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PATENTANSPRÜCHE
1. Auf einem Behälter angeordnete, den Behälterinnenraum nach aussen abdichtende Gleitringdichtung, die eine in den Behälter hineinragende rotierende Welle umgibt und von einer Sperrflüssigkeit durchströmt ist, wobei ein behälterfester und ein wellenfester Flansch ineinander zugekehrte Ringnuten aufweisen, in denen zwei aufeinander gleitende Gleitringpaare schwimmend gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Welle (2) fixierte Flansch (9) in den Behälter (1) hineinragt und vom Behälterinnendruck (Pb) beaufschlagt ist, wodurch eine Druckkraft mit axialer Komponente (Pb) auf den Flansch (9) einwirkt, und dass eine von der mittels der Sperrflüssigkeit erzeugten Sperrdruckbeaufschlagung des Ringnutenendes (27) herrührende Sperrdruckkraft (Ps) der axialen Komponente (Pb) der Behälterdruckkraft entgegengesetzt gerichtet ist.
2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenfeste Flansch (9) einen zylindermantelförmigen Hals (17) aufweist, an dem eine die Welle (2) umfassende Klemmvorrichtung (18) vorgesehen ist, und dass die Gleitringpaare (12, 13) und der stationäre Flansch (8) zwischen der Klemmvorrichtung (18) und dem wellenfesten Flansch (9) angeordnet sind.
3. Verfahren zum Betrieb der Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse des Sperrdruckes so gewählt wird, dass die Sperrdruckkraft etwa der axialen Komponente der Behälterdruckkraft entspricht.
Die Erfindung betrifft eine auf einem Behälter angeordnete, den Behälterinnenraum nach aussen abdichtende Gleitringdichtung, die eine in den Behälter hineinragende rotierende Welle umgibt und von einer Sperrflüssigkeit durchströmt ist, wobei ein behälterfester und ein wellenfester Flansch einander zugekehrte Ringnuten aufweisen, in denen zwei aufeinander gleitende Gleitringpaare schwimmend gelagert sind.
Aus der CH-PS 447.740 ist eine Gleitringdichtung für ein Rührwerk bekannt. Der Sperrdruck der Sperr- und Kühlflüssigkeit wird etwas höher gewählt als der Kesseldruck, damit das Kesselmedium nicht nach aussen entweichen kann. Bei grossen Sperrdrücken ergeben sich beachtliche Axialkräfte, die auf die Wellenlager und das Antriebssystem einwirken, was zusätzlichen Verschleiss und erhebliche Mehrkosten für Verstärkungen der Wellenlager und der Antriebe mit sich bringt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, was erfindungsgemäss so erfolgt, dass der an der Welle fixierte Flansch in den Behälter hineinragt und vom Behälterinnendruck beaufschlagt ist, wodurch eine Druckkraft mit axialer Komponente auf den Flansch einwirkt, und dass eine von der mittels der Sperrflüssigkeit erzeugten Sperrdruckbeaufschlagung des Ringnutengrundes herrührende Sperrdruckkraft der axialen Komponente der Behälterdruckkraft entgegengesetzt gerichtet ist.
Durch diese Ausbildung der Gleitringdichtung ist es möglich, die vom Sperrdruck herrührenden Kräfte mindestens teilweise zu kompensieren, was zu einer Entlastung der Wellenlager und des Antriebssystems führt.
Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rührwerk mit Gleitringdichtung und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Gleitringdichtung gemäss der Erfindung.
Das in der Fig. 1 gezeigte Rührwerk umfasst einen Behälter 1, in den eine rotierende Welle 2 mit einem Rührorgan 3 hineinragt. Eine Gleitringdichtung 4 ist auf dem Behälter 1 angeordnet und dichtet die Welle 2 gegenüber dem Innenraum des Behälters 1 ab. Die Welle 2 läuft in zwei Lagern 5, 6, welche durch einen am Behälter 1 befestigten Rahmen 7 gehalten sind. Die Antriebsvorrichtung üblicher Bauart ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, weist die Gleitlagerdichtung zwei Flansche 8, 9 auf, welche einander gegenüberliegende Ringnuten 10, 11 besitzen, in denen zwei Gleitringpaare 12, 13 schwimmend gelagert sind.
Der obere Flansch 8 ist über ein Abschlussorgan 14 und eine Flachdichtung 15 fest mit dem Behälter 1 verbunden, wobei das dazugehörige obere Gleitringpaar 12 infolge der Mitnehmerstifte 16 ebenfalls stationär ist.
Der untere Flansch 9, welcher in das Behälterinnere hineinragt, ist am unteren Ende eines zylindermantelförmigen Halses 17 befestigt, dessen oberes Ende eine Klemmvorrichtung 18 mit Klemmschraube 19 aufweist, damit der Flansch 9 auf der Welle 2 fixiert werden kann.
Das untere Gleitringpaar 13 ist durch die Mitnehmerstifte 20 mit dem unteren Flansch 9 verbunden, rotiert also ebenfalls mit diesem Flansch 9 und mit der Welle 2.
Die Gleitnngpaare 12, 13 und der obere Flansch 8 sind in kompakter Bauart zwischen der Klemmvorrichtung 18 und dem unteren Flansch 9 angeordnet. Die aufeinander gleitenden Gleitringpaare 12, 13 sind mittels der Federn 21 gegeneinandergepresst. Zur Abdichtung der Gleitringpaare 12, 13 in ihren Ringnuten 10, 11 bzw. zur Abdichtung des unteren Flansches 9 gegenüber der Welle 2 und des oberen Flansches 8 gegenüber dem Abschlussorgan 14 dienen die O-Ringe 22.
Zwischen den inneren und äusseren Gleitringen der Gleitringpaare 12, 13 ist ein Ringraum 23 vorhanden, der von der Sperr- und Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Der Eintritt der Flüssigkeit (gemäss Pfeil 24) erfolgt von der einen Seite der Gleitringdichtung her, wobei die Flüssigkeit zuerst durch ein stationäres, in den Ringraum 23 hineinragendes Rohr 25 fliesst, bevor sie in den Ringraum gelangt. Auf der anderen Seite der Gleitringdichtung ist im stationären Flansch 8 eine Austrittsöffnung 26 vorgesehen, welche mit dem Ringraum in Verbindung steht. Die ausströmende Flüssigkeit wird in nicht näher dargestellter Weise einem Wärmeaustauscher zugeführt und gelangt nach der Kühlung im Kreislauf wieder in die Gleitringdichtung.
Der in den Behälter hineinragende Flansch 9 wird vom Behälteriunendruck Pb beaufschlagt, wobei eine resultierende Druckkraft entsteht, deren axiale, nach oben gerichtete Komponente mit Pb bezeichnet ist.
Durch die Beaufschlagung des Nutengrundes der unteren Ringnut 11 mit dem Sperrdruck Ps der Sperrflüssigkeit wird eine axiale Sperrdruclckraft Ps erzeugt, die der Kraft Pb entgegengesetzt gerichtet ist.
Durch diese Ausbildung der Gleitringdichtung wird eine Druckkraftkompensation erreicht, die die Wellenlager und das Antriebssystem weitgehend entlasten. Bei entsprechender Wahl des Sperrdrnckes Ps, relativ zum Behälteriuuendruck Pb, kann erreicht werden, dass sich die beiden axialen Druckkräfte Pb, Ps praktisch aufheben, so dass die Welle ganz entlastet ist.
Die auf den oberen Flansch 8 einwirkenden, ebenfalls vom Sperrdruck und vom Behälterinnendruck herrührenden Druckkräfte haben keinen Einfluss auf die Welle, da sie über das Abschlussorgan auf den Behälter 1 übertragen werden.
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PATENT CLAIMS
1. Arranged on a container, the container interior to the outside sealing mechanical seal, which surrounds a rotating shaft protruding into the container and through which a sealing liquid flows, with a container-fixed and a shaft-fixed flange having mutually facing annular grooves in which two sliding ring pairs sliding on each other are floating characterized in that the flange (9) fixed to the shaft (2) projects into the container (1) and is acted upon by the internal container pressure (Pb), whereby a compressive force with axial component (Pb) acts on the flange (9) , and that a barrier pressure force (Ps) of the axial component (Pb) originating from the barrier pressure application of the annular groove end (27) generated by the barrier fluid is directed in the opposite direction to the container pressure force.
2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the shaft-fixed flange (9) has a cylindrical jacket-shaped neck (17) on which a shaft (2) is provided with a clamping device (18), and that the mechanical seal pairs (12, 13) and the stationary flange (8) is arranged between the clamping device (18) and the shaft-fixed flange (9).
3. The method for operating the mechanical seal according to claim 1, characterized in that the size of the barrier pressure is selected so that the barrier pressure force corresponds approximately to the axial component of the container pressure force.
The invention relates to a mechanical seal arranged on a container and sealing the container interior to the outside, which surrounds a rotating shaft protruding into the container and through which a sealing liquid flows, a container-fixed and a shaft-fixed flange having mutually facing annular grooves in which two sliding ring pairs sliding on one another are floating.
A mechanical seal for an agitator is known from CH-PS 447.740. The barrier pressure of the barrier and cooling liquid is chosen to be slightly higher than the boiler pressure so that the boiler medium cannot escape to the outside. With large locking pressures, there are considerable axial forces which act on the shaft bearings and the drive system, which results in additional wear and considerable additional costs for reinforcing the shaft bearings and the drives.
It is an object of the invention to avoid these disadvantages, which is done according to the invention in such a way that the flange fixed to the shaft protrudes into the container and is acted upon by the internal container pressure, as a result of which a compressive force acts on the flange with an axial component, and one of the means the barrier fluid generated barrier pressure application of the annular groove base originating barrier pressure force of the axial component of the container pressure force is directed in the opposite direction.
This design of the mechanical seal makes it possible to at least partially compensate for the forces resulting from the locking pressure, which leads to a relief of the shaft bearings and the drive system.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 shows a longitudinal section through an agitator with mechanical seal and
Fig. 2 shows a longitudinal section through a mechanical seal according to the invention.
The agitator shown in FIG. 1 comprises a container 1, into which a rotating shaft 2 with an agitator 3 projects. A mechanical seal 4 is arranged on the container 1 and seals the shaft 2 from the interior of the container 1. The shaft 2 runs in two bearings 5, 6, which are held by a frame 7 attached to the container 1. The drive device of conventional design is not shown in the drawing.
As can be seen from FIG. 2, the slide bearing seal has two flanges 8, 9 which have mutually opposite annular grooves 10, 11, in which two pairs of slide rings 12, 13 are floatingly supported.
The upper flange 8 is fixedly connected to the container 1 via a closure member 14 and a flat seal 15, the associated upper pair of slide rings 12 also being stationary as a result of the driving pins 16.
The lower flange 9, which protrudes into the interior of the container, is fastened to the lower end of a cylindrical jacket-shaped neck 17, the upper end of which has a clamping device 18 with a clamping screw 19, so that the flange 9 can be fixed on the shaft 2.
The lower pair of slide rings 13 is connected by the drive pins 20 to the lower flange 9, thus also rotates with this flange 9 and with the shaft 2.
The sliding pairs 12, 13 and the upper flange 8 are arranged in a compact design between the clamping device 18 and the lower flange 9. The sliding ring pairs 12, 13 sliding on one another are pressed against one another by means of the springs 21. The O-rings 22 serve to seal the pairs of sliding rings 12, 13 in their ring grooves 10, 11 or to seal the lower flange 9 with respect to the shaft 2 and the upper flange 8 with respect to the closure member 14.
Between the inner and outer sliding rings of the sliding ring pairs 12, 13 there is an annular space 23 through which the sealing and cooling liquid flows. The liquid (according to arrow 24) enters from one side of the mechanical seal, the liquid first flowing through a stationary tube 25 projecting into the annular space 23 before it reaches the annular space. On the other side of the mechanical seal, an outlet opening 26 is provided in the stationary flange 8, which is connected to the annular space. The outflowing liquid is fed to a heat exchanger in a manner not shown and, after cooling in the circuit, returns to the mechanical seal.
The flange 9 projecting into the container is acted upon by the internal container pressure Pb, a resulting compressive force being generated, the axial, upward component of which is designated Pb.
By applying the barrier pressure Ps of the barrier fluid to the bottom of the groove of the lower annular groove 11, an axial barrier pressure force Ps is generated which is directed in the opposite direction to the force Pb.
This configuration of the mechanical seal achieves pressure force compensation which largely relieves the load on the shaft bearings and the drive system. With an appropriate choice of the blocking pressure Ps, relative to the container internal pressure Pb, it can be achieved that the two axial pressure forces Pb, Ps practically cancel each other out, so that the shaft is completely relieved.
The compressive forces acting on the upper flange 8, which also result from the barrier pressure and the internal pressure of the container, have no influence on the shaft, since they are transmitted to the container 1 via the closing element.