CN116507836A - 具有改进的冷却性能的滑环密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑环密封组件，包括：具有第一旋转滑环(22)和第一静止滑环(21)的第一滑环密封件(2)，第一旋转滑环和第一静止滑环在它们之间限定第一密封间隙(20)；具有第二旋转滑环(22)和第二静止滑环(32)的第二滑环密封件(3)，第二旋转滑环和第二静止滑环在它们之间限定第二密封间隙(30)；具有用于冷却液的入口(40)和出口(41)的壳体(4)；旋转的输送套管(5)，输送套管与第一旋转滑环(22)和第二旋转滑环(32)连接，其中输送套管(5)在其外周处具有多个输送槽(50)，其中第一静止滑环(21)径向地布置在输送套管(5)之外并且具有内周(21a)，内周相对于输送套管(5)的外周(50a)偏心地布置，使得在输送套管(5)的外周(50a)和第一静止滑环(21)的内周(21a)之间构造有环绕的偏心间隙(6)，以及其中第一静止滑环(21)在背离第一密封间隙(20)的背侧(21b)处具有指向出口(41)的第一槽(9)且在内周(21a)处具有第一扩大凹部(11)，第一扩大凹部通入第一槽(9)中。

Description

具有改进的冷却性能的滑环密封组件

技术领域

本发明涉及一种具有改进的冷却性能的滑环密封组件并且尤其是具有静止滑环的滑环密封组件，该静止滑环至少部分地在内周和外周处被冲洗。

背景技术

由现有技术已知滑环密封组件的不同的设计方案。在运行时，在滑环密封组件中通常使用所谓的隔离流体系统，其除了润滑之外尤其也执行在滑环密封件处的散热。滑环密封件的冷却的任务尤其是避免在运行时过热，这种过热可能对滑环密封组件造成间接损坏。然而为了充分冷却，必须在滑环密封件的区域中实现一定的输送效率。隔离或冷却流体通常通过入口被供应到滑环密封件的区域中并经由出口被导出。在此已知，例如使用所谓的输送套管，输送套管通过其旋转辅助冷却流体从入口到出口的运动。然而原则上需要不断改进冷却效率，以进一步改进滑环密封组件的使用寿命和有效功率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种滑环密封组件，该滑环密封组件能够以简单的结构和简单的、成本经济的制造能力改进冷却作用。

该目的通过具有权利要求1的特征的滑环密封组件来实现。从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。

与此相应，根据本发明的具有权利要求1的特征的滑环密封组件的优点是可以实现改进的冷却作用。由此可以改进滑环密封组件的使用寿命以及尤其是耐磨性能。尤其地，可以通过多种变型方案的组合来实现显著改进的输送效率以及由此实现改进的冷却。这根据本发明通过滑环密封组件具有第一滑环密封件和第二滑环密封件来实现。每个滑环密封件具有旋转滑环和静止滑环，旋转滑环和静止滑环在它们之间限定密封间隙。此外设有具有用于冷却液的入口和出口的壳体。滑环密封组件还包括旋转的输送套管，输送套管与第一滑环密封件的第一旋转滑环和第二滑环密封件的第二旋转滑环连接。输送套管在外周处具有多个输送槽，使得冷却液在输送套管旋转时运动。第一静止滑环径向地布置在输送套管之外。在此，第一滑环密封件的第一静止滑环的内周相对于输送套管的外周偏心地布置。由此在输送套管的外周和第一静止滑环的内周之间产生环绕的偏心间隙，冷却液被输送穿过该偏心间隙。由此明显地提高了所输送的流体的输送速度。第一静止滑环在背离第一密封间隙的背侧处还具有槽以及在内周处具有扩大凹部。扩大凹部在此通入槽中。通过该措施明显改进了所输送的流体到出口中的流出，从而明显改进了输送套管的效率。

进一步优选地，以与第一静止滑环的背侧相邻的方式在静止滑环的外周和静止构件、例如壳体之间构造有环形间隙。由此在第一滑环的背离第一密封间隙的一侧可以实现在静止滑环的内周处以及在静止滑环的外周处的输送。由此可以在静止滑环的位于背侧的自由端部的区域中从两个圆周侧的、也就是说在内部和在外部冷却静止滑环。

进一步优选地，以与第一静止滑环的背侧相邻的方式在壳体处构造有第二扩大凹部，第二扩大凹部通入出口中。因此，环形间隙同样相对于出口敞开，从而可以改进流体从环形间隙到出口中的流出。由此可以进一步改进在输送冷却液时的效率。

根据本发明的其他优选的设计方案，旋转的输送套管构造为，使得输送套管具有用于固定第一滑环密封件的第一旋转滑环的接纳区域。接纳区域由此构造为，使得第一旋转滑环至少部分地被包围。由此可以将第一旋转滑环简单且可靠地固定在输送套管处。

尤其优选地，输送套管中的输送槽的数量n大于12，并且尤其是在18≤n≤24之间的范围内。输送槽在此优选地平行于滑环密封组件的中心轴线延伸。由此输送槽的制造特别简单。

优选地，第一滑环密封件的第一静止滑环的背侧径向地位于出口之内。因此，第一静止滑环的背侧布置在出口之下，使得第一静止滑环的背侧不断地被冷却液绕流。

进一步优选地，出口的中心线和第一静止滑环的背侧位于垂直于轴向方向X-X的共同的平面中。因此，出口在第一静止滑环上的阴影投影使得阴影部分地位于第一静止滑环上。特别优选地，第一静止滑环的背侧在此也位于入口的中心。

根据本发明的其他优选设计方案，壳体中的入口和出口在滑环密封组件的轴向方向上布置在第一滑环密封件和第二滑环密封件之间。特别优选地，入口和出口在此沿着滑环密封组件的圆周以180°彼此相反。此外优选地，入口的直径等于出口的直径。

如果优选地将入口、出口以及第一槽和第二槽相对于彼此同轴地布置，则实现了对流动特别有利的组件。在此进一步优选的是入口、出口的直径以及第一槽和第二槽的宽度相同。

为了实现对滑环密封件的特别好的冷却作用，优选地，在壳体中的第二凹部的体积大于第一静止滑环的第一凹部的体积。

进一步优选地，环形间隙在第一静止滑环的外周处具有在圆周上的恒定的间隙宽度。

优选地，在输送套管和第一静止滑环之间的偏心距位于滑环密封组件的水平线上。替选地，偏心距位于与水平线和垂直线成45°角的直线上。

为了仍进一步改进冷却作用并进一步提高输送套管的效率，优选地在第一静止滑环处在背离密封间隙的背侧处设置有第二槽并且在第一静止滑环的内周处设置有第三缩小凹部。第三缩小凹部在此从第二槽开始朝向偏心间隙缩小。由此流体能更好地流入到偏心间隙中，从而可以进一步改进输送效率并因此改进冷却作用。

进一步优选地，在壳体处构造有第四缩小凹部，第四缩小凹部从入口开始朝向在第一静止滑环的外周和壳体之间的环形间隙缩小。由此还可以改进该组件的输送效率且因此改进冷却作用。

当第三凹部和第四凹部设置在第二槽处时，则滑环密封组件也可以以与转动方向无关的方式运行。

特别优选地，滑环密封组件是预安装的构件，使得滑环密封组件可以作为筒状件装配到待密封的轴处。由此尤其可以避免现场安装时的错误。

附图说明

下文参照附图详细描述本发明的优选实施例。附图中：

图1示出了根据本发明的第一优选实施例的滑环密封组件的示意性剖视图，

图2示出了沿图1的II-II线的示意性剖视图，

图3示出了图1的滑环密封件的示意性放大立体剖视图，

图4示出了图1的滑环密封组件在出口区域中的示意性放大剖视图，

图5示出了图1的滑环密封组件的输送套管的示意性立体图，以及

图6示出了根据本发明的第二优选实施例的滑环密封组件的示意性剖视图。

具体实施方式

下文参照图1至图5详细描述根据本发明的第一优选实施例的滑环密封组件1。

从图1可见，滑环密封组件1包括第一滑环密封件2和第二滑环密封件3。两个滑环密封件2、3在滑环密封组件的轴向方向X-X上串联布置。

滑环密封组件1在此在轴10处密封。

第一滑环密封件2包括第一静止滑环21、第一旋转滑环22和布置在第一静止滑环21和第一旋转滑环22之间的密封间隙20。第二滑环密封件3包括第二静止滑环31、第二旋转滑环32以及在第二静止滑环31和第二旋转滑环32之间的密封间隙30。

此外，滑环密封组件1包括壳体4，静止滑环21、31布置在壳体4处。如进一步从图1可见，在壳体4中设置有用于冷却液的入口40和出口41。在该实施例中，入口和出口是筒形的并且以180°的方式彼此相反地布置在滑环密封组件1处。由此，入口40和出口41的中心线60位于共同的直线上。

此外，滑环密封组件1包括旋转的输送套管5。输送套管5与第一旋转滑环22和第二旋转滑环32连接。在此，第一旋转滑环22在输送套管5的接纳区域51处部分地由输送套管5包围。第二旋转滑环32借助滑环支架33固定在输送套管5处。

从图5详细可见输送套管5。如图5所示，输送套管5在此具有多个输送槽50，该输送槽布置在输送套管5的外周50a处。输送槽5构造成平行于轴向方向X-X。优选地，输送槽50的数量n大于或等于12，并尤其在18和24个输送槽之间。在图5中，还再次详细示出了输送套管5的接纳区域51，第一旋转滑环21固定在该接纳区域处。

如尤其从图2可见，第一静止滑环21具有内周21a，内周相对于输送套管5的外周50a偏心地布置。由此产生环绕的偏心间隙6，偏心间隙在输送套管5和第一静止滑环21之间构造在第一静止滑环的背离密封间隙20的背侧21b处(见图3)。

如进一步尤其从图2可见，环形的偏心间隙6从入口40到出口41缩小。与此不同，在第一静止滑环21和壳体4之间的环形间隙7保持不变(见图2)。在输送套管5和第一静止滑环之间的偏心距E在此位于与滑环密封组件1的水平线15和垂直线16成45°角的直线G上。

如进一步从图2和图3可见，在此在第一静止滑环21的背侧21b处构造有第一槽9和第二槽8。第一槽9与出口41同轴布置，并且第二槽8与入口40同轴布置(见图2)。

这些槽8、9仅具有在轴向方向X-X上的相对小的深度T(见图1)，使得第一静止滑环21保持其基础稳定性。

入口40和出口41的中心线60与第一静止滑环的背侧21b位于垂直于轴向方向X-X的共同的平面61中(见图1)。

如从图2可见，因此冷却流体在一侧从入口40开始流入到环形间隙7中，并且在另一侧经由第二槽8流入到环绕的偏心间隙6中。通过输送套管5的旋转(图2中的箭头A)，冷却液在此在环形间隙7(箭头B)和环绕的偏心间隙6(箭头C)中朝向出口41被输送。

在此如从图2和图3可见，在第一静止滑环21处构造有扩大凹部11。在壳体4处，在环形间隙7到出口41的流出口处构造有第二扩大凹部12。由此明显改进了流体在从环形间隙7或环形的偏心间隙6流出到出口41中时的流动性能，从而显著改进了在输送冷却液时的效率。

因此，环绕的偏心间隙6构造在第一静止滑环21的内周21a和输送套管5的外周50a之间。图4再次详细示出了来自环形间隙7或环绕的偏心间隙6的流体流(箭头B、C)的流出口。两个扩大凹部11、12在此分别以尽可能少量的损失将冷却液引导到出口41中，从而与输送套管5中的多个输送槽50相结合可以实现在输送时显著改进的效率。

下文参照图6详细描述根据本发明的第二优选实施例的滑环密封组件。相同或在功能上等效的部件用与第一实施例中相同的附图标记表示。

如从图6可见，与第一实施例不同，在第二实施例中，在滑环密封组件1的入口40处流动也得以改进。在此，在第一静止滑环21的背离密封间隙的背侧21b设置有第三缩小凹部13，并且在壳体4中构造有第四缩小凹部14。在此如图6所示，在第一静止滑环21的背侧21b处构造有第二槽8。因此可以从入口40以对流动有利的方式供应流体。在此，流体经由第三缩小凹部13流动到偏心间隙6中，并从入口40经由第四缩小凹部14流动到环形间隙7中。该设计方案的其他优点在于，滑环密封组件是与转动方向无关的。也就是说，如果转动方向A逆转，则出口41变为入口且入口40变为出口。由于在此第一凹部11、第二凹部12、第三凹部13和第四凹部14相对于水平线15对称地设置，所以这可以容易地实现。此外与第一实施例相比，偏心距E也是不同的，使得通过在水平线15上从中心(中心轴线X-X)开始的移位来产生偏心距E。因此，由以这种方式实现的偏心距E产生了滑环密封组件1的与转动方向无关的相同的冷却效率。

在其他方面，该实施例对应于前述实施例，从而可以参考在那里给出的描述。

因此，根据本发明可以提供一种滑环密封组件1，该滑环密封组件通过在滑环密封组件处设置多种措施的组合而能够实现显著改进的冷却作用。尤其地，具有输送槽50的输送套管5以及在壳体处或在第一静止滑环21处的第一扩大凹部11和第二扩大凹部12的设置明显改进了滑环密封组件的冷却性能。通过设置第三凹部13和第四凹部14实现了进一步改进，由此滑环密封组件也可以在两个转动方向上运行。尤其地，能实现滑环密封组件的改进的冷却作用，使得其也可以用于密封可能具有高至非常高的温度的介质，而不会因此损坏滑环密封组件。

附图标记列表

1 滑环密封组件

2 第一滑环密封件

3 第二滑环密封件

4 壳体

5 输送套管

6 环形的偏心间隙

7 环形间隙

8 第二槽

9 第一槽

10 轴

11 在第一静止滑环处的第一扩大凹部

12 在壳体处的第二扩大凹部

13 第三缩小凹部

14 第四缩小凹部

15 水平线

16 垂直线

20 第一密封间隙

21 第一静止滑环

21a 第一静止滑环的内周

21b 第一静止滑环的背侧

22 第一旋转滑环

30 密封间隙

31 第二静止滑环

32 第二旋转滑环

33 滑环支架

40 入口

41 出口

50 输送槽

50a 输送套管的外周

51 输送套管的接纳区域

60 入口和出口的中心线

61 平面

E 偏心距

G 45°直线

T 第一槽和第二槽的深度

X-X 滑环密封组件的轴向方向

Claims (15)

1.一种滑环密封组件，包括：

-具有第一旋转滑环(22)和第一静止滑环(21)的第一滑环密封件(2)，所述第一旋转滑环和所述第一静止滑环在它们之间限定第一密封间隙(20)；

-具有第二旋转滑环(22)和第二静止滑环(32)的第二滑环密封件(3)，所述第二旋转滑环和所述第二静止滑环在它们之间限定第二密封间隙(30)；

-具有用于冷却液的入口(40)和出口(41)的壳体(4)；

-旋转的输送套管(5)，所述输送套管与所述第一旋转滑环(22)和所述第二旋转滑环(32)连接，

-其中所述输送套管(5)在其外周处具有多个输送槽(50)，

-其中所述第一静止滑环(21)径向地布置在所述输送套管(5)之外并且具有内周(21a)，所述内周相对于所述输送套管(5)的外周(50a)偏心地布置，使得在所述输送套管(5)的所述外周(50a)和所述第一静止滑环(21)的所述内周(21a)之间构造有环绕的偏心间隙(6)，以及

-其中所述第一静止滑环(21)在背离所述第一密封间隙(20)的背侧(21b)处具有指向所述出口(41)的第一槽(9)，且在所述内周(21a)处具有第一扩大凹部(11)，所述第一扩大凹部通入所述第一槽(9)中。

2.根据权利要求1所述的滑环密封组件，其中以与所述第一静止滑环(21)的所述背侧(21b)相邻的方式在所述第一静止滑环(21)的外周和所述壳体(4)之间构造有环形间隙(7)。

3.根据权利要求2所述的滑环密封组件，其中在所述壳体(4)处构造有第二扩大凹部(12)，所述第二扩大凹部从所述环形间隙(7)通入所述出口(41)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述输送套管(5)具有用于固定所述第一旋转滑环(22)的接纳区域(51)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述输送套管(5)的所述输送槽(50)的数量n大于或等于12，并且尤其是在18≤n≤24之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述第一静止滑环(21)的所述背侧(21b)径向地位于所述出口(41)之内。

7.根据权利要求6所述的滑环密封组件，其中所述出口(41)的中心线和所述第一静止滑环(21)的所述背侧(21b)位于垂直于所述滑环密封组件的轴向方向(X-X)的共同的平面(61)中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述入口(40)和所述出口(41)在所述滑环密封组件的轴向方向(X-X)上布置在所述第一滑环密封件(2)和所述第二滑环密封件(3)之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述入口(40)和所述出口(41)在所述滑环密封组件的圆周处以180°彼此相反。

10.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中在所述壳体(4)处的所述第二扩大凹部(12)的体积大于在所述第一静止滑环(21)处的所述第一扩大凹部(11)的体积。

11.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述环形间隙(7)沿其圆周具有恒定的间隙宽度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中在所述输送套管(5)和所述第一静止滑环(21)之间的偏心距(E)位于所述滑环密封组件的水平线(15)上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述第一静止滑环(21)在背离所述密封间隙(20)的所述背侧(21b)处具有第二槽(8)并且在所述内周处具有第三缩小凹部(13)，所述第三缩小凹部从所述第二槽(8)开始朝向所述偏心间隙(6)缩小。

14.根据权利要求13所述的滑环密封组件，其中在所述壳体处构造有第四缩小凹部(14)，所述第四缩小凹部从所述入口(40)开始到所述环形间隙(7)中缩小。

15.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封组件，其中所述滑环密封组件是能预安装的构件。