DE102016015555A1

DE102016015555A1 - Mechanical seal

Info

Publication number: DE102016015555A1
Application number: DE102016015555.8A
Authority: DE
Inventors: Pascal von Dobrzewinski
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Gleitringdichtung hat zwei Gleitpartner, die eine Gleitpaarung bilden. Die Gleitpartner liegen mit Dichtflächen unter Bildung eines Dichtspaltes aneinander. Der eine Gleitpartner ist dichtfest mit einem drehenden und der andere Gleitpartner dichtfest mit einem stehenden Maschinenteil verbunden. Die Gleitringdichtung ist mit zwei weiteren Gleitpartnern versehen, die eine weitere Gleitpaarung bilden. Die weiteren Gleitpartner liegen mit Dichtflächen unter Bildung eines Dichtspaltes aneinander. Der eine Gleitpartner ist hierbei drehfest mit dem drehenden und der andere Gleitpartner mit dem stehenden Maschinenteil verbunden. Zwischen den beiden Gleitpaarungen befindet sich wenigstens ein elastisches Federelement, an dem der benachbart zu ihm liegende Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen axial beweglich befestigt ist.The mechanical seal has two sliding partners, which form a sliding pair. The sliding partners lie with sealing surfaces together to form a sealing gap. The one sliding partner is tightly connected with a rotating and the other sliding tightly connected to a stationary machine part. The mechanical seal is provided with two other sliding partners, which form another sliding pair. The other sliding partners lie with sealing surfaces together to form a sealing gap. The one sliding partner is in this case rotatably connected to the rotating and the other sliding partner with the stationary machine part. At least one elastic spring element is located between the two pairs of sliding elements, on which the sliding partner of the two pairs of sliding surfaces lying adjacent to it is mounted so as to be axially movable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a mechanical seal according to the preamble of claim 1.

Gleitringdichtungen, insbesondere gasgeschmierte Gleitringdichtungen, werden im Allgemeinen so ausgeführt, dass ein axial beweglicher Gleitring über ein Federmittel gegen einen Gegenring gedrückt wird. Der Gleitring und der Gegenring bilden die Gleitpartner der Gleitringdichtung. Der Gegenring ist je nach Ausführung der Gleitringdichtung als rotierender Teil fest mit einer Welle oder als stehender Teil mit einem Gehäuse verbunden. Dreht die Welle nicht, wird die statische Dichtheit über die Anpressung des axial beweglichen Gleitringes gegen den Gegenring erzeugt. Dreht die Welle, sorgen aerodynamische Strukturen in der Stirnfläche der aneinanderliegenden Gleitpartner dafür, dass Luft in den Dichtspalt zwischen dem Gleit- und dem Gegenring gelangt. Es bildet sich im Dichtspalt ein Luftpolster als Druckring aus, wodurch der Gleitring axial gegen die Kraft des Federmittels verschoben wird. Es bildet sich zwischen Gleit- und Gegenring ein wenige µm breiter Dichtspalt aus. Bei richtiger Auslegung berühren sich Gleit- und Gegenring in diesem Zustand nicht.Mechanical seals, in particular gas-lubricated mechanical seals are generally carried out so that an axially movable seal ring is pressed by a spring means against a counter ring. The sliding ring and the counter ring form the sliding partners of the mechanical seal. The counter ring is connected depending on the design of the mechanical seal as a rotating part fixed to a shaft or as a stationary part with a housing. If the shaft does not rotate, the static tightness is generated by the contact pressure of the axially movable sliding ring against the counter ring. If the shaft rotates, aerodynamic structures in the end face of the adjacent sliding partners ensure that air enters the sealing gap between the sliding ring and the counter ring. It forms in the sealing gap an air cushion as a pressure ring, whereby the slide ring is axially displaced against the force of the spring means. It forms between sliding and counter ring a few microns wide sealing gap. If correctly dimensioned, sliding and counter ring do not touch each other in this condition.

Systembewegungen, vor allem ein axiales Wellenspiel, werden von dem einzigen Federmittel ausgeglichen. Durch die axialen Bewegungen wird das Federmittel in Bezug auf den Betriebspunkt be- oder entlastet. Dies führt zu einem betriebspunktabhängigen Abhebeverhalten des Gleitpartners. Daher besteht das Problem, dass die Gleitringdichtung so ausgelegt sein muss, dass einerseits bei maximaler Vorspannung des Federmittels der Gleitpartner bei der gewünschten Drehzahl abhebt und andererseits bei minimaler Federmittelvorspannung statisch dicht bleibt.System movements, especially axial shaft play, are compensated by the single spring means. By the axial movements, the spring means is loaded or unloaded in relation to the operating point. This leads to an operating point-dependent lifting behavior of the sliding partner. Therefore, there is the problem that the mechanical seal must be designed so that on the one hand with the maximum bias of the spring means of the sliding partner stands out at the desired speed and on the other hand remains statically tight with minimal Federmittelvorspannung.

Im Einsatz treten Vibrationen der Welle auf, die in die Gleitringdichtung eingeleitet werden. Solche vibrationsstarken Anwendungen treten beispielsweise bei Motor- oder Getriebeanwendungen auf. Durch teilelastische oder auch elastische Presssitze kann diesem Problem zumindest teilweise entgegengewirkt werden.In use, vibrations of the shaft occur, which are introduced into the mechanical seal. Such high-vibration applications occur, for example, in engine or transmission applications. By partially elastic or elastic press seats this problem can be at least partially counteracted.

Beim Einsatz von Gleitringdichtungen, insbesondere gasgeschmierten Gleitringdichtungen, bei Motoren oder Getrieben treten besonders schwierige Randbedingungen auf:

- starke Vibrationen des Antriebsstranges
- starke axiale Bewegung der Kurbelwelle
- geringer radialer und axialer Bauraum, der bei Gleitpartnern zu schmalen Kreisringen mit großem mittleren Radius führt; in Kombination mit einer geringen Wandstärke der kreisringförmigen Gleitpartner kann dies fertigungsbedingt zu Deformationen der Gleitpartner führen. Solche Deformationen der Gleitpartner treten zudem durch die im Betrieb auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen auf.
- Gleitende Sekundärdichtelemente sind nicht umsetzbar, da aufgrund der großen Wirkdurchmesser hohe axiale Verschiebekräfte auftreten, die zu hohen axialen Gesamtkräften führen und die Funktion einer gasgeschmierten Gleitringdichtung stören können, indem der Gleitpartner zu spät oder überhaupt nicht abhebt und keine Rückstellung der Dichtung erfolgt.

When using mechanical seals, in particular gas-lubricated mechanical seals, in motors or transmissions, particularly difficult boundary conditions occur:

- strong vibrations of the drive train
- strong axial movement of the crankshaft
- Low radial and axial space, which leads to sliding partners to narrow circular rings with a large average radius; In combination with a small wall thickness of the annular sliding partners, this can lead to deformations of the sliding partners due to production. Such deformations of the sliding partners also occur due to the thermal and mechanical loads occurring during operation.
- Sliding secondary sealing elements are not feasible because due to the large effective diameter high axial displacement forces occur, which can lead to high overall axial forces and interfere with the function of a gas-lubricated mechanical seal by the sliding partner too late or not lift and no provision of the seal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Gleitringdichtung so auszubilden, dass sich Vibrationen nicht nachteilig auswirken, eine möglichst betriebspunktneutrale Funktion der Gleitringdichtung sichergestellt ist und eine sichere statische und dynamische Abdichtung gewährleistet ist.The invention has the object of providing the generic mechanical seal in such a way that vibrations do not adversely affect a possible operating point neutral function of the mechanical seal is ensured and a secure static and dynamic sealing is ensured.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Gleitringdichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in the generic mechanical seal according to the invention with the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung sind zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete Gleitpaarungen vorgesehen, die jeweils aus zwei mit ihren Dichtflächen aneinanderliegenden Gleitpartnern bestehen. Der eine Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen ist hierbei drehfest mit dem drehenden Maschinenteil, vorzugsweise einer Welle, und der andere Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen mit dem ruhenden Maschinenteil verbunden. Zwischen den beiden Gleitpaarungen befindet sich das wenigstens eine elastische Federelement, an dem der benachbart zu ihm liegende Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen axial beweglich befestigt ist. Diese Gleitpartner werden durch das Federelement axial gegen die anderen Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen gedrückt. Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung besteht somit aus den beiden jeweils axial beweglichen Gleitpartnern, für die das wenigstens eine zwischen ihnen liegende Federelement vorgesehen ist. Mit diesem Federelement werden die einen Gleitpartner gegen die anderen Gleitpartner der Gleitpaarungen axial gedrückt.In the mechanical seal according to the invention two axially spaced pairings are provided, each consisting of two abutting with their sealing surfaces sliding partners. The one sliding partner of the two pairs of bearings is in this case rotatably connected to the rotating machine part, preferably a shaft, and the other sliding partner of the two pairings with the stationary machine part. Between the two pairs of sliding is the at least one elastic spring element to which the adjacent sliding partner of the two pairs of bearings is mounted axially movable. These sliding partners are pressed by the spring element axially against the other sliding partner of the two sliding pairings. The mechanical seal according to the invention thus consists of the two axially movable sliding partners, for which the at least one spring element located between them is provided. With this spring element, one sliding partner is pressed axially against the other sliding partner of the sliding pairings.

Vorzugsweise ist das Federelement einstückig ausgebildet, so dass an ihm die axial beweglichen Gleitpartner befestigt sind.Preferably, the spring element is integrally formed so that the axially movable sliding partners are attached to it.

Das Federelement kann aber auch aus zwei Teilen bestehen, die jeweils mit einem dieser Gleitpartner verbunden sind.The spring element may also consist of two parts, which are each connected to one of these sliding partners.

Diese beiden Federelementteile können aneinanderliegen.These two spring element parts can abut each other.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung wird vorteilhaft als Kurbelwellendichtung eingesetzt und ist insbesondere eine gasgeschmierte Gleitringdichtung. Das Federelement kompensiert mögliche Vibrationen eines Antriebsstranges. Die im Betrieb der Gleitringdichtung auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen können vom Federelement zumindest teilweise oder vollständig kompensiert werden, so dass die Dichtheit auch unter solchen Belastungen gewährleistet ist. The mechanical seal according to the invention is advantageously used as a crankshaft seal and is in particular a gas-lubricated mechanical seal. The spring element compensates for possible vibrations of a drive train. The occurring during operation of the mechanical seal thermal and mechanical loads can be compensated by the spring element at least partially or completely, so that the tightness is ensured even under such loads.

Eventuelle Unebenheiten oder Deformationen in den Berührflächen der Gleitpartner in Folge der Fertigung, thermischer und/oder mechanischer Belastungen können bei geeigneter Auslegung der Gleitpartner in Form, Dicke und Material zumindest teilweise oder auch vollständig durch das Federelement ausgeglichen werden. Die Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen können aus Metall, Kunststoff, Keramik oder Verbundwerkstoff bestehen. Eventuelle axiale Auslenkungen des drehenden Maschinenteiles können durch eine elastische Verformung des Federelementes ausgeglichen werden.Any unevenness or deformation in the contact surfaces of the sliding partners as a result of manufacturing, thermal and / or mechanical loads can be compensated at least partially or completely by the spring element with a suitable design of the sliding in shape, thickness and material. The sliding partners of the two sliding pairs can be made of metal, plastic, ceramic or composite material. Any axial deflections of the rotating machine part can be compensated by an elastic deformation of the spring element.

Das Federelement ist vorteilhaft drehfest mit dem drehenden Maschinenteil verbunden. Es kann aber auch mit dem stehenden Maschinenteil verbunden sein.The spring element is advantageously rotatably connected to the rotating machine part. But it can also be connected to the stationary machine part.

Das Federelement ist in bevorzugter Ausführungsform im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und umgibt das drehende Maschinenteil. Dadurch ist gewährleistet, dass die drehenden Gleitpartner über ihren Umfang gleichmäßig gegeneinander axial belastet werden.The spring element is formed in a preferred embodiment substantially annular and surrounds the rotating machine part. This ensures that the rotating sliding partners are evenly loaded axially against each other over their circumference.

Damit das Federelement einfach mit dem drehenden oder gegebenenfalls mit dem stillstehenden Maschinenteil verbunden werden kann, hat das Federelement bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Hülse, mit der das Federelement drehfest mit dem drehenden oder stillstehenden Maschinenteil verbunden werden kann.Thus, the spring element can be easily connected to the rotating or optionally with the stationary machine part, the spring element in an advantageous embodiment, a sleeve with which the spring element can be rotatably connected to the rotating or stationary machine part.

Vorteilhaft ist hierbei, wenn am drehenden oder gegebenenfalls stillstehenden Maschinenteil ein ringförmiger Halter befestigt ist, der vorteilhaft ebenfalls hülsenförmig ausgebildet ist und an dem sich die Hülse des Federelementes sehr einfach drehfest befestigen lässt.It is advantageous here if an annular holder is attached to the rotating or possibly stationary machine part, which is advantageously also sleeve-shaped and on which the sleeve of the spring element can be attached very easily rotatably.

Das Federelement ist vorteilhaft mit wenigstens einem radial verlaufenden Steg versehen, der elastisch verformbar ist. Dadurch kann das Federelement beispielsweise axiale Bewegungen des drehenden Maschinenteiles durch eine elastische Verformung des Steges einfach auffangen.The spring element is advantageously provided with at least one radially extending web which is elastically deformable. As a result, the spring element can easily absorb, for example, axial movements of the rotating machine part by elastic deformation of the web.

Das Federelement kann mit mehreren über seinen Umfang verteilt angeordneten radial verlaufenden Stegen versehen sein. Vorteilhaft ist es, wenn der Steg als umlaufender Ringsteg ausgebildet ist. Ein solches Federelement lässt sich einfach und kostengünstig fertigen. Außerdem wird dadurch gewährleistet, dass eine elastische Verformung bei beispielsweise axialen Auslenkungen des drehenden Maschinenteiles gleichmäßig über den Umfang des Federelementes ausgeglichen werden kann.The spring element may be provided with a plurality of radially extending webs distributed over its circumference. It is advantageous if the web is designed as a circumferential annular web. Such a spring element can be manufactured easily and inexpensively. In addition, this ensures that an elastic deformation in, for example, axial deflections of the rotating machine part can be compensated uniformly over the circumference of the spring element.

Der Steg des Federelementes ist bevorzugt an der Außenseite der Hülse des Federelementes vorgesehen und vorteilhaft einstückig mit ihm ausgebildet.The web of the spring element is preferably provided on the outside of the sleeve of the spring element and advantageously formed integrally with it.

Die Anbindung der benachbarten Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen an das Federelement ist in einfacher Weise dann möglich, wenn der Steg des Federelementes mit zwei Anbindungsteilen verbunden ist, an denen die benachbarten Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen vorgesehen sind. Diese Anbindungsteile sind vorteilhaft einstückig mit dem Steg ausgebildet, was die Herstellung des Federelementes erleichtert und verbilligt.The connection of the adjacent sliding partner of the two pairs of bearings on the spring element is possible in a simple manner when the web of the spring element is connected to two connecting parts on which the adjacent sliding partners of the two pairs of bearings are provided. These connection parts are advantageously integrally formed with the web, which facilitates the manufacture of the spring element and cheaper.

Die Anbindungsteile können sich vom Steg des Federelementes aus etwa radial erstrecken. Bei einer solchen Ausbildung des Federelementes ergibt sich bei drehendem Maschinenteil aufgrund des Fliehkrafteffektes, der auf die Anbindungsteile wirkt, eine spaltöffnende Kraft auf den Dichtspalt zwischen den jeweiligen Gleitpartnern.The connecting parts can extend from the web of the spring element from approximately radially. In such a design of the spring element results in rotating machine part due to the centrifugal force effect acting on the connecting parts, a gap-opening force on the sealing gap between the respective sliding partners.

Das Federelement kann auch so ausgebildet sein, dass die Anbindungsteile als Ringscheiben ausgebildet sind, die sich über einen Teil der radialen Breite des Steges radial nach innen oder nach außen erstrecken. Bei einer solchen Gestaltung des Federelementes wirkt auf den Dichtspalt zwischen den Gleitpartnern im statischen oder im dynamischen Zustand eine spaltschließende Kraft.The spring element can also be designed so that the connecting parts are designed as annular discs, which extend over a part of the radial width of the web radially inwardly or outwardly. With such a design of the spring element, a gap-closing force acts on the sealing gap between the sliding partners in the static or in the dynamic state.

Die Anbindungsteile sind in diesem Falle in vorteilhafter Weise an einem Ringmantel vorgesehen, der am freien Ende des Steges vorgesehen ist. Durch eine solche Ausbildung liegt der Steg über einen Teil seiner radialen Breite zwischen den beiden Ringscheiben. Sie sind vorteilhaft zusammen mit dem Ringmantel einstückig mit dem Steg des Federelementes ausgebildet.The connection parts are provided in this case in an advantageous manner to an annular jacket, which is provided at the free end of the web. Such a design of the web over a portion of its radial width between the two annular discs. They are advantageously formed integrally with the annular jacket integral with the web of the spring element.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die mit dem Federelement verbundenen Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen jeweils schwimmend gelagert. Dadurch wird erreicht, dass in jeder Axialstellung der Gleitpartner die Summe der axialen Kräfte, die auf die anderen Gleitpartner wirken, gleich bleibt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass unabhängig von axialen Auslenkungen des drehenden Maschinenteiles im statischen Zustand der Dichtspalt einwandfrei geschlossen wird. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass bei Rotation des drehenden Maschinenteiles, also im dynamischen Zustand, unabhängig von der axialen Auslenkung eine möglichst gleichbleibende axiale Kraft vom Federelement auf die an ihm befestigten Gleitpartner wirkt.In an advantageous embodiment, the sliding partner of the two sliding pairings connected to the spring element are each mounted in a floating manner. This ensures that in each axial position of the sliding partner, the sum of the axial forces acting on the other sliding partners remains the same. In this way it is ensured that regardless of axial deflections of the rotating machine part in the static state, the sealing gap is properly closed. In addition, will ensures that upon rotation of the rotating machine part, ie in the dynamic state, independent of the axial deflection as constant as possible axial force from the spring element acts on the sliding partner attached to it.

Die Federelemente können unabhängig von ihrer jeweiligen Gestaltung kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Gleitpartner verbunden sein. Auch die Anbindung der Federelemente an das drehende oder gegebenenfalls an das stillstehende Maschinenteil kann kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig erfolgen.The spring elements can be independent of their respective design force and / or positive and / or cohesive connected to the sliding. The connection of the spring elements to the rotating or optionally to the stationary machine part can be force and / or positive and / or cohesive.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Federelement zur Beeinflussung des Fliehkrafteffektes eine ungleiche Masseverteilung. Aufgrund der beim drehenden Maschinenteil auftretenden Fliehkräfte bewirkt die ungleiche Masseverteilung je nach Ausbildung des Federelementes, dass auf den Dichtspalt zwischen den Gleitpartnern der beiden Gleitpaarungen eine spaltöffnende oder gegebenenfalls eine spaltschließende Kraft wirkt.In an advantageous embodiment, the spring element for influencing the centrifugal force effect has an unequal mass distribution. Due to the centrifugal forces occurring during the rotating machine part causes the uneven mass distribution depending on the design of the spring element, that acts on the sealing gap between the sliding partners of the two pairs of sliding a gap-opening or possibly a gap-closing force.

Die ungleiche Masseverteilung kann beispielhaft durch Verdickungen erreicht werden, die am Federelement vorgesehen sind.The unequal mass distribution can be achieved, for example, by thickening, which are provided on the spring element.

Eine konstruktiv einfache Ausbildung ergibt sich, wenn der andere Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen durch einen in einer Halterung aufgenommenen Gegenring gebildet ist. Mit der Halterung lässt sich der Gegenring in einem Einbauraum eines entsprechenden Aggregates oder Gehäuses befestigen.A structurally simple design results when the other sliding partner of the two pairs of bearings is formed by a counter-ring received in a holder. With the bracket, the mating ring can be mounted in an installation space of a corresponding unit or housing.

Der nichtdrehende Gleitpartner der beiden Gleitpaarungen kann aber auch durch einen Teil einer Halterung gebildet sein, mit dem die Gleitringdichtung im Einbauraum befestigt wird. In diesem Falle ist ein zusätzlicher nicht drehender Gleitpartner nicht erforderlich.The non-rotating sliding partner of the two pairs of bearings can also be formed by a part of a holder, with which the mechanical seal is mounted in the installation space. In this case, an additional non-rotating sliding partner is not required.

Es ist auch möglich, dass der drehende oder auch der nichtdrehende Gleitpartner als Folie oder als Beschichtung auf dem Federelement ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung hat die Gleitringdichtung nicht nur eine geringe axiale Breite, sondern besteht aus nur wenigen Bauteilen.It is also possible that the rotating or the non-rotating sliding partner is formed as a film or as a coating on the spring element. In such an embodiment, the mechanical seal not only has a small axial width, but consists of only a few components.

Um die Position sowie die Zahl der Umdrehungen des drehenden Maschinenteiles erfassen zu können, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform am Federelement ein magnetischer Signalgeber in Form einer Codierschicht vorgesehen. Die Codierschicht kann auf das Federelement aufgebracht oder in das Federelement eingebracht sein.In order to detect the position and the number of revolutions of the rotating machine part, a magnetic signal generator in the form of a Codierschicht is provided in an advantageous embodiment of the spring element. The coding layer can be applied to the spring element or introduced into the spring element.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Codierschicht als eigenständiges Bauteil auszubilden, das form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Federelement verbunden ist.It is also possible to form the coding layer as an independent component which is positively and / or non-positively and / or materially connected to the spring element.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The subject of the application results not only from the subject matter of the individual claims, but also by all the information and features disclosed in the drawings and the description. They are, even if they are not the subject of the claims, claimed as essential to the invention, as far as they are new individually or in combination over the prior art.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

1 bis 7 jeweils im Axialschnitt eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung in Einbaulage,
8 und 9 zwei Ausführungsformen von aerodynamischen Strukturen an den Gleitringen der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung.

The invention will be explained in more detail with reference to some embodiments shown in the drawings. Show it

1 to 7 each in axial section one half of a mechanical seal according to the invention in the installed position,
8th and 9 two embodiments of aerodynamic structures on the slip rings of the mechanical seal according to the invention.

Die im Folgenden beschriebenen Gleitringdichtungen sind insbesondere gasgeschmierte Gleitringdichtungen, bei denen die beiden Gleitringe jeweils axial beweglich sind und durch ein gemeinsames Federelement gegen jeweils einen Gegenring gedrückt werden.The mechanical seals described below are in particular gas-lubricated mechanical seals, in which the two sliding rings are each axially movable and are pressed by a common spring element against a respective mating ring.

Die Gleitringdichtung gemäß 1 trennt eine Mediumsseite A von der Luftseite B. Die Gleitringdichtung ist in einem schematisch dargestellten Einbauraum 1 eines Aggregates 2 eingebaut, das ebenfalls nur schematisch dargestellt ist. Das Aggregat 2 kann beispielhaft ein Motor oder ein Getriebe sein.The mechanical seal according to 1 separates a medium side A from the air side B. The mechanical seal is in a schematically illustrated installation space 1 an aggregate 2 installed, which is also shown only schematically. The aggregate 2 may be an example of a motor or a transmission.

Die Gleitringdichtung hat zwei Gleitringe 3, die vorteilhaft gleich ausgebildet sind und im Halbschnitt rechteckigen Querschnitt haben. Die Gleitringe 3 umgeben mit radialem Abstand ein abzudichtendes drehendes Maschinenteil 4, das vorteilhaft eine Welle ist. Die beiden Gleitringe 3 liegen mit axialem Abstand nebeneinander und sind durch ein gemeinsames Federelement 5 axial beweglich verbunden. Es besteht aus elastischem Material und ist mit den beiden Gleitringen 3 verdrehfest verbunden. Diese verdrehfeste Verbindung kann kraft-, form- oder stoffschlüssig ausgebildet sein.The mechanical seal has two sliding rings 3 , which are advantageously the same design and have a rectangular section in half section. The slip rings 3 surrounded with a radial distance to be sealed rotating machine part 4 which is advantageously a wave. The two slip rings 3 lie next to each other with axial distance and are connected by a common spring element 5 axially movable. It is made of elastic material and is equipped with the two sliding rings 3 rotationally connected. This non-rotatable connection can be designed to be non-positive, positive or cohesive.

Das elastische Federelement hat eine Hülse 6, die drehfest auf einem hülsenförmigen Halter 7 sitzt. Er sitzt drehfest auf dem Maschinenteil 4. Von der Außenseite der Hülse 6 steht mittig ein Ringsteg 8 ab, der in einer Radialebene der Gleitringdichtung liegt und an seinem radial äußeren Ende in zwei Anbindungsteile 9 übergeht, an welche die beiden Gleitringe 3 verdrehfest angebunden sind. Die Hülse 6, der Ringsteg 8 und die beiden Anbindungsteile 9, welche das Federelement 5 bilden, sind in vorteilhafter Weise einstückig miteinander ausgebildet. Die Anbindungsteile 9 sind ringscheibenförmig gestaltet und liegen flächig an den einander zugewandten Innenseiten 10 der beiden Gleitringe 3 an. Um eine sichere verdrehfeste Verbindung zwischen den Anbindungsteilen 9 und den Gleitringen 3 zu gewährleisten, erstrecken sich die Anbindungsteile 9 zumindest über mehr als die halbe radiale Breite der Gleitringe 3.The elastic spring element has a sleeve 6 , which rotatably on a sleeve-shaped holder 7 sitting. He sits non-rotatably on the machine part 4 , From the outside of the sleeve 6 in the middle is a ring pier 8th from, which lies in a radial plane of the mechanical seal and at its radially outer end in two connection parts 9 passes to which the two slip rings 3 are rotationally tethered. The sleeve 6 , the ring bridge 8th and the two connection parts 9 which the spring element 5 form, are advantageously integrally formed with each other. The connection parts 9 are designed annular disc-shaped and lie flat on the facing inner sides 10 the two slip rings 3 at. For a secure non-rotatable connection between the connection parts 9 and the slip rings 3 to ensure the connecting parts extend 9 at least over more than half the radial width of the slip rings 3 ,

Die beiden Außenseiten 11, 12 des Ringsteges 8 gehen stetig gekrümmt in die radiale Innenseite 13, 14 der Anbindungsteile 9 über. Die gekrümmten Innenseiten 13, 14 erstrecken sich bis zu den Innenseiten 10 der Gleitringe 3.The two outer sides 11 . 12 of the ring bridge 8th go steadily curved into the radial inside 13 . 14 the connection parts 9 above. The curved inner sides 13 . 14 extend to the insides 10 the slip rings 3.

Die radiale Außenseite 15 verläuft stetig gekrümmt, wodurch das Federelement 5 an seiner radialen Außenseite eine umlaufende Ringnut 16 mit einem teilkreisförmigen, vorzugsweise halbkreisförmigen Boden aufweist.The radial outside 15 runs continuously curved, causing the spring element 5 on its radial outer side a circumferential annular groove 16 having a part-circular, preferably semi-circular bottom.

Aufgrund der beschriebenen Gestaltung des Federelementes 5 nimmt die radiale Querschnittsbreite der beiden Anbindungsteile 9 in Richtung auf die Gleitringe 3 zu, vorzugsweise stetig. Dadurch wird erreicht, dass die Anbindungsteile 9 im Anschluss an die Gleitringe 3 eine ausreichende radiale Breite haben, so dass die Gleitringe 3 sicher mit dem Federelement 5 verbunden werden können. Andererseits bildet der zwischen dem Ringsteg 8 und den Anbindungsteilen 9 gebildete Zwischenbereich 17, 18 einen elastischen Biegebereich, der axiale Bewegungen der Gleitringe 3 im Einsatz der Gleitringdichtung ermöglicht.Due to the described design of the spring element 5 takes the radial cross-sectional width of the two connecting parts 9 in the direction of the slip rings 3 to, preferably steadily. This ensures that the connecting parts 9 following the slip rings 3 have a sufficient radial width, so that the slip rings 3 safe with the spring element 5 can be connected. On the other hand, the forms between the ring land 8th and the connection parts 9 formed intermediate area 17 . 18 an elastic bending area, the axial movements of the slip rings 3 in use of the mechanical seal allows.

Das Federelement 5 ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf seine Längsmittelebene ausgebildet und erzeugt auf die beiden Gleitringe 3 jeweils eine Axialkraft, unter welcher die Gleitringe 3 gegen Gegenringe 19 gedrückt werden. Sie sind vorteilhaft gleich ausgebildet und haben jeweils im Halbschnitt rechteckigen Querschnitt. Die Gleitringe 3 und die Gegenringe 19 bilden mit ihren aneinander liegenden ebenen Ringflächen einen Dichtspalt 20, der jeweils in einer Radialebene der Gleitringdichtung liegt. Vorteilhaft haben die Gleitringe 3 und die Gegenringe 19 gleiche radiale Breite. Im Ausführungsbeispiel sind die Gegenringe 19 axial dicker als die Gleitringe 3.The spring element 5 is formed mirror-symmetrically with respect to its longitudinal center plane and generated on the two sliding rings 3 each an axial force, under which the slip rings 3 against counter rings 19 be pressed. They are advantageously the same design and each have a half-section rectangular cross-section. The slip rings 3 and the mating rings 19 form with their adjacent flat annular surfaces a sealing gap 20 , which lies in each case in a radial plane of the mechanical seal. Advantageously, the slip rings 3 and the mating rings 19 same radial width. In the embodiment, the counter rings 19 axially thicker than the slip rings 3 ,

Die beiden Gegenringe 19 sind jeweils in einer Halterung 21 aufgenommen. Sie ist im Wesentlichen als Ringscheibe ausgebildet und hat einen in einer Radialebene liegenden ebenen Boden 22, der am radial äußeren Rand rechtwinklig in einen zylindrischen Mantel 23 übergeht. Er liegt mit Presssitz an der Wandung des Einbauraumes 1 an. Der Mantel 23 umgibt die Gegenringe 19 über einen Teil ihrer axialen Breite. Zwischen der Halterung 21 und dem jeweiligen Gegenring 19 befindet sich eine Dichtmanschette 24, die den Boden 22, den Mantel 23 und die Stirnseite des Mantels 23 vollständig bedeckt. Die Dichtmanschette 24 ist fest mit der jeweiligen Halterung 21 verbunden. Die Gegenringe 19 sind ihrerseits verdrehfest mit den Dichtmanschetten 24 verbunden.The two opposing rings 19 are each in a holder 21 added. It is essentially designed as an annular disk and has a flat plane lying in a radial plane 22 at the radially outer edge perpendicular to a cylindrical shell 23 passes. He lies with interference fit on the wall of the installation space 1 at. The coat 23 surrounds the mating rings 19 over part of its axial width. Between the bracket 21 and the respective mating ring 19 there is a sealing collar 24 that the ground 22 , the coat 23 and the front of the coat 23 completely covered. The sealing cuff 24 is fixed to the respective bracket 21 connected. The mating rings 19 For their part, they are resistant to rotation with the sealing collars 24 connected.

Bei der in 1 dargestellten vorteilhaften Ausführung ist die Verbindung der Gegenringe 19 mit den Halterungen 21 als Elastomerpresssitz ausgeführt, der durch die Dichtmanschetten 24 aus elastomerem Material gebildet wird.At the in 1 illustrated advantageous embodiment is the connection of the mating rings 19 with the brackets 21 designed as an elastomeric press fit, by the sealing sleeves 24 is formed of elastomeric material.

Abweichend von diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Gegenringe 19 kraft-, form- oder stoffschlüssig verdrehfest unmittelbar mit dem Boden 22 der Halterungen 21 verbunden sein.Notwithstanding this preferred embodiment, the mating rings 19 non-positive, positive or cohesive rotationally fixed directly to the ground 22 the brackets 21 be connected.

Der Boden 22 der Halterungen 21 ist vorteilhaft so vorgesehen, dass er mit seinem inneren Rand 25 in der gleichen Zylinderfläche liegt wie die radial inneren Zylinderflächen 26, 27 der Gegenringe 19 und der Gleitringe 3.The floor 22 the brackets 21 is advantageously provided so that it with its inner edge 25 in the same cylindrical surface is like the radially inner cylindrical surfaces 26 . 27 the mating rings 19 and the slip rings 3 ,

Damit das Federelement 5 zuverlässig mit dem drehenden Maschinenteil 4 verbunden werden kann, haben die Hülse 6 des Federelementes 5 und der zylindrische Halter 7 vorteilhaft etwa gleiche axiale Breite. Die Verbindung zwischen der Hülse 6 und dem Halter 7 ist verdrehfest ausgebildet, was durch eine kraft-, form- oder stoffschlüssige Verbindung erreicht werden kann. Die Verbindung zwischen dem Halter 7 und dem Maschinenteil 4 kann kraft-, form- oder stoffschlüssig ausgebildet sein.So that the spring element 5 Reliable with the rotating machine part 4 can be connected, have the sleeve 6 of the spring element 5 and the cylindrical holder 7 advantageously about the same axial width. The connection between the sleeve 6 and the holder 7 is formed rotationally, which can be achieved by a positive, positive or cohesive connection. The connection between the holder 7 and the machine part 4 can be formed kraft-, form or cohesive.

Das elastische Federelement 5 dient nicht nur als Federmittel, sondern gleichzeitig als sekundäre Abdichtung. Da das Federelement 5 einstückig ausgebildet ist, ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau der Gleitringdichtung, was sich auch kostengünstig auf deren Herstellung auswirkt. Das Federelement 5 als sekundäre Abdichtung verhindert, dass Medium von der Mediumseite A auf die Luftseite B gelangt.The elastic spring element 5 not only serves as a spring means, but at the same time as a secondary seal. Because the spring element 5 is formed in one piece, results in a very simple construction of the mechanical seal, which also has a cost effect on their production. The spring element 5 as a secondary seal prevents medium from the medium side A on the air side B passes.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel besteht auch die Möglichkeit, die Federung und die sekundäre Abdichtung auf zwei Bauteile aufzuteilen. So kann das elastische Bauteil 5 die Funktion der Sekundärabdichtung übernehmen, während für die Federfunktion eine separate Feder zwischen die beiden Gleitringe 3 so eingesetzt wird, dass diese gegen die Gegenringe 19 axial gedrückt werden.Notwithstanding the illustrated embodiment, it is also possible to divide the suspension and the secondary seal on two components. So can the elastic component 5 take over the function of the secondary seal, while for the spring function, a separate spring between the two seal rings 3 is used so that these against the mating rings 19 be pressed axially.

Mit der Gleitringdichtung können Vibrationen des Maschinenteiles 4 bzw. Vibrationen des diesen Maschinenteil enthaltenden Antriebsstranges sowie auch aus den allgemeinen Betriebsbedingungen heraus durch das elastische Federelement 5 kompensiert werden. Axiale Auslenkungen des Maschinenteiles 4 werden durch das Federelement 5 kompensiert, insbesondere durch den zentral liegenden Ringsteg 8 ausgeglichen. Der Ringsteg 8 hat ausreichend große radiale Breite und ausreichend geringe axiale Dicke, so dass er axiale Auslenkungen des Maschinenteiles 4 durch entsprechende elastische Verformung zumindest teilweise kompensieren kann. Die axial wirkenden Federkräfte bleiben von der axialen Bewegung des Maschinenteiles 4 und der entsprechenden elastischen Verformung des Ringsteges 8 unbeeinflusst. Dadurch lässt sich sehr einfach die Betriebspunktabhängigkeit der Dichtungsfunktion einstellen.With the mechanical seal can vibration of the machine part 4 or vibrations of the machine part containing this drive train as well as from the general operating conditions out by the elastic spring element 5 be compensated. Axial deflections of the machine part 4 be through the spring element 5 compensated, in particular by the centrally located annular web 8th balanced. The ring bridge 8th has sufficiently large radial width and sufficiently small axial thickness, so that it axial deflections of the machine part 4 can at least partially compensate by appropriate elastic deformation. The axially acting spring forces remain from the axial movement of the machine part 4 and the corresponding elastic deformation of the annular land 8th unaffected. This makes it very easy to set the operating point dependence of the sealing function.

Durch das Federelement 5 können auch Unebenheiten von Gleit- und/oder Gegenringen 3, 19 bei entsprechender Auslegung (Dicke und Material) ausgeglichen werden. Solche Unebenheiten können beispielsweise durch thermische Einflüsse auftreten, die geringe Welligkeiten in den den Dichtspalt 20 bildenden Berührflächen verursachen. Das Federelement 5 ist hierbei so ausgebildet, dass es eine möglichst konstante Krafteinleitung auf der ringförmigen Innenseite 10 der Gleitringe 3 erzeugt. Eventuelle Unebenheiten in den Berührflächen der Gleitringe 3 werden dann im statischen Fall, also wenn das Maschinenteil 4 nicht dreht, durch die einander entgegenwirkenden und über den Umfang der Gleitringe 3 möglichst konstanten Federkräfte ausgeglichen. Im dynamischen Fall werden diese Unebenheiten durch den Gleichgewichtszustand zwischen der Federkraft des Federelementes 5 und dem Druckzustand im Dichtspalt 20 kompensiert.By the spring element 5 can also unevenness of sliding and / or counter-rings 3 . 19 be balanced with appropriate design (thickness and material). Such unevenness can occur, for example, due to thermal influences which cause small ripples in the contact surfaces forming the sealing gap 20. The spring element 5 is here designed so that there is a constant possible introduction of force on the annular inside 10 the slip rings 3 generated. Any unevenness in the contact surfaces of the sliding rings 3 are then in the static case, so if the machine part 4 does not rotate, by the counteracting and over the circumference of the slip rings 3 balanced spring forces as constant as possible. In the dynamic case, these bumps by the state of equilibrium between the spring force of the spring element 5 and the pressure state in the sealing gap 20 compensated.

Dreht das Maschinenteil 4, dann werden über das Federelement 5 die Gleitringe 3 entsprechend drehend mitgenommen, während die Gegenringe 19 drehfest sind. Bei entsprechender Auslegung des Federelementes 5 kann es aufgrund der auftretenden Fliehkräfte zu Verformungen des Federelementes 5 kommen, so dass seine Anbindungsteile 9 aufgrund der in radialer Richtung nach außen erfolgenden elastischen Dehnung des Ringstegs 8 in Richtung der eingezeichneten Pfeile nach innen elastisch verformt werden. Da die Gleitringe 3 verdrehfest mit den Anbindungsteilen 9 verbunden sind, hat dies zur Folge, dass die Gleitringe 3 entsprechend mitgenommen werden. Dieser Fliehkrafteffekt unterstützt die dichtspaltöffnenden Kräfte infolge des Druckaufbaus durch aerodynamische Strukturen. In diesem dynamischen Zustand der Gleitringdichtung stehen die durch das Federelement ausgeübten axialen Federkräfte im Gleichgewicht mit dem Druckzustand des abzudichtenden Mediums im Dichtspalt 20. Dadurch werden auch im dynamischen Zustand, d. h. bei drehendem Maschinenteil 4, zum Beispiel durch thermische Einflüsse verursachte geringe Welligkeiten in den den Dichtspalt bildenden Berührflächen ausgeglichen. Auf die gleiche Weise können auch thermische und/oder mechanische Deformationen der Gleitringe 3 und der Gegenringe 19 ausgeglichen werden.Turns the machine part 4 , then be over the spring element 5 the slip rings 3 taken accordingly rotating while the mating rings 19 are rotationally fixed. With appropriate design of the spring element 5 it may due to the centrifugal forces occurring to deformations of the spring element 5 come, so its connecting parts 9 due to the radially outward elastic stretching of the annular land 8th be deformed elastically inward in the direction of the arrows. Because the slip rings 3 non-rotating with the connection parts 9 connected, this has the consequence that the slip rings 3 be taken accordingly. This centrifugal effect supports the gasket opening forces due to the pressure build-up by aerodynamic structures. In this dynamic state of the mechanical seal, the axial spring forces exerted by the spring element are in equilibrium with the pressure state of the medium to be sealed in the sealing gap 20 , As a result, even in the dynamic state, ie rotating machine part 4 , For example, compensated by thermal influences small ripples in the sealing gap forming contact surfaces. In the same way can also thermal and / or mechanical deformation of the seal rings 3 and the counter-rings 19 be compensated.

Der Einsatz des elastischen Federelementes 5 ermöglicht die Funktion einer Sekundärdichtung, die von Fertigungstoleranzen nahezu unabhängig ist. Bei Gleitringdichtungen haben die Fertigungstoleranzen der Bauteile große Auswirkung auf die radiale Verpressung gleitender Sekundärdichtungen, wie O-Ringe, und damit auch auf die axialen Verschiebekräfte. Eine zu große und zu kleine Verpressung einer gleitenden Sekundärdichtung kann zum Systemausfall oder zu Undichtigkeiten führen. Das elastische Federelement 5 als Federmittel ist nur von den axialen Deformationskräften selbst und seinen sehr geringen Fertigungsschwankungen abhängig.The use of the elastic spring element 5 allows the function of a secondary seal, which is almost independent of manufacturing tolerances. In the case of mechanical seals, the manufacturing tolerances of the components have a major effect on the radial compression of sliding secondary seals, such as O-rings, and thus also on the axial displacement forces. Too large and too small compression of a sliding secondary seal can lead to system failure or leaks. The elastic spring element 5 as a spring means is only dependent on the axial deformation forces themselves and its very low manufacturing fluctuations.

Die Gleitringdichtung gemäß 2 unterscheidet sich von der vorigen Ausführungsform lediglich in der Ausbildung des Federelementes 5. Wie bei der Ausführungsform gemäß 1 ist das Federelement 5 so ausgebildet, dass bei drehendem Maschinenteil 4 ein öffnender Fliehkraft-Effekt auftritt. Das elastische Federelement 5 hat die Hülse 6, mit der es verdrehfest auf dem zylindrischen Halter 7 befestigt ist. Die Verbindung kann kraft-, form- oder stoffschlüssig ausgebildet sein. Von der Außenseite der Hülse 6 steht mittig der Ringsteg 8 ab, der wesentlich größere radiale Breite hat als der Ringsteg 8 der Ausführungsform gemäß 1. Der in der Radialebene liegende Ringsteg 8 liegt mittig zwischen den beiden Gleitringen 3 und ist an seinem radial äußeren Rand mit einem im Axialschnitt teilkreisförmigen Ringmantel 28 versehen, der an beiden axialen Enden in radial nach innen verlaufende Ringscheiben 29, 30 übergeht. Sie liegen an den einander zugewandten Innenseiten 10 der Gleitringe 3 an und sind drehfest mit ihnen verbunden. Die Verbindung kann entsprechend der vorigen Ausführungsform kraft-, form- oder stoffschlüssig gestaltet sein. Die Ringscheiben 29, 30 haben im dargestellten Ausführungsbeispiel eine geringere Wandstärke als der konvex nach außen gekrümmt verlaufende Ringmantel 28. Grundsätzlich können der Ringmantel und die Ringscheiben aber auch gleiche Wandstärke haben. Die Ringscheiben 29, 30 erstrecken sich über mehr als die halbe radiale Breite der Gleitringe 3, so dass diese sicher mit den Ringscheiben 29, 30 verbunden werden können. Der Ringmantel 28 hat ausreichenden Abstand von der Innenwand des Einbauraumes 1, so dass beim Drehen des Maschinenteiles 4 nicht die Gefahr besteht, dass der Ringmantel 28 mit der Wandung des Einbauraumes 1 in Berührung kommt. Wie bei der vorigen Ausführungsform stehen die Ringscheiben 29, 30 nicht radial nach innen über die Zylinderflächen 27 der Gleitringe 3 vor.The mechanical seal according to 2 differs from the previous embodiment only in the formation of the spring element 5 , As in the embodiment according to 1 is the spring element 5 designed so that when rotating machine part 4 an opening centrifugal effect occurs. The elastic spring element 5 has the sleeve 6 with which it is twist-proof on the cylindrical holder 7 is attached. The connection may be formed kraft-, form or cohesive. From the outside of the sleeve 6 is the center of the ring bridge 8th from, which has much greater radial width than the annular ridge 8th the embodiment according to 1 , The ring web lying in the radial plane 8th lies in the middle between the two sliding rings 3 and is at its radially outer edge with a part-circular annular section in the axial section 28 provided, which at both axial ends in radially inwardly extending annular discs 29 . 30 passes. They are located on the inner sides facing each other 10 the slip rings 3 and are rotatably connected with them. The connection can be frictionally, positively or cohesively designed according to the previous embodiment. The washers 29 . 30 have in the illustrated embodiment, a smaller wall thickness than the convex outwardly curved ring jacket 28 , In principle, however, the annular jacket and the annular disks can also have the same wall thickness. The washers 29 . 30 extend over more than half the radial width of the seal rings 3 Make sure this with the washers 29 . 30 can be connected. The ring coat 28 has sufficient distance from the inner wall of the installation space 1 , so when turning the machine part 4 there is no risk that the ring jacket 28 with the wall of the installation space 1 comes into contact. As in the previous embodiment, the annular discs are available 29 . 30 not radially inward over the cylindrical surfaces 27 the slip rings 3 in front.

Auch bei dieser Ausführungsform ermöglicht der Ringsteg 8 einen zumindest teilweisen Ausgleich eventueller axialer Auslenkungen des Maschinenteiles 4 durch entsprechende elastische Verformung. Die axialen Federkräfte, die durch das Federelement 5 über die Ringscheiben 29, 30 auf die Gleitringe 3 ausgeübt werden, bleiben von der elastischen Verformung des Ringsteges 8 unbeeinflusst. Sind die axialen Auslenkungen des Maschinenteiles 4 so groß, dass sie nicht allein durch eine elastische Verformung des Ringsteges 8 ausgeglichen werden können, sind die über die Ringscheiben 29, 30 auf die Gleitringe 3 ausgeübten Kräfte unterschiedlich, wobei aber die Summe dieser axialen Kräfte gleich bleibt.Also in this embodiment allows the ring land 8th an at least partial compensation possible axial deflections of the machine part 4 by appropriate elastic deformation. The axial spring forces caused by the spring element 5 over the washers 29 . 30 on the slip rings 3 be exercised, remain of the elastic deformation of the ring land 8th unaffected. Are the axial deflections of the machine part 4 so big that they are not alone due to an elastic deformation of the ring land 8th can be compensated, which are on the annular discs 29, 30 on the slip rings 3 applied forces differently, but the sum of these axial forces remains the same.

Die Gleitringdichtung gemäß 2 ist wie das Ausführungsbeispiel gemäß 1 spiegelsymmetrisch zu seiner radialen Mittelebene ausgebildet. Da das Federelement 5 einstückig ausgebildet ist, lässt es sich kostengünstig herstellen und montieren. Die Gleitringdichtung besteht darum auch nur aus wenigen Bauteilen, was die Montage der Gleitringdichtung erleichtert.The mechanical seal according to 2 is like the embodiment according to 1 formed mirror-symmetrically to its radial center plane. Because the spring element 5 is integrally formed, it can be inexpensively manufactured and assembled. Therefore, the mechanical seal consists of only a few components, which facilitates the assembly of the mechanical seal.

Die Gleitringdichtung gemäß 3 entspricht der Ausführungsform gemäß 1. Um den Fliehkrafteffekt zu beeinflussen, ist das zwischen den beiden Gleitringen 3 angeordnete Federelement 5 mit zwei Verdickungen 31, 32 versehen, die an den radial äußeren Enden der beiden Anbindungsteile 9 des Federelementes 5 vorgesehen sind. Die Verdickungen 31, 32 erstrecken sich über den Umfang der Anbindungsteile 9 des Federelementes 5 und haben im Axialschnitt etwa Kreisform und stehen über die einander zugewandten Innenseiten der Anbindungsteile 9 vor. Die Verdickungen 31, 32 sind im Axialschnitt etwa kreisförmig ausgebildet.The mechanical seal according to 3 corresponds to the embodiment according to 1 , To influence the centrifugal effect, this is between the two slip rings 3 arranged spring element 5 with two thickenings 31 . 32 provided at the radially outer ends of the two connecting parts 9 of the spring element 5 are provided. The thickenings 31 . 32 extend over the circumference of the connecting parts 9 of the spring element 5 and have approximately circular shape in the axial section and stand on the mutually facing inner sides of the connecting parts 9 in front. The thickenings 31 . 32 are approximately circular in axial section.

Mittels der Verdickungen 31, 32 kann die Masseverteilung des Federelementes 5 variiert bzw. geändert werden.By means of thickenings 31 . 32 can the mass distribution of the spring element 5 varied or changed.

Im Übrigen ist die Gleitringdichtung nach 3 gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß 1 Incidentally, the mechanical seal is after 3 the same design as the embodiment according to 1

4 zeigt die Möglichkeit, auch bei einer Gleitringdichtung, wie sie in 2 dargestellt ist, die Masseverteilung des Federelementes 5 zu variieren bzw. zu ändern. In diesem Falle sind die Verdickungen 31, 32 am Übergang vom gekrümmten Ringmantel 28 in die Ringscheibe 29, 30 des Federelementes 5 vorgesehen. Die beiden Verdickungen 31, 32 verlaufen wiederum über den Umfang des Federelementes 5 und sind im Axialschnitt etwa kreisförmig ausgebildet. Die Verdickungen 31, 32 sind so gestaltet, dass sie den Ringmantel 28 sowohl radial nach außen als auch radial nach innen überragen. Vom Ringsteg 8 haben die Verdickungen 31, 32 axialen Abstand. 4 shows the possibility, even with a mechanical seal, as in 2 is shown, the mass distribution of the spring element 5 to vary or change. In this case, the thickenings 31 . 32 at the transition from the curved annular jacket 28 in the ring disk 29 . 30 of the spring element 5 intended. The two thickenings 31 . 32 in turn extend over the circumference of the spring element 5 and are formed approximately circular in axial section. The thickenings 31 . 32 are designed so that they have the ring coat 28 projecting both radially outward and radially inwardly. From the Ringsteg 8th have the thickenings 31 . 32 axial distance.

Im Übrigen ist die Gleitringdichtung nach 4 gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß 2.Incidentally, the mechanical seal is after 4 the same design as the embodiment according to 2 ,

Die Verdickungen 31, 32 des Federelementes 5 gemäß den 3 und 4 sind nur als Beispiel einer Masseverteilung am Federelement 5 anzusehen. Je nach den Anforderungen und dem Einsatzfall kann die Masseverteilung unterschiedlich gewählt und/oder ausgebildet werden. Die Verdickungen 31, 32 sind einstückig mit dem Federelement 5 ausgebildet, so dass sie bereits bei der Herstellung des Federelementes 5 vorgesehen werden können.The thickenings 31 . 32 of the spring element 5 according to the 3 and 4 are only as an example of a mass distribution on the spring element 5 to watch. Depending on the requirements and the application, the mass distribution can be chosen and / or formed differently. The thickenings 31 , 32 are integral with the spring element 5 formed so that they are already in the production of the spring element 5 can be provided.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Gegenring 19 durch den radialen Boden der Halterung 21 gebildet wird. Dadurch sind zusätzliche Gegenringe nicht erforderlich. Die mit dem Federelement 5 verdrehfest verbundenen Gleitringe 3 liegen unter Bildung des jeweiligen Dichtspaltes 20 an den Gegenringen 19 an. Das Federelement 5 ist gleich ausgebildet wie bei der Gleitringdichtung nach 1. 5 shows an embodiment in which the counter-ring 19 through the radial bottom of the bracket 21 is formed. As a result, additional mating rings are not required. The with the spring element 5 rotationally connected sliding rings 3 lie to form the respective sealing gap 20 at the counter-rings 19 at. The spring element 5 is the same design as in the mechanical seal after 1 ,

Damit die Gleitringe 3 bei drehendem Maschinenteil 4 gegenüber den drehfest angeordneten Gegenringen 19 drehen können, haben die Gleitringe 3 radialen Abstand vom zylindrischen Mantel 23 der Halterungen 21. Mit dem Mantel 23 sind die Halterungen 21 mit Presssitz im Einbauraum 1 befestigt.So that the slip rings 3 with rotating machine part 4 opposite the non-rotatably arranged counter-rings 19 can rotate, have the slip rings 3 Radial distance from the cylindrical shell 23 the brackets 21 , With the coat 23 are the brackets 21 with press fit in the installation space 1 attached.

Auch die Gegenringe 19 sind an ihren Berührflächen mit den Gleitringen 3 so ausgebildet, dass eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist. Diese Berührflächen können oberflächenbehandelt sein, beispielsweise durch Polieren. Da gesonderte Gegenringe nicht vorgesehen sind, zeichnet sich die Gleitringdichtung durch eine geringe axiale Breite aus.Also the counter rings 19 are at their contact surfaces with the slip rings 3 designed so that a perfect seal is guaranteed. These contact surfaces may be surface treated, for example by polishing. Since separate mating rings are not provided, the mechanical seal is characterized by a small axial width.

Im Übrigen ist die Gleitringdichtung gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß 1.Incidentally, the mechanical seal is the same design as the embodiment according to 1 ,

Auch bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4 kann der Gegenring 19 einstückiger Bestandteil der Halterung 21 sein.Also in the embodiments according to the 1 to 4 can the mating ring 19 integral part of the holder 21 be.

6 zeigt die Möglichkeit, die Gleitringdichtung mit einer Codierung 33 zu versehen, mit der es im Zusammenspiel mit einem Drehgeber möglich ist, die Position sowie die Zahl der Umdrehungen des Maschinenteiles 4 zu messen und zu erfassen. Im Ausführungsbeispiel ist die Codierung 33 eine Codierschicht, die auf die radial außen liegende Außenseite des Ringmantels 28 des Federelementes 5 aufgebracht ist. Die Codierschicht 33 erstreckt sich über den Umfang des elastischen Federelementes 5 und ist auf einer Zylinderfläche 34 auf der radialen Außenseite des Ringmantels 28 in geeigneter Weise befestigt. Die axiale Breite der Codierschicht 33 ist kleiner als der Abstand zwischen den beiden Gleitringen 3. Auf der Zylinderfläche 34 lässt sich die Codierschicht 33 einfach aufbringen. In der Einbaulage der Gleitringdichtung hat die Codierschicht 33 ausreichenden Abstand von der Innenwandung des Einbauraumes 1. 6 shows the possibility of the mechanical seal with a coding 33 To provide, with which it is possible in conjunction with a rotary encoder, the position and the number of revolutions of the machine part 4 to measure and record. In the embodiment, the coding 33 a Codierschicht on the radially outer side of the annular jacket 28 of the spring element 5 is applied. The coding layer 33 extends over the circumference of the elastic spring element 5 and is on a cylindrical surface 34 on the radial outside of the ring mantle 28 fastened in a suitable manner. The axial width of the coding layer 33 is smaller as the distance between the two slip rings 3 , On the cylindrical surface 34, the coding layer can be 33 easy to apply. In the installation position of the mechanical seal has the Codierschicht 33 sufficient distance from the inner wall of the installation space 1 ,

Die Codierschicht 33 weist eine Magnetspur auf, die mit mehreren magnetischen Nord- und Südpolen versehen ist.The coding layer 33 has a magnetic track, which is provided with several magnetic north and south poles.

Im Übrigen ist die Gleitringdichtung gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß 2.Incidentally, the mechanical seal is the same design as the embodiment according to 2 ,

Die Codierung 33 kann als Schicht auf das Federelement 5 bzw. auf den Ringmantel 28 aufgebracht sein.The coding 33 Can be used as a layer on the spring element 5 or on the ring jacket 28 be upset.

Die Codierung 33 kann auch direkt in das Federelement 5 bzw. in seinen Ringmantel 28 eingebracht sein. In diesem Falle steht die Codierung 33 nicht radial über den Ringmantel 28 des Federelementes 5 vor.The coding 33 can also directly into the spring element 5 or in his ring coat 28 be introduced. In this case, the coding is 33 not radially over the ring jacket 28 of the spring element 5 in front.

Weiter ist es möglich, die Codierung als eigenständiges Bauteil vorzusehen, das form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Federelement 5 verbunden ist.Further, it is possible to provide the coding as an independent component, the positive, force and / or material fit with the spring element 5 connected is.

Die Codierung 33 kann auch bei den zuvor beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.The coding 33 may also be provided in the previously described and illustrated embodiments.

Die Ausführungsform gemäß 7 zeichnet sich dadurch aus, dass die Gleitringe 3 im Vergleich zu den vorigen Ausführungsbeispielen sehr dünn ausgebildet sind. Sie können folienartig ausgebildet oder in Form einer Beschichtung der Anbindungsteile 9 des Federelementes 5 ausgeführt sein. Die Gleitringdichtung zeichnet sich darum durch eine kurze axiale Erstreckung aus. Die dünnen Gleitringe 3 sind verdrehfest mit den Anbindungsteilen 9 des Federelementes 5 verbunden. Die Gleitringe 3 bedecken die den Gegenringen 19 zugewandte Außenseite der Anbindungsteile 9 vollständig. Mittels des elastischen Federelementes 5 werden die dünnen Gleitringe 3 axial gegen die Gegenringe 19 gedrückt, die entsprechend der Ausführungsform gemäß 1 über einen Elastomerpresssitz in den Dichtmanschetten 24 gehalten sind.The embodiment according to 7 is characterized by the fact that the slip rings 3 are made very thin compared to the previous embodiments. They can be formed like a foil or in the form of a coating of the connecting parts 9 of the spring element 5 be executed. The mechanical seal is characterized by a short axial extent. The thin slip rings 3 are torsion resistant with the connection parts 9 of the spring element 5 connected. The slip rings 3 they cover the opponents 19 facing outside of the connecting parts 9 Completely. By means of the elastic spring element 5 become the thin slip rings 3 axially against the mating rings 19 pressed according to the embodiment according to 1 via an elastomeric press fit in the sealing collars 24 are held.

Die dünnen Gleitringe gemäß 7 können auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen von Gleitringdichtungen vorgesehen sein. Insbesondere wenn solche dünnen Gleitringe bei der Gleitringdichtung gemäß 5 eingesetzt werden, hat die Gleitringdichtung eine vorteilhafte geringe axiale Breite, so dass eine solche Gleitringdichtung in vorteilhafter Weise dort eingesetzt werden kann, wo nur entsprechend kleine Einbauräume vorhanden sind.The thin seal rings according to 7 may also be provided in the embodiments of mechanical seals described above. In particular, when such thin seal rings in the mechanical seal according to 5 can be used, the mechanical seal has an advantageous small axial width, so that such a mechanical seal can be used advantageously there where only correspondingly small installation spaces are available.

8 zeigt beispielhaft eine aerodynamische Struktur, die in einer den Dichtspalt 20 bildenden Stirnfläche des Gleitringes 3 und/oder des Gegenringes 19 vorgesehen sein kann. Die axiale Struktur weist Nuten 35 auf, die sich vom äußeren Rand 36 der Stirnfläche aus in Richtung auf den inneren Rand 37 spiralförmig erstrecken. Die Nuten 35 enden mit Abstand vom inneren Rand 37, so dass zwischen dem Nutenende und dem inneren Rand 37 ein nutenfreier Bereich 38 gebildet wird, der einen Dichtdamm bildet, der sich über den Umfang der Stirnfläche des Gleit/Gegenringes erstreckt. Die Nuten 35 haben über ihre Länge vorteilhaft gleiche Breite. Die Nuten 35 können sich vom äußeren Rand 36 aus im Uhrzeigersinn erstrecken, wie dargestellt, aber auch entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufend vorgesehen sein. Der Dichtdamm 38 sorgt bei Stillstand des Gleitringes 3, also im statischen Fall, für die Dichtheit. 8th shows an example of an aerodynamic structure in a sealing gap 20 forming end face of the slide ring 3 and / or the mating ring 19 may be provided. The axial structure has grooves 35 up, extending from the outer edge 36 the end face out towards the inner edge 37 extend spirally. The grooves 35 end at a distance from the inner edge 37 so that between the groove end and the inner edge 37 a groove-free area 38 is formed, which forms a sealing dam, which extends over the circumference of the end face of the sliding / mating ring. The grooves 35 have over their length advantageously the same width. The grooves 35 can be from the outer edge 36 extend in the clockwise direction, as shown, but also be provided running counterclockwise. The sealing dam 38 ensures at standstill of the sliding ring 3 , so in the static case, for the tightness.

Bei der Ausführungsform gemäß 9 sind die Nuten 35 als spitz zulaufende V-Nuten ausgebildet, die sich vom äußeren Rand 36 aus erstrecken und spiralig verlaufen. Die V-Spitze 39 der Nuten 35 endet mit Abstand vom inneren Rand 37, wodurch entsprechend der vorigen Ausführungsform der umlaufende Dichtdamm 38 gebildet wird. Die Nuten 35 verlaufen vom äußeren Rand 36 aus entgegen dem Uhrzeigersinn, können aber auch im Uhrzeigersinn geneigt angeordnet sein.In the embodiment according to 9 are the grooves 35 formed as tapered V-grooves extending from the outer edge 36 extend out and spiral. The V-tip 39 of the grooves 35 ends at a distance from the inner edge 37 , whereby according to the previous embodiment, the circumferential sealing dam 38 is formed. The grooves 35 run from the outer edge 36 from counterclockwise, but may also be arranged inclined in a clockwise direction.

Die aerodynamischen Strukturen gemäß den 8 und 9 können sich auch vom inneren Rand 37 aus nach außen erstrecken, wobei in diesem Falle der nutenfreie Dichtdamm 38 längs des äußeren Randes 36 verläuft.The aerodynamic structures according to the 8th and 9 can also be from the inner edge 37 extend outwardly, in which case the groove-free sealing dam 38 along the outer edge 36 runs.

Im Übrigen können die Nuten 35 eine beliebige Formgebung haben, die sich nach dem Einsatzfall der Gleitringdichtung richtet.Incidentally, the grooves can 35 have any shape that depends on the application of the mechanical seal.

Die beschriebenen aerodynamischen Strukturen erzeugen beim Drehen des Maschinenteiles 4 ein Luftpolster im Dichtspalt 20 zwischen den Gleitringen 3 und den Gegenringen 19, wodurch diese axial auseinandergedrückt werden. Die Gleitringdichtung bildet somit eine gasgeschmierte Dichtung. Die beschriebenen Gleitringdichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass die beiden Gleitringe 3 durch ein zentrales Federelement 5 elastisch aufgehängt sind. Es ist so gestaltet, dass beide Gleitringe 3 axial beweglich sind. Mit dem beiden Gleitringen 3 gemeinsamen Federelement 5 werden die Gleitringe 3 jeweils gegen den zugehörigen Gegenring 19 gedrückt.The described aerodynamic structures generate when turning the machine part 4 an air cushion in the sealing gap 20 between the slip rings 3 and the mating rings 19 , whereby they are forced apart axially. The mechanical seal thus forms a gas-lubricated seal. The mechanical seals described are characterized in that the two sliding rings 3 by a central spring element 5 are suspended elastically. It is designed so that both slip rings 3 are axially movable. With the two sliding rings 3 common spring element 5 become the slip rings 3 each against the associated counter ring 19 pressed.

Die Federelemente 5 können als Metall-, Kunststoff- und/oder Elastomer- und/oder Verbundwerkstoffbauteil ausgeführt sein. Da das Federelement 5 mit dem Maschinenteil 4 mitdreht, kann durch entsprechende Gestaltung des Federelementes 5 der Fliehkrafteffekt vorteilhaft ausgenutzt werden.The spring elements 5 can be designed as metal, plastic and / or elastomer and / or composite component. Because the spring element 5 with the machine part 4 rotates, can by appropriate design of the spring element 5 the centrifugal effect can be advantageously exploited.

Es ist darüber hinaus ebenfalls denkbar, bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen das Federelement 5 und die mit ihm verbundenen Gleitringe 3 mit dem stehenden Maschinenteil 2 und die Gegenringe 19 mit dem drehenden Maschinenteil 4 zu verbinden. Bei einer solchen Ausbildung der Gleitringdichtung ist das Federelement 5 mittels der Hülse 6 und dem Halter 7 an der Innenwand des Einbauraumes 1 des Aggregates 2 befestigt. Der Ringsteg 8 des Federelementes 5 erstreckt sich demnach radial nach innen und trägt in der beschriebenen Weise die beiden Gleitringe 3. Die Gegenringe 19 sind in diesem Falle drehfest mit dem drehenden Maschinenteil 4 verbunden, das vorteilhaft eine Welle ist. Die Gegenringe 19 können unmittelbar auf dem drehenden Maschinenteil befestigt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, auf dem drehenden Maschinenteil 4 beispielsweise eine Laufhülse zu befestigen, auf deren Außenseite die Gegenringe 19 befestigt sind. Die beschriebenen Fliehkrafteffekte treten bei diesem Ausführungsbeispiel nicht auf. Eine solche Gleitringdichtung ist aber ebenfalls so ausgebildet, dass sich Vibrationen nicht nachteilig auswirken, eine möglichst betriebspunktneutrale Funktion der Gleitringdichtung sichergestellt ist und eine sichere statische und dynamische Abdichtung gewährleistet ist.It is also conceivable, in all the embodiments described above, the spring element 5 and the associated with him sliding rings 3 with the stationary machine part 2 and the mating rings 19 with the rotating machine part 4 connect to. In such a design of the mechanical seal is the spring element 5 by means of the sleeve 6 and the holder 7 on the inner wall of the installation space 1 of the aggregate 2 attached. The ring bridge 8th of the spring element 5 Accordingly, it extends radially inwardly and carries in the manner described, the two sliding rings 3 , The mating rings 19 are in this case rotationally fixed with the rotating machine part 4 connected, which is advantageous a wave. The mating rings 19 can be mounted directly on the rotating machine part. But there is also the possibility on the rotating machine part 4 For example, to attach a barrel sleeve, on the outside of the mating rings 19 are attached. The centrifugal force effects described do not occur in this embodiment. However, such a mechanical seal is also designed so that vibrations do not adversely affect a possible operating point neutral function of the mechanical seal is ensured and a secure static and dynamic sealing is ensured.

Je nach Anordnung und Ausbildung des Federelementes 5 kann die Dichtspaltkraft beeinflusst werden.Depending on the arrangement and design of the spring element 5 the sealing gap force can be influenced.

Claims

Mechanical seal with two sliding partners, which form a sliding pair, which lie with sealing surfaces to form a sealing gap to each other and of which a sliding tight with a rotating machine part and the other sliding tightly connected to a stationary machine part, characterized in that the mechanical seal two more Sliding partner (3, 19), which form a further sliding pair, which lie with sealing surfaces to form a sealing gap (20) to each other and of which one sliding partner (3) rotationally fixed to the rotating machine part (4) and the other sliding partner (19) is connected to the stationary machine part (2), and in that between the two sliding pairings at least one elastic spring element (5) is arranged, on which the adjacent sliding partner (3) of the two sliding pairings is axially movably mounted.

Mechanical seal after Claim 1 characterized in that the spring element (5) rotatably connected to the rotating machine part (4) or the stationary machine part (2).

Mechanical seal after Claim 1 or 2 , characterized in that the spring element (5) surrounds the rotating machine part (4).

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the spring element (5) with a sleeve (6) rotatably on the rotating machine part (4) or on the stationary machine part (2) is fixed.

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the spring element (5) with at least one radial web (8) is provided, which is elastically deformable.

Mechanical seal after Claim 5 , characterized in that the web (8) is a circumferential annular web.

Mechanical seal after Claim 5 or 6 , characterized in that the web (8) on the outer side of the sleeve (6) of the spring element (5) is provided.

Mechanical seal according to one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the web (8) with two connecting parts (9; 29, 30) is connected to which the non-rotatably connected to the rotating machine part (4) or stationary machine part (2) sliding partner (3) are provided.

Mechanical seal after Claim 8 , characterized in that the connecting parts (9) extend from the web (8) from approximately radially.

Mechanical seal after Claim 8 , characterized in that the connecting parts (29, 30) are formed as annular discs, which extend over a part of the radial width of the web (8) radially inwardly or outwardly.

Mechanical seal after Claim 10 , characterized in that the connecting parts (29, 30) protrude from an annular casing (28) which is provided at the free end of the web (8).

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the non-rotatably connected to the rotating machine part (4) or the stationary machine part (2) sliding partner (3) of the two pairings are each mounted so floating that in each axial position of these sliding partners (3) the sum of the axial forces, which act on the other sliding partners (19), remains the same.

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that the spring element (5) for influencing the centrifugal force effect has an unequal mass distribution.

Mechanical seal after Claim 13 , characterized in that the uneven mass distribution by thickening (31, 32) on the spring element (5) is achieved.

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the other sliding partner (19) of the two sliding pairings is a counter-ring accommodated in a holder (21).

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 15 , characterized in that the other sliding partner (19) of the two sliding pairs is formed by a part of a holder (21).

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 16 , characterized in that the non-rotatably connected to the rotating machine part (4) or stationary machine part (2) sliding partner (3) is formed as a film or coating on the spring element (5).

Mechanical seal according to one of the Claims 1 to 17 , characterized in that a magnetic signal transmitter in the form of a Codierschicht (33) on the spring element (5) is provided.