DE102020124012B4

DE102020124012B4 - Mechanical seal arrangement with monitoring of a torque-transmitting pin

Info

Publication number: DE102020124012B4
Application number: DE102020124012.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-12-22
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: DE102020124012A1

Abstract

Gleitringdichtungsanordnung, umfassend:- eine Gleitringdichtung (2) mit einem rotierenden Gleitring (3) und einem stationären Gleitring (4), welche zwischen sich einen Dichtspalt (5) definieren,- einen Kraft und/oder Drehmoment übertragenden Stift (6), welcher eingerichtet ist, an einem Übertragungsbereich (9) eine Kraft oder ein Moment direkt oder indirekt auf oder von einem der Gleitringe zu übertragen,- wobei der Stift (6) ein Schutzelement (7) aus einem elektrisch isolierenden Material am Übertragungsbereich (9) aufweist,- ein Isolationselement (8), welches den Stift (6) gegenüber einem Gehäusebauteil (18, 18b) elektrisch isoliert, und- eine Überwachungseinrichtung (10), welche eingerichtet ist, einen Verschleißzustand des Schutzelements (7) zu überwachen.Mechanical seal arrangement, comprising:- a mechanical seal (2) with a rotating slide ring (3) and a stationary slide ring (4) which define a sealing gap (5) between them,- a force and/or torque-transmitting pin (6) which is arranged is to transmit a force or moment directly or indirectly to or from one of the slide rings at a transmission area (9),- the pin (6) having a protective element (7) made of an electrically insulating material at the transmission area (9),- an insulating element (8) which electrically insulates the pin (6) from a housing component (18, 18b), and a monitoring device (10) which is set up to monitor the state of wear of the protective element (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Überwachungseinrichtung für einen Kraft und/oder Drehmoment übertragenden Stift (nachfolgend als Drehmoment übertragen der Stift bezeichnet) sowie eine Maschine, insbesondere einen Verdichter und insbesondere einen Turbokompressor mit sehr hohen Drehzahlen, mit einer derartigen Gleitringdichtungsanordnung.The present invention relates to a mechanical seal arrangement with a monitoring device for a force and/or torque-transmitting pin (hereinafter referred to as torque-transmitting pin) and a machine, in particular a compressor and in particular a turbocompressor with very high speeds, with such a mechanical seal arrangement.

Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Zur Kraft und/oder Drehmomentübertragung werden am rotierenden und/oder stationären Gleitring Metallstifte verwendet, welche in Bohrungen oder Ausnehmungen in den Gleitringen eingeführt sind. Derartige Stifte werden auch bei Bauteilen verwendet, welche mit den Gleitringen verbunden sind, beispielsweise Gleitringträgern. Kraft und/oder Drehmoment kann dann über die Stifte auf oder von den Gleitringen auf weitere Bauteile der Gleitringdichtungsanordnung übertragen werden. Bei starken Schwingungen, insbesondere Axialschwingungen, kann es zu einer Abnutzung an den Kontaktstellen der Stifte, welche Drehmomentübertragungsstellen sind, kommen. Hierbei sind aus der Vergangenheit massive Schäden an Gleitringdichtungsanordnungen, insbesondere bei Anwendungen von Verdichtern und Turbinen, welche üblicherweise mit sehr hohen Drehzahlen laufen, bekannt. Wenn ein übermäßiger Verschleiß an den Stiften auftritt, kann es mit einem zeitlich sehr schnellen Verlauf zu einem Bruch des Stiftes und eventuell zu einer kompletten Zerstörung der Gleitringdichtungsanordnung kommen und gegebenenfalls auch erhebliche Folgeschäden an der abzudichtenden Maschine bis hin zu einem Totalschaden kommen. Ferner zeigt die FR 1 447 249 A1 eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer mechanischen Einrichtung umfassend eine Verbindungsstange zur Erfassung eines Fluiddrucks.Mechanical seal assemblies are known from the prior art in different configurations. For power and/or torque transmission, metal pins are used on the rotating and/or stationary slide ring, which are inserted into bores or recesses in the slide rings. Such pins are also used in components which are connected to the slide rings, such as slide ring carriers. Force and/or torque can then be transmitted to other components of the mechanical seal arrangement via the pins on or from the seal rings. In the case of strong vibrations, in particular axial vibrations, wear can occur at the contact points of the pins, which are torque transmission points. In this context, massive damage to mechanical seal arrangements is known from the past, particularly in the case of compressor and turbine applications, which usually run at very high speeds. If excessive wear occurs on the pins, the pin can break very quickly and the mechanical seal arrangement may be completely destroyed, and there may also be considerable consequential damage to the machine to be sealed, up to and including a total loss. Furthermore, the FR 1 447 249 A1 a mechanical seal arrangement with a mechanical device comprising a connecting rod for detecting a fluid pressure.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellung eine frühzeitige Erfassung von Schäden an Drehmoment übertragenden Stiften oder dgl. ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Maschine, insbesondere einen Verdichter oder einen Turbokompressor oder eine Turbine bereitzustellen, welche insbesondere mit sehr hohen Drehzahlen betrieben werden und eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen.It is therefore the object of the present invention to provide a mechanical seal arrangement which, with a simple structure and simple, cost-effective production, enables damage to torque-transmitting pins or the like to be detected at an early stage. Furthermore, the object of the invention is to provide a machine, in particular a compressor or a turbocompressor or a turbine, which in particular is operated at very high speeds and has a low probability of failure.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Unteransprüche zeigen jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a mechanical seal arrangement with the features of claim 1 or a machine with the features of claim 13. The subclaims each show preferred developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass eine Beschädigung eines Drehmoment übertragenden Stiftes vermieden werden kann und frühzeitig ein Austausch des Stiftes möglich ist, bevor ein Schaden am Stift und gegebenenfalls weitere Folgeschäden an der Gleitringdichtungsanordnung oder einer abzudichtenden Maschine auftreten. Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach und kostengünstig und kann eine dauerhafte Überwachung von Drehmoment übertragenden Stiften ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gleitringdichtungsanordnung eine Gleitringdichtung mit einem rotierenden und einem stationären Gleitring aufweist, welche zwischen sich einen Dichtspalt definieren. Ferner ist wenigstens ein Kraft und/oder Drehmoment übertragender Stift vorgesehen, welcher eingerichtet ist, an einem Übertragungsbereich eine Kraft oder ein Moment direkt oder indirekt auf einen oder von einem der Gleitringe der Gleitringdichtung zu übertragen. Der Stift weist ein Schutzelement aus einem elektrisch nicht leitenden Material am Übertragungsbereich zum Gleitring oder dem mit dem Gleitring verbundenen Bauteil auf. Ferner ist ein zusätzliches Isolationselement vorgesehen, welches den Stift zu einem Gehäusebauteil oder einem anderen benachbarten Bauteil elektrisch isoliert. Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist, einen Zustand des Schutzelements zu überwachen. Durch das Vorsehen des Schutzelements kann somit am Drehmomentübertragungsbereich des Stiftes ein zusätzlicher Verschleißschutz vorgesehen sein. Das Schutzelement ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Das Schutzelement hat den Vorteil, dass Schwingungen, welche im Betrieb auftreten können, nicht direkt zu Beschädigungen am Stift führen, welcher üblicherweise aus Metall ist. Das Schutzelement schützt den metallischen Stift hierbei, wobei ein Verschleiß am Schutzelement bei Auftreten von Schwingungen auftritt. Hier kann nun der Verschleiß des Schutzelements durch die Überwachungseinrichtung detektiert werden, so dass der Drehmoment übertragende Stift ohne Beschädigung bleibt. Somit kann bei einem entsprechenden Verschleiß des Schutzelements ein Austausch oder eine Wartung der Gleitringdichtungsanordnung erfolgen, bevor ein erheblicher Schaden am Stift und/oder in der Folge an Bauteilen der Gleitringdichtung oder der abzudichtenden Maschine auftritt. Gegebenenfalls muss bei einer Wartung der Gleitringdichtung der Drehmoment übertragende Stift gar nicht ausgetauscht werden, sondern es ist ausreichend, ein neues Schutzelement am Stift vorzusehen.The mechanical seal arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that damage to a torque-transmitting pin can be avoided and the pin can be replaced at an early stage before damage to the pin and possibly further consequential damage to the mechanical seal arrangement or a machine to be sealed occur . The solution according to the invention is very simple and inexpensive and can enable permanent monitoring of torque-transmitting pins. According to the invention, this is achieved in that the mechanical seal arrangement has a mechanical seal with a rotating and a stationary slide ring, which define a sealing gap between them. Furthermore, at least one pin that transmits force and/or torque is provided, which is set up to transmit a force or moment directly or indirectly to or from one of the slide rings of the slide ring seal in a transmission area. The pin has a protective element made of an electrically non-conductive material on the transmission area to the slide ring or the component connected to the slide ring. Furthermore, an additional insulation element is provided, which electrically insulates the pin from a housing component or another adjacent component. Furthermore, a monitoring device is provided, which is set up to monitor a state of the protective element. By providing the protective element, additional wear protection can be provided in the torque transmission area of the pin. The protective element is preferably made of a plastic material. The protective element has the advantage that vibrations that can occur during operation do not lead directly to damage to the pin, which is usually made of metal. The protective element protects the metallic pin in this case, with wear occurring on the protective element when vibrations occur. The wear of the protective element can now be detected here by the monitoring device, so that the torque-transmitting pin remains undamaged. Thus, with a corresponding wear of the protective element, the mechanical seal arrangement can be replaced or serviced before significant damage occurs to the pin and/or subsequently to components of the mechanical seal or the machine to be sealed. If necessary, the torque-transmitting pin does not have to be replaced during maintenance of the mechanical seal, but it is sufficient to provide a new protective element on the pin.

Das Schutzelement am Drehmoment übertragenden Stift ist vorzugsweise eine Schutzhülse oder eine erste Schutzkappe. Die erste Schutzkappe ist vorzugsweise topfförmig mit einem Boden und überdeckt vollständig ein erstes freies Ende des Drehmoment übertragenden Stiftes.The protective element on the torque-transmitting pin is preferably a protective sleeve or a first protective cap. The first protective cap is preferably cup-shaped with a bottom and completely covers a first free end of the torque-transmitting pin.

Als Isolationselement kann vorzugsweise eine zweite Schutzkappe vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Schutzkappe gleich ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise der Drehmoment übertragende Stift an beiden freien Enden jeweils mit einer gleichen Schutzkappe verwendet werden.A second protective cap can preferably be provided as the insulating element. The first and second protective caps are preferably of the same design. As a result, for example, the torque-transmitting pin can each be used with the same protective cap at both free ends.

Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Unterbaugruppe, welche den stationären Gleitring, den Drehmoment übertragenden Stift, ein erstes und zweites Gehäusebauteil, und das Isolationselement aufweist. Das Isolationselement isoliert das zweite Gehäusebauteil, welches direkt oder indirekt mit dem stationären Gleitring verbunden ist, elektrisch. Der Stift ist direkt im ersten Gehäusebauteil fixiert. Diese direkte Fixierung des Stiftes im ersten Gehäusebauteil wird vorzugsweise mittels einer Presspassung ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass am Stift ein Ende direkt im Gehäusebauteil fixiert ist, so dass an diesem fixierten Ende keine Beschädigung im Betrieb aufgrund von Schwingungen oder dgl. auftreten. Die möglichen Beschädigungen können am Stift somit nur noch am anderen ersten freien Ende auftreten, welches jedoch durch das Schutzelement geschützt ist. Dadurch ergeben sich signifikant längere Wartungsintervalle für die Gleitringdichtung.More preferably, the face seal assembly includes a subassembly that includes the stationary face ring, the torque-transmitting pin, first and second housing members, and the isolation member. The insulating element electrically insulates the second housing component, which is directly or indirectly connected to the stationary slide ring. The pin is fixed directly in the first housing component. This direct fixation of the pin in the first housing component is preferably carried out by means of a press fit. This has the advantage that one end of the pin is fixed directly in the housing component, so that this fixed end is not damaged during operation due to vibrations or the like. The possible damage to the pin can therefore only occur at the other first free end, which is, however, protected by the protective element. This results in significantly longer maintenance intervals for the mechanical seal.

Besonders bevorzugt umfasst die Überwachungseinrichtung eine Stromquelle, eine erste und eine zweite elektrische Leitung, wobei die erste Leitung mit dem Gehäusebauteil verbunden ist, welches durch das Isolationselement am Stift elektrisch isoliert ist und die zweite Leitung mit dem Stift selbst verbunden ist. Dadurch kann durch Überwachung des Stromkreises eine sehr einfache und kostengünstige Überwachungsmöglichkeit erreicht werden. Bei zunehmendem Verschleiß des Schutzelements tritt eine elektrische Kontaktierung des Stiftes mit dem stationären Gleitring auf, welche dann erfasst werden kann.The monitoring device particularly preferably comprises a power source, a first and a second electrical line, the first line being connected to the housing component which is electrically insulated by the insulating element on the pin and the second line being connected to the pin itself. As a result, a very simple and cost-effective monitoring option can be achieved by monitoring the circuit. As the wear of the protective element increases, the pin makes electrical contact with the stationary slide ring, which can then be detected.

Besonders bevorzugt ist die zweite Leitung durch das Isolationselement direkt zum Stift hindurchgeführt. Dadurch kann einfacher und bauraumoptimierter Aufbau erreicht werden.The second line is particularly preferably routed through the insulating element directly to the pin. As a result, a simpler and space-optimized structure can be achieved.

Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ein Vorspannelement, insbesondere eine Vielzahl von Federn oder dgl., zur axialen Vorspannung des stationären Gleitrings. Insbesondere bei Vorsehen einer Unterbaugruppe wird das Vorspannelement vorzugsweise auch in die Unterbaugruppe integriert.More preferably, the mechanical seal arrangement comprises a prestressing element, in particular a multiplicity of springs or the like, for the axial prestressing of the stationary slide ring. In particular when a sub-assembly is provided, the pretensioning element is preferably also integrated into the sub-assembly.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzelement des Stiftes aus Kunststoff, insbesondere PEEK, hergestellt.According to a further preferred embodiment of the invention, the protective element of the pin is made of plastic, in particular PEEK.

Das Isolationselement kann einfach und kostengünstig bereitgestellt werden, wenn als Isolationselement vorzugsweise eine isolierende Beschichtung auf ein Bauteil aufgebracht wird, vorzugsweise direkt auf den Stift. Die isolierende Beschichtung hat die gleiche elektrisch isolierende Wirkung wie beispielsweise eine zweite Schutzkappe, führt jedoch nicht zu einem notwendigen großen Bauraum wie gegebenenfalls die Schutzkappe.The insulating element can be provided simply and inexpensively if an insulating coating is preferably applied to a component as the insulating element, preferably directly to the pin. The insulating coating has the same electrically insulating effect as, for example, a second protective cap, but does not lead to the large installation space that is necessary, as may be the case with the protective cap.

Weiter bevorzugt ist die Überwachungseinrichtung eingerichtet, eine Überwachung nur in definierten Zeitintervallen auszuführen. Somit ist es beispielsweise möglich, abhängig vom Einsatzort der Gleitringdichtungsanordnung ein relativ großes Zeitintervall zu wählen, um die Überwachung des Drehmoment übertragenden Stiftes durchzuführen. Beispielsweise kann stündlich ein einmaliges Ein- und Ausschalten der Überwachungseinrichtung durch Aktivierung des Stromkreises ermöglicht werden. Die Überwachungseinrichtung weist vorzugsweise eine eigene Energieversorgung auf, so dass die Überwachungseinrichtung energetisch autark arbeiten kann und durch die periodische Überwachung zusätzlich Energie eingespart werden kann. Dadurch kann ein Wechsel der Energiequelle beispielsweise immer mit einem Wartungsintervall erfolgen.More preferably, the monitoring device is set up to carry out monitoring only at defined time intervals. It is thus possible, for example, to select a relatively large time interval, depending on where the mechanical seal arrangement is used, in order to carry out the monitoring of the torque-transmitting pin. For example, the monitoring device can be switched on and off once every hour by activating the circuit. The monitoring device preferably has its own power supply, so that the monitoring device can work energetically self-sufficient and additional energy can be saved through the periodic monitoring. As a result, the energy source can always be changed with a maintenance interval, for example.

Vorzugsweise ist der Drehmoment übertragende Stiftes in einer Ausnehmung, beispielsweise einem Schlitz am äußeren Umfangsrand, am stationären Gleitring angeordnet. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau der Gleitringdichtungsanordnung mit Überwachungsfunktion gewährleistet.Preferably, the torque-transmitting pin is disposed in a recess, such as a slot, on the outer peripheral edge of the stationary slide ring. This ensures a particularly simple construction of the mechanical seal arrangement with a monitoring function.

Es sei angemerkt, dass die Überwachungseinrichtung vorzugsweise direkt an der Gleitringdichtungsanordnung angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Überwachungseinrichtung Signale an eine externe Überwachungseinheit, beispielsweise ein Rechner bei einem Dichtungshersteller, überträgt, vorzugsweise kabellos. Hierdurch kann beispielsweise eine Echtzeitüberwachung des Drehmoment übertragenden Stiftes ermöglicht werden.It should be noted that the monitoring device is preferably arranged directly on the mechanical seal arrangement. However, it is also possible for the monitoring device to transmit signals, preferably wirelessly, to an external monitoring unit, for example a computer at a seal manufacturer. In this way, for example, real-time monitoring of the torque-transmitting pin can be made possible.

Es sei weiter angemerkt, dass vorzugsweise alle Stifte der Gleitringdichtungsanordnung mittels der erfindungsgemäßen Anordnung gleichzeitig überwacht werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass kein Schaden durch eine Beschädigung eines Drehmoment übertragenden Stiftes an der Gleitringdichtungsanordnung bzw. der abzudichtenden Maschine auftritt.It should also be noted that all pins of the mechanical seal arrangement are preferably monitored simultaneously by means of the arrangement according to the invention. This can ensure that no damage is caused by damaging a torque-transmitting pin on the Mechanical seal arrangement or the machine to be sealed occurs.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Maschine mit einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung. Die Maschine ist vorzugsweise ein Verdichter, insbesondere ein Turboverdichter mit hohen Drehzahlen, oder eine Turbine.Furthermore, the present invention relates to a machine with a mechanical seal arrangement according to the invention. The machine is preferably a compressor, in particular a high-speed turbo-compressor, or a turbine.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
3 eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Preferred embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a mechanical seal assembly according to a first embodiment of the invention,
2 a mechanical seal assembly according to a second embodiment of the invention, and
3 a mechanical seal assembly according to a third embodiment of the invention.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.Below, with reference to 1 a mechanical seal assembly 1 according to a first embodiment of the invention is described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Gleitringdichtung 2 mit einem rotierenden Gleitring 3 und einem stationären Gleitring 4, welche zwischen sich einen Dichtspalt 5 definieren.How out 1 As can be seen, the mechanical seal assembly 1 comprises a mechanical seal 2 with a rotating seal ring 3 and a stationary seal ring 4, which define a sealing gap 5 between them.

Der rotierende Gleitring 3 ist über einen Gleitringträger 14 mit einer rotierenden Welle 15 einer Maschine, beispielsweise eines Turboverdichters, verbunden.The rotating slide ring 3 is connected via a slide ring carrier 14 to a rotating shaft 15 of a machine, for example a turbo compressor.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei eine Produktseite 16 von einer Atmosphärenseite 17 ab.The mechanical seal arrangement 1 seals a product side 16 from an atmosphere side 17 .

Die Gleitringdichtung 2 wird mittels eines Vorspannelements 13 in Axialrichtung X-X vorgespannt.The mechanical seal 2 is prestressed in the axial direction X-X by means of a prestressing element 13 .

Ferner ist ein Kraft und/oder Drehmoment übertragender Stift 6 vorgesehen, welcher den stationären Gleitring 4 mit einem Gehäuse 18 verbindet. Der Stift 6 überträgt ein Halte- oder Schleppmoment, welches im Betrieb der Gleitringdichtungsanordnung mittels des rotierenden Gleitrings 3 auf den stationären Gleitring 4 übertragen werden kann, auf das Gehäuse 18. Dadurch wird ein Mitdrehen des stationären Gleitrings 4 mit dem rotierenden Gleitring 3 vermieden.Furthermore, a force and/or torque-transmitting pin 6 is provided, which connects the stationary slide ring 4 to a housing 18 . The pin 6 transfers a holding or drag torque, which can be transferred to the stationary seal ring 4 during operation of the mechanical seal arrangement by means of the rotating seal ring 3, to the housing 18. This prevents the stationary seal ring 4 from rotating with the rotating seal ring 3.

Der Stift 6 ist einer schlitzförmigen Ausnehmung 40 am äußeren Umfang des stationären Gleitrings 4, welcher aus einem elektrisch leitenden Material z.B. SiC, hergestellt ist, angeordnet. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet dabei einen Übertragungsbereich, an welchem Kraft und/oder Drehmoment vom stationären Gleitring 4 auf den Stift 6 übertragen werden. Bei Auftreten von Schwingungen, insbesondere Schwingungen in Axialrichtung X-X ergibt sich eine sehr hohe Belastung des Stiftes an diesem Übertragungsbereich 9, was zu Abnutzungen am Stift und im Extremfall zu einem Bruch des Stiftes führen kann.The pin 6 is arranged in a slit-shaped recess 40 on the outer periphery of the stationary slide ring 4, which is made of an electrically conductive material, e.g., SiC. The reference number 9 designates a transmission area at which force and/or torque are transmitted from the stationary slide ring 4 to the pin 6 . If vibrations occur, in particular vibrations in the axial direction X-X, the pin is subjected to a very high load in this transmission area 9, which can lead to wear on the pin and, in extreme cases, to the pin breaking.

Erfindungsgemäß ist hier nun ein Schutzelement 7 aus einem Kunststoffmaterial angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Schutzelement 7 eine Kappe mit einem Boden, welche über ein erstes freies Ende 6a übergestülpt ist. Somit ist der Stift 6 nicht mehr direkt mit dem stationären Gleitring 4 in Kontakt. Verschleiß tritt somit am Übertragungsbereich 9 an der Außenseite des Schutzelements 7 auf. Das Schutzelement 7 ist vorzugsweise an einer Presspassung am ersten freien Ende 6a des Stiftes 6 befestigt.According to the invention, a protective element 7 made of a plastic material is now arranged here. How out 1 As can be seen, the protective element 7 is a cap with a bottom, which is slipped over a first free end 6a. Thus, the pin 6 is no longer in direct contact with the stationary slide ring 4. Wear thus occurs on the transmission area 9 on the outside of the protective element 7 . The protective element 7 is preferably attached to the first free end 6a of the pin 6 with an interference fit.

Das Schutzelement 7 ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise PEEK, hergestellt.The protective element 7 is made of an electrically non-conductive material, preferably PEEK.

Am zweiten freien Ende 6b des Stiftes 6 ist ein Isolationselement 8 angeordnet. Das Isolationselement 8 ist ebenfalls aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Isolationselement 8 als zweite Schutzkappe in gleicher Weise wie das Schutzelement 7 ausgebildet und über das zweite freie Ende 6b angebracht. Das Isolationselement 8 isoliert somit den Stift 6 gegenüber dem Gehäuse 18.At the second free end 6b of the pin 6, an insulating element 8 is arranged. The insulating element 8 is also made of an electrically non-conductive material. In this exemplary embodiment, the insulating element 8 is designed as a second protective cap in the same way as the protective element 7 and is attached via the second free end 6b. The insulating element 8 thus insulates the pin 6 from the housing 18.

Somit ist der Stift 6 elektrisch isoliert sowohl gegenüber dem stationären Gleitring 4 mittels des Schutzelements 7 und gegenüber dem Gehäuse 18 mittels des Isolationselements 8.Thus, the pin 6 is electrically insulated both from the stationary slide ring 4 by means of the protective element 7 and from the housing 18 by means of the insulation element 8.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst ferner eine Überwachungseinrichtung 10, welche in 1 schematisch dargestellt ist. Die Überwachungseinrichtung 10 umfasst eine Stromquelle 10a sowie eine erste Leitung 11 und eine zweite Leitung 12. Die erste Leitung 11 ist mit dem Gehäuse 18 verbunden und die zweite Leitung 12 ist mit dem Stift 6 verbunden. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die zweite Leitung 6 dabei durch das Isolationselement 8 am Stift 6 hindurchgeführt. Dadurch wird ein sehr kompakter und einfacher Aufbau erreicht. Die Überwachungseinrichtung 10 ist eingerichtet, einen Zustand des Schutzelements 7 am Übertragungsbereich 9 zu überwachen.The mechanical seal assembly 1 also includes a monitoring device 10, which in 1 is shown schematically. The monitoring device 10 comprises a power source 10a and a first line 11 and a second line 12. The first line 11 is connected to the housing 18 and the second line 12 is connected to the pin 6. FIG. How out 1 As can be seen, the second line 6 is guided through the insulation element 8 on the pin 6 . A very compact and simple structure is thereby achieved. The monitoring device 10 is set up to monitor a state of the protective element 7 in the transmission area 9 .

Die Überwachung mittels der Überwachungseinrichtung 10 kann dabei kontinuierlich erfolgen oder alternativ in vorbestimmten Intervallen, beispielsweise stündlich. Durch den oben beschriebenen Aufbau weist die Überwachungseinrichtung 10 somit einen nicht geschlossenen Stromkreis auf.The monitoring by means of the monitoring device 10 can take place continuously or alternatively at predetermined intervals, for example every hour. Due to the structure described above, the monitoring device 10 thus has an open circuit.

Wenn im Betrieb nun ein Verschleiß am Übertragungsbereich 9 auftritt, wird die als Schutzelement 7 vorgesehene Schutzkappe beschädigt. Hierbei entsteht insbesondere ein Abrieb am Schutzelement 7, bis der Stift 6 mit dem ersten freien Ende 6a in Kontakt mit dem stationären Gleitring 4 kommt. Wenn ein derartiger Verschleiß auftritt, wird der Stromkreis der Überwachungseinrichtung 10 bei Aktivierung geschlossen, so dass daraus der Schluss gezogen werden kann, dass ein Verschleiß am Schutzelement 7 vorliegt und ein Austausch bzw. eine Wartung der Gleitringdichtungsanordnung notwendig ist. Somit kann das Aufbrauchen des Verschleißschutzes in Form des Schutzelements 7 am Übertragungsbereich 9 detektiert werden und entsprechend Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.If wear occurs in the transmission area 9 during operation, the protective cap provided as a protective element 7 will be damaged. In this case, in particular, abrasion occurs on the protective element 7 until the pin 6 comes into contact with the stationary slide ring 4 with the first free end 6a. If such wear occurs, the circuit of the monitoring device 10 is closed upon activation, so that the conclusion can be drawn that there is wear on the protective element 7 and replacement or maintenance of the mechanical seal arrangement is necessary. It is thus possible to detect that the wear protection in the form of the protective element 7 has been used up on the transmission area 9 and to take appropriate countermeasures.

Ein weiterer Vorteil des Schutzelements 7 am Übertragungsbereich 9 liegt darin, dass auch am stationären Gleitring 4 im Betrieb keine Schäden durch den Stift 6, welcher üblicherweise ein Metallstift ist, auftreten können. Dadurch kann auch gegebenenfalls eine Nutzungsdauer des stationären Gleitrings 4 verlängert werden.A further advantage of the protective element 7 on the transmission area 9 is that the pin 6, which is usually a metal pin, cannot damage the stationary slide ring 4 during operation either. As a result, a service life of the stationary slide ring 4 can also be extended if necessary.

Somit kann erfindungsgemäß durch die Überwachung eines Verschleißes von Kraft und/oder Drehmoment übertragenden Stiften 6 auf kostengünstige Weise ein möglicher Schaden an der Gleitringdichtungsanordnung 1 bzw. einer abzudichtenden Maschine erreicht werden.Thus, according to the invention, possible damage to the mechanical seal arrangement 1 or a machine to be sealed can be achieved in a cost-effective manner by monitoring wear of force and/or torque-transmitting pins 6 .

2 zeigt eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. 2 shows a mechanical seal assembly 1 according to a second embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference symbols as in the first exemplary embodiment.

Wie aus 2 ersichtlich ist, ist als Isolationselement 8 beim zweiten Ausführungsbeispiel statt einer Hülse oder Kappe eine elektrisch isolierende Beschichtung 80 vorgesehen. Die elektrisch isolierende Beschichtung 80 ist direkt auf dem zweiten freien Ende 6b des Stiftes 6 aufgebracht. Dadurch ist es möglich, dass zwischen dem Stift 6 und dem Gehäuse 18 eine Presspassung 81 ausgebildet ist. Dadurch ist der Stift 6 fest und ohne Bewegungsmöglichkeit im Gehäuse 18 fixiert, so dass in diesem Bereich des Stiftes 6 kein Verschleiß auftritt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.How out 2 As can be seen, an electrically insulating coating 80 is provided as the insulating element 8 in the second exemplary embodiment instead of a sleeve or cap. The electrically insulating coating 80 is applied directly to the second free end 6b of the pin 6. This makes it possible for a press fit 81 to be formed between the pin 6 and the housing 18 . As a result, the pin 6 is fixed firmly and without the possibility of movement in the housing 18, so that no wear occurs in this area of the pin 6. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

3 zeigt eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. 3 shows a mechanical seal assembly 1 according to a third embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference symbols as in the first exemplary embodiment.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das dritte Ausführungsbeispiel eine Unterbaugruppe 20 auf. Die Unterbaugruppe 20 umfasst den stationären Gleitring 4, den Stift 6, ein erstes Gehäusebauteil 18a, ein zweites Gehäusebauteil 18b, das Isolationselement 8 und das Vorspannelement 13. Das Vorspannelement 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch nichtleitenden Material. Alternativ ist das Vorspannelement 13 gegenüber dem ersten Gehäusebauteil 18 elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine scheibenförmige Abdeckung.In contrast to the first exemplary embodiment, the third exemplary embodiment has a subassembly 20 . The subassembly 20 comprises the stationary slide ring 4, the pin 6, a first housing component 18a, a second housing component 18b, the insulating element 8 and the prestressing element 13. The prestressing element 13 is made of an electrically non-conductive material in this exemplary embodiment. Alternatively, the prestressing element 13 is electrically insulated from the first housing component 18, for example by a disc-shaped cover.

Die Unterbaugruppe 20 ist vormontierbar, so dass bei einer Wartung die gesamte Unterbaugruppe 20 in Axialrichtung X-X aus der Gleitringdichtungsanordnung 1 entnommen werden kann bzw. wieder als gesamte Unterbaugruppe 20 eingesetzt werden kann. Das erste und zweite Gehäusebauteil 18a, 18b sind elektrisch durch das Isolierelement 8 isoliert. Ferner ist der Stift 6 mittels einer Presspassung 19 in dem ersten Gehäusebauteil 18a befestigt. Dadurch kann eine sehr einfache und sichere Fixierung des Stiftes 6 ermöglicht werden. An dem ersten freien Ende 6a des Stiftes 6 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel das Schutzelement 7 angeordnet, so dass kein elektrischer Kontakt zum stationären Gleitring 4 besteht. Das Schutzelement 7 des zweiten Ausführungsbeispiels ist dabei eine Hülse ohne Boden.The subassembly 20 can be preassembled so that during maintenance the entire subassembly 20 can be removed from the mechanical seal arrangement 1 in the axial direction X-X or can be used again as the entire subassembly 20 . The first and second housing components 18a, 18b are electrically insulated by the insulating element 8. Furthermore, the pin 6 is fastened in the first housing component 18a by means of a press fit 19 . This allows the pin 6 to be fixed in a very simple and secure manner. As in the first exemplary embodiment, the protective element 7 is arranged on the first free end 6a of the pin 6 so that there is no electrical contact with the stationary slide ring 4 . The protective element 7 of the second exemplary embodiment is a sleeve without a bottom.

Das Isolationselement 8 ist eine Ringscheibe mit einem Flansch 8a, um eine vollständige Isolierung der beiden Gehäusebauteile 18a, 18b voneinander zu ermöglichen.The insulating element 8 is an annular disk with a flange 8a in order to enable complete insulation of the two housing components 18a, 18b from one another.

Wie weiter aus 3 ersichtlich ist, ist die erste Leitung 11 in das zweite Gehäusebauteil 18b geführt und die zweite Leitung 12 in das erste Gehäusebauteil 18a geführt. Dadurch kann eine sehr einfache elektrische Kontaktierung der ersten und zweiten Leitung zu den jeweiligen Gehäusebauteilen 18a, 18b ermöglicht werden. Insbesondere muss die zweite Leitung 12 nicht mit dem Stift 6 direkt verbunden werden, sondern kann mit dem ersten Gehäusebauteil 18a, in welchem der Stift 6 eingepresst ist, verbunden werden.How further from 3 As can be seen, the first line 11 is guided into the second housing component 18b and the second line 12 is guided into the first housing component 18a. This enables very simple electrical contacting of the first and second line to the respective housing components 18a, 18b. In particular, the second line 12 does not have to be connected directly to the pin 6, but can be connected to the first housing component 18a, in which the pin 6 is pressed.

Die Überwachung des Verschleißes am Übertragungsbereich 9 erfolgt wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass überprüft wird, ob ein Stromkreis durch Abnutzung des Schutzelements 7 geschlossen ist oder nicht. Wenn ein starker Verschleiß am Schutzelement 7 auftritt, kommt der Stift 6 mit dem stationären Gleitring 4 in Kontakt. Dadurch wird der Stromkreis vom ersten Gehäusebauteil 18a über den Stift 6, den stationären Gleitring 4 und das zweite Gehäusebauteil 18b geschlossen.The wear and tear on the transmission area 9 is monitored, as in the first and second exemplary embodiment, in that over it is checked whether a circuit is closed due to wear of the protective element 7 or not. When the protection element 7 wears heavily, the pin 6 comes into contact with the stationary slide ring 4 . This completes the circuit from the first housing component 18a via the pin 6, the stationary slide ring 4 and the second housing component 18b.

Es sei angemerkt, dass statt der Lochscheibe mit Flansch 8a als Isolationselement auch eine Beschichtung zwischen dem ersten und zweiten Gehäusebauteil 18a, 18b vorgesehen sein kann.It should be noted that instead of the perforated disc with a flange 8a as the insulating element, a coating can also be provided between the first and second housing components 18a, 18b.

Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

BezugszeichenlisteReference List

11: Gleitringdichtungsanordnungmechanical seal arrangement
22: Gleitringdichtungmechanical seal
33: rotierender Gleitringrotating sliding ring
44: stationärer Gleitringstationary slide ring
55: Dichtspaltsealing gap
66: StiftPen
6a6a: erstes freies Ende des Stiftesfirst free end of the pin
6b6b: zweites freies Ende des Stiftessecond free end of the pin
77: Schutzelement/Schutzkappe/SchutzhülseProtective element/protective cap/protective sleeve
88th: Isolationselementisolation element
8a8a: Flanschflange
99: Übertragungsbereichtransmission range
1010: Überwachungseinrichtungmonitoring device
10a10a: Stromquellepower source
1111: erste elektrische Leitungfirst electric line
1212: zweite elektrische Leitungsecond electrical line
1313: Vorspannelementbiasing element
1414: Gleitringträgerslide ring carrier
1515: WelleWave
1616: Produktseiteproduct page
1717: Atmosphärenseiteatmosphere side
1818: GehäuseHousing
18a18a: erstes Gehäusebauteilfirst housing component
18b18b: zweites Gehäusebauteilsecond housing component
1919: Presspassunginterference fit
2020: Unterbaugruppesubassembly
4040: Ausnehmungrecess
8080: Beschichtungcoating
8181: Presspassunginterference fit
X-XX-X: Axialrichtungaxial direction

Claims

Mechanical seal assembly comprising: - a mechanical seal (2) with a rotating slide ring (3) and a stationary slide ring (4), which define a sealing gap (5) between them, - a pin (6) that transmits force and/or torque, which is set up to transmit a force or moment directly or indirectly to or from one of the seal rings at a transmission area (9), - wherein the pin (6) has a protective element (7) made of an electrically insulating material on the transmission area (9), - an insulating element (8) which electrically insulates the pin (6) from a housing component (18, 18b), and - A monitoring device (10) which is set up to monitor a state of wear of the protective element (7).

Mechanical seal arrangement according to claim 1 , wherein the protective element (7) is a protective sleeve or a first protective cap.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, in which the insulating element (8) is a second protective cap or a perforated disk.

Mechanical seal arrangement according to claim 1 or 2 , comprising a subassembly (20) with the stationary sliding ring (4), the pin (6), a first housing component (18a), a second housing component (18b) and the insulating element (8), wherein the insulating element (8) the second housing component (18b), which is directly or indirectly connected to the stationary slide ring, is electrically insulated from the pin (6), the pin (6) being fixed directly in the first housing component (18a).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the monitoring device (10) comprises a power source, a first line (11) electrically connected to the housing component which is electrically isolated from the pin by the insulating element (8) and a second line electrically connected to the pin Has line (12).

Mechanical seal arrangement according to claim 5 , wherein the second line (12) is passed through the insulating element (8).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a prestressing element (13) for the axial prestressing of the mechanical seal (2).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the protective element (7) is made of plastic, in particular PEEK.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the insulating element (8) is an electrically insulating coating.

Mechanical seal after claim 9 , wherein the electrically insulating coating is applied directly to the pin (6).

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the monitoring device (10) is set up to monitor the mechanical seal only at defined time intervals.

Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, wherein the pin (6) is arranged in a recess (40), in particular a slot on the outer peripheral edge, in the stationary slide ring (4).

Machine, in particular compressor, or turbine comprising a mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims.