate Zirkulationspumpe verzichtet werden kann. Erfindungsgemäss wird dies so erreicht, dass mindestens eine der den einen Ringraum begrenzenden Flächen an den beiden rotierenden Gleitringen bzw. am Flansch mit Vorsprüngen zwecks Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung im Bereich der Mündung des stationären Rohres versehen ist.
Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gleitringdichtung, wobei der Kühlmittelkreislauf schematisch eingetragen ist,
Fig. 2 einen Teil eines Schnittes II-II durch die Gleitringdichtung gemäss Fig. 1, im Bereich des Saugrohres, und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Gleitringdichtung gemäss Fig. 1, teilweise geschnitten längs der Linie III-III.
Die in den Fig. 1-3 dargestellte Gleitringdichtung ist auf dem Kesselflansch 2 eines Rührwerkkessels befestigt. Die rotierende Rührwerkwelle 1 durchdringt die Dichtung, welche den Kesselinnenraum nach aussen abdichtet. Dazu weist die Dichtung zwei aufeinander gleitende Dichtelemente 3, 4 auf, welche aus je zwei koaxialen Gleitringen 5, 6 bzw. 7, 8 bestehen, zwischen denen ein oberer und ein unterer Ringraum 9 bzw. 10 vorgesehen sind.
Das untere Dichtelement 4 ist in einer Ringnut 11 eines unteren Flansches 12 schwimmend gelagert und mittels der Feder 13 gegen das obere Dichtelement 3 gepresst, welches seinerseits über eine Feder 14 in einer Ringnut 16 eines oberen Flansches 15 schwimmend abgestützt ist. Zur Abdichtung der Dichtelemente 3, 4 in ihren entsprechenden Ringnuten 11, 16 sowie des oberen Flansches 15 gegenüber der Welle 1 sind O-Ringe 17 vorgesehen.
Die Dichtelemente 3, 4 sind drehfest, z. B. durch Mitnehmernocken, mit ihren zugeordneten Halteflanschen 12, 15 verbunden, welche ihrerseits fest auf dem Kesselflansch 2 bzw.
auf der Welle 1 befestigt sind, so dass bei Rotation der Welle 1 das obere Dichtelement 3 ebenfalls rotiert, währenddem das untere Dichtelement 4 stationär bleibt.
In den Ringräumen 9, 10 zirkuliert eine Sperr- und Kühlflüssigkeit 18, deren Sperrdruck etwas höher ist als der Kesseldruck, damit bei Leckage der Gleitringdichtung das Kesselmedium unter keinen Umständen nach aussen gelangen kann.
Die Kühlflüssigkeit 18 strömt via den seitlichen Einlassstutzen 19 im unteren Flansch 12 in ein stationäres Saugrohr 20, welches in die Ringräume 9, 10 zwischen den äusseren 5, 7 und inneren 6, 8 Gleitringen hineinragt.
Das Saugrohr 20 ist im unteren Flansch 12 befestigt, und seine Mündung 21 befindet sich knapp unterhalb des Nutengrundes der oberen Ringnut 16. In diesem Nutengrund ist eine Wirbelscheibe 22 angeordnet, deren den Ringräumen und der Rohrmündung 21 zugekehrte Oberfläche 24 Vorsprünge 23 aufweist, welche bei Rotation der Welle 1 die Kühlflüssigkeit in Mitdrehung versetzen. Dabei entsteht im Bereich der Rohrmündung eine Strömung, welche nach hydrodynamischen Prinzipien einen Unterdruck verursacht, um die Flüssigkeit in die Ringräume anzusaugen. In Fig. 3 ist die Rotationsrichtung mit R und die Flüssigkeitsströmung in der Mündungszone mit S bezeichnet.
Auf der dem Einlasstutzen 19 gegenüberliegenden Seite des unteren Flansches 12 ist ein Auslasstutzen 25 vorgesehen, der über die Leitung 26 mit einem Wärmeaustauscher 27 mit Wasserkühlung 28 verbunden ist. Vom Wärmeaustauscher gelangt die Flüssigkeit 18 über die Leitung 29 wieder in den Einlasstutzen 19.
Durch die Wirbelscheibe 22 wird eine selbsttätige, pumpen ähnliche Zirkulation der Sperr- und Kühlflüssigkeit aufrechterhalten, ohne dass dazu eine separate Zirkulationspumpe notwendig ist. Infolge der starken Verwirbelung und Turbulenz der Flüssigkeit in den Ringräumen kann die Gleitringdichtung für höhere Mediumstemperaturen im Kesselraum eingesetzt werden, für die bisher eine Zirkulationspumpe unerlässlich war.
Um eine gute Zwangszirkulation der Flüssigkeit zu gewährleisten, muss der Abstand a zwischen der Rohrmündung 21 und der Wirbelscheibe 22 optimal gewählt werden, wobei sich
gezeigt hat, dass dieser Abstand a zweckmässigerweise kleiner ist als der Abstand des entsprechenden Dichtelementes 3 vom Nutengrund.
Die Zwangszirkulation kann wesentlich verstärkt werden, wenn eine oder beide der den Ringraum 9 begrenzenden Oberflächen 30, 31 der Gleitringe 5, 6 ebenfalls Vorsprünge zur Erhöhung der Reibung aufweisen. So kann der äussere rotierende Gleitring 5 mit einer Innenverzahnung 32 versehen sein, und der innere rotierende Gleitring könnte eine Aussenverzahnung aufweisen.
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PATENT CLAIMS
1. Mechanical seal for sealing a rotating shaft with respect to a stationary closing element, with two floating, sliding sliding sealing elements, each consisting of two coaxial sliding rings separated by annular spaces, one sealing element housed in an annular groove of a shaft-fixed flange and rotatably fixed over it is connected to the shaft and the other sealing element is connected to the stationary end member, and wherein for the supply of a sealing and cooling liquid, a stationary pipe connected to an inlet nozzle projects into the annular spaces, characterized in that at least one of the one annular space delimiting surfaces (30, 31;
24) on the two rotating sliding rings (5, 6) or on the flange (15) is provided with projections (23, 32) for the purpose of generating a liquid flow (S) in the region of the mouth (21) of the stationary tube (20).
2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the outer rotating slide ring (5) has an internal toothing (32).
3. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the inner rotating slide ring (6) has an external toothing.
4. A mechanical seal according to claim 1, characterized in that a swirl disk (22) with projections (23) is arranged in the groove base of the annular groove (16).
5. Mechanical seal according to claim 4, characterized in that the distance (a) of the swirl plate (22) from the pipe mouth (21) of the stationary pipe (20) is smaller than the distance of the rotating sealing element (3) from the groove base of the annular groove (16 ).
The invention relates to a mechanical seal for sealing a rotating shaft with respect to a stationary closure member, with two floating, sliding on each other sealing elements, each consisting of two coaxial, separated by annular spaces from each other, one sealing element housed in an annular groove of a shaft-fixed flange and over the latter is connected in a rotationally fixed manner to the shaft and the other sealing element is connected to the stationary end member, and a stationary tube connected to an inlet connector projects into the annular spaces for the supply of a sealing and cooling liquid.
Such a mechanical seal for an agitator is described in CH-PS 447740 and serves to seal the contents of the agitator vessel to the outside. For this purpose, a barrier and cooling liquid with a slightly higher barrier pressure than the boiler pressure is passed through the seal.
Due to the temperature of the medium in the boiler room and the development of frictional heat in the seal, the liquid has to be cooled, which is done in a separate cooling circuit with a heat exchanger and liquid pump.
For reasons of cost and safety, it is desirable to design the seal in such a way that forced circulation of the sealing and cooling liquid occurs, so that a separate circulation pump can be dispensed with. This is achieved according to the invention in such a way that at least one of the surfaces delimiting the annular space on the two rotating sliding rings or on the flange is provided with projections for the purpose of generating a liquid flow in the region of the mouth of the stationary tube.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
1 shows a longitudinal section through a mechanical seal, the coolant circuit being entered schematically,
Fig. 2 shows a part of a section II-II through the mechanical seal of FIG. 1, in the area of the intake manifold, and
Fig. 3 is a plan view of the mechanical seal of FIG. 1, partially cut along the line III-III.
The mechanical seal shown in Figs. 1-3 is attached to the boiler flange 2 of an agitator tank. The rotating agitator shaft 1 penetrates the seal, which seals the interior of the boiler to the outside. For this purpose, the seal has two sealing elements 3, 4 sliding on each other, each consisting of two coaxial sliding rings 5, 6 and 7, 8, between which an upper and a lower annular space 9 and 10 are provided.
The lower sealing element 4 is floatingly supported in an annular groove 11 of a lower flange 12 and is pressed by means of the spring 13 against the upper sealing element 3, which in turn is supported in a floating manner in an annular groove 16 of an upper flange 15 via a spring 14. To seal the sealing elements 3, 4 in their corresponding ring grooves 11, 16 and the upper flange 15 with respect to the shaft 1, O-rings 17 are provided.
The sealing elements 3, 4 are rotationally fixed, for. B. connected by driver cams with their associated holding flanges 12, 15, which in turn fixed on the boiler flange 2 or
are fixed on the shaft 1, so that when the shaft 1 rotates, the upper sealing element 3 also rotates, while the lower sealing element 4 remains stationary.
A barrier and cooling liquid 18 circulates in the annular spaces 9, 10, the barrier pressure of which is somewhat higher than the boiler pressure, so that the boiler medium can never escape to the outside if the mechanical seal leaks.
The cooling liquid 18 flows via the lateral inlet connection 19 in the lower flange 12 into a stationary suction pipe 20 which projects into the annular spaces 9, 10 between the outer 5, 7 and inner 6, 8 sliding rings.
The suction pipe 20 is fastened in the lower flange 12, and its mouth 21 is located just below the bottom of the groove of the upper annular groove 16. In this bottom of the groove, a swirl disk 22 is arranged, the surface 24 of which faces the annular spaces and the pipe mouth 21, which projections 23 Rotation of shaft 1 rotates the coolant. This creates a flow in the area of the pipe mouth, which, according to hydrodynamic principles, causes a vacuum to suck the liquid into the annular spaces. In Fig. 3, the direction of rotation with R and the liquid flow in the mouth zone is denoted by S.
On the side of the lower flange 12 opposite the inlet connector 19, an outlet connector 25 is provided, which is connected via the line 26 to a heat exchanger 27 with water cooling 28. From the heat exchanger, the liquid 18 reaches the inlet connector 19 via the line 29.
The vortex disk 22 maintains an automatic, pump-like circulation of the barrier and cooling liquid without the need for a separate circulation pump. Due to the strong turbulence and turbulence of the liquid in the annular spaces, the mechanical seal can be used for higher medium temperatures in the boiler space, for which a circulation pump was previously essential.
In order to ensure a good forced circulation of the liquid, the distance a between the pipe mouth 21 and the swirl disk 22 must be chosen optimally, whereby
has shown that this distance a is expediently smaller than the distance of the corresponding sealing element 3 from the groove base.
The forced circulation can be significantly increased if one or both of the surfaces 30, 31 of the sliding rings 5, 6 delimiting the annular space 9 also have projections for increasing the friction. For example, the outer rotating slide ring 5 can be provided with an internal toothing 32, and the inner rotating slide ring 5 could have an external toothing.