DE1247096B

DE1247096B - Mechanical seal

Info

Publication number: DE1247096B
Application number: DEV23847A
Authority: DE
Inventors: Robert Martin Voitik
Original assignee: CONTINENTAL JLLINOIS NAT BANK
Current assignee: CONTINENTAL JLLINOIS NAT BANK
Priority date: 1962-03-23
Filing date: 1963-03-23
Publication date: 1967-08-10

Description

Gleitringdichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitrin(ydicbtung zur Abdichtung eines Spaltes zwischen zwei sich gegeneinander drehenden Maschinenteilen, wie z. B. Welle und Maschinengehäuse, die einen drehfest und dicht mit dem einen Maschinenteil verbundenen ersten Gleitring und einen dem anderen Maschinenteil zugeordneten zweiten Gleitring aufweist, der reit Spiel auf Drehung gegenüber diesem Maschinenteil festgelegt und abgedichtet, jedoch axial verschiebbar verbunden ist und mittels Federkraft axial gegen den ersten Gleitring gepreßt wird, wobei ein Wandler vorgesehen ist, dessen Basisteil axial gegenüber dem dem axial verschiebbaren Gleitring zugeo=_-dnete-Maschinenteil auf Drehung festgelegt ist und der bei Drehmitnahme des Gleitringes infolge Reibung im Sinne eines Abhebens des verschiebbaren Gleitringes von dem ersten Gleitring wirkt.Mechanical seal The invention relates to a sliding ring (ydicbtung to seal a gap between two machine parts rotating against each other, such as B. Shaft and machine housing, one non-rotatably and tightly with one Machine part connected to the first slip ring and one assigned to the other machine part has a second slip ring that rides play on rotation with respect to this machine part set and sealed, but axially displaceably connected and by means of Spring force is pressed axially against the first slip ring, a converter being provided whose base part is axially opposite that of the axially displaceable sliding ring zugeo = _- dnete machine part is set to rotation and the rotational drive of the sliding ring due to friction in the sense of a lifting of the sliding seal ring from the first seal ring works.

Es sind bereits zahlreiche Abdichtungsvorrichtungen für umlaufende Teile bekannt, bei welchen mittels unterschiedlicher Wandlerausbildungen die abdichtend aufeinander gleitenden Dichtungsteile abhängig von der Reibungskraft mehr oder weniger gegeneinandergepreßt werden. Allen diesen bekannten Dichtungsvorrichtungen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß die Ausgangslage der Basis des Wandlers gegenüber dem axial verschiebbaren Gleitring nicht immer die gleiche ist, so daß dadurch ein nicht gleichbleibendes Einsetzen der Wandlerwirkung hervorgerufen wird. So verschiebt sich bei diesen bekannten Anordnungen beispielsweise die Basis des Wandlers gegenüber dem Gleitring, wenn die Welle gegenüber dem Maschinengehäuse axiale Verschiebungen erfährt.There are already numerous sealing devices for circumferential Parts known in which the sealing by means of different transducer designs sealing parts sliding on each other depending on the frictional force more or less are pressed against each other. However, all of these known sealing devices the disadvantage in common that the starting position of the base of the converter compared to the axially displaceable seal ring is not always the same, so that a not constant onset of the transducer effect is caused. So moves In these known arrangements, for example, the base of the transducer is opposite the sliding ring when the shaft moves axially with respect to the machine housing learns.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die Ausgangsstellung des Wandlers unabhängig von der axialen Lage der Welle gegenüber dem Maschinengehäuse zu gestalten, so daß eine immer gleichbleibende Ausgangslage für den Wandler und damit eine gleiche Wirkung des Wandlers erzielt wird.The invention is accordingly based on the object, the starting position of the converter regardless of the axial position of the shaft in relation to the machine housing to design, so that an always constant starting position for the converter and so that the same effect of the converter is achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Basisteil des Wandlers in Drehrichtung gleitbar axial gegenüber dem erste=. Gleitring abgestützt ist.To solve this problem it is provided according to the invention that the base part of the transducer slidable in the direction of rotation axially opposite the first =. Sliding ring is supported.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Basisteil des Wandlers auf Drehung gegenüber dem ihm zugeordneten Maschinenteil über eine Axialbewegung zulassende Schlitz-Stift-Verbindung gegen Drehung festgelegt ist.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the base part of the transducer rotates with respect to the machine part assigned to it Fixed against rotation via an axial movement permitting slot-and-pin connection is.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Basisteil des Wandlers gegenüber dem ersten, axial gegenüber dem ihm zugeordneten Maschinenteil festgelegten Gleitring unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers abgestützt ist.According to a further preferred embodiment of the invention, can be provided that the base part of the transducer opposite the first, axially opposite the sliding ring fixed to the machine part assigned to it with interposition a roller bearing is supported.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Dichtung arbeitet im Gegensatz zu bekannten Stirnflächendichtungen auch bei sehr hohen Drücken und bewirkt, ohne daß eine zu starke Reibung oder ein zu großer Verschleiß eintritt, eine Abdichtung gegen das Entweichen eines Strömungsmittels.The seal formed according to the invention works in contrast to known end face seals even at very high pressures and causes without that too much friction or too much wear occurs, a seal against the escape of a fluid.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand zweier Ausführungsbeispiele und Zeichnungen beschrieben. F i g. 1 zeigt in einem axialen Schnitt eine erfindungsgemäße drehbare Dichtung; F i g. 2 zeigt einen Teil des abgewickelten Schnittes längs der durch die Linie 2-2 in F i g. 1 bezeichneten Fläche; F i g. 3 ist ein axialer Schnitt durch eine zweite Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung; F i g. 4 ist ein Teil einer Abwicklung längs der durch die Linie 4-4 in F i g. 3 bezeichneten Fläche; F i g. 5 ist ein Teilschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3.The invention is based on two exemplary embodiments and drawings. F i g. 1 shows an inventive device in an axial section rotating seal; F i g. FIG. 2 shows part of the developed section along FIG through the line 2-2 in FIG. 1 designated area; F i g. 3 is an axial section by a second embodiment of a seal according to the invention; F i g. 4 is a portion of a development along the line 4-4 in FIG. 3 designated Area; F i g. Figure 5 is a partial section along line 5-5 in Figure 5. 3.

In F i g. 1 erkennt man eine insgesamt reit 10 bezeichnete drehbare Dichtung nach der Erfindung, die dazu dient, das Entweichen eines Strömungsmittels längs einer Welle 11 zu verhindern, die sich durch eine Öffnung 12 in einer Wand oder einem Gehäuse 13 erstreckt. Die Welle 11 und das Gehäuse 13 sind gegeneinander drehbar, und bei der dargestellten Anordnung, die einem typischen praktischen Fall entspricht, bildet das Gehäuse 13 den feststehenden Teil, und die Welle 11 dreht sich in Richtung des Pfeils 14.In Fig. 1 can be seen a total of riding 10 designated rotatable Seal according to the invention, which serves to prevent the escape of a fluid along a shaft 11 which extends through an opening 12 in a wall or a housing 13 extends. The shaft 11 and the housing 13 are rotatable against each other, and in the arrangement shown, a typical corresponds practical case, the housing 13 forms the fixed part, and the Shaft 11 rotates in the direction of arrow 14.

Bei der Dichtung 10 handelt es sich um eine Stirnflächendichtung mit einem ringförmigen sich drehenden Gleitring 20, der mit der Welle 11. durch eine Spannhülse 21 verbunden ist, welche diesen Gleitring gegen eine an der Welle ausgebildete Schulter 22 drückt. Zwischen der Schulter 22 und dem sich drehenden Gleitring 20 liegt ein Dichtungsring 23, um das Entweichen des Strömungsmittels zwischen dem sich drehenden Gleitring 20 (der in den Ansprüchen und im folgenden als »erster Gleitring« bezeichnet ist) und der Welle 11 zu verhindern.The seal 10 is an end face seal with an annular rotating slide ring 20, which is connected to the shaft 11 by a Clamping sleeve 21 is connected, which this sliding ring against a formed on the shaft Shoulder 22 presses. Between the shoulder 22 and the rotating slide ring 20 is a sealing ring 23 to the escape of the fluid between the rotating seal ring 20 (which in the claims and in the following as the »first Slide ring «is designated) and the shaft 11 to prevent.

Der Gleitring 20 enthält einen Dichtungsring 25 mit einer radial verlaufenden Dichtungsfläche 26. Der Dichtungsring 25 besteht vorzugsweise aus einem Lagermaterial, z. B. aus Kohle.The sliding ring 20 contains a sealing ring 25 with a radially extending Sealing surface 26. The sealing ring 25 is preferably made of a bearing material, z. B. from coal.

Mit dem sich drehenden Gleitring 20 arbeitet ein die Welle 11 umgebender ringförmiger, sich nicht drehender Gleitring 30 zusammen, der mit einer radialen Dichtungsfläche 31 ausgestattet ist; die Dichtungsfläche 31 steht in abdichtender Berührung mit der Dichtungsfläche 26 des sich drehenden Gleitrings. Der sich nicht drehende Gleitring 30 ist gegenüber dem Gehäuse 13 durch eine Umschließung bzw. einen Becherteil 32 abgedichtet, welches alle Teile der Dichtung 10 in Form eines einheitlichen Aggregats zusammenhält, wodurch die erforderlichen Hantierungen und der Einbau erleichtert werden. Der sich nicht drehende Gleitring wird im folgenden als »zweiter Gleitring« bezeichnet. Der Becherteil 32 ist mit enger Passung in die Öffnung 12 eingebaut und gegenüber dem Gehäuse 13 vorzugsweise durch einen Dichtungsring 33 abgedichtet. Der Becherteil 32 besitzt eine Stirnwand 34, die dem ersten Gleitring 20 zugewandt und in einem axialen Abstand davon angeordnet ist. Der zweite Gleitring 30 ist zwischen der Stirnwand 34 und dem ersten Gleitring angeordnet und gegenüber dem Becherteil 32 durch eine sekundäre Dichtung in Form eines Dichtungsrings 35 abgedichtet, der zwischen dem Gleitring 30 und einem rohrförmigen Flansch 36 am inneren Rand der Stirnwand 34 liegt.With the rotating seal ring 20 a surrounding the shaft 11 works annular, non-rotating slide ring 30 together with a radial Sealing surface 31 is equipped; the sealing surface 31 is in sealing Contact with the sealing surface 26 of the rotating seal ring. Not himself rotating slide ring 30 is opposite the housing 13 by an enclosure or a cup part 32 sealed, which all parts of the seal 10 in the form of a unified aggregate holds together, thereby the necessary handling and installation can be made easier. The non-rotating slip ring is shown below referred to as the »second sliding ring«. The cup portion 32 is a close fit in the Opening 12 built in and opposite the housing 13 preferably by a sealing ring 33 sealed. The cup part 32 has an end wall 34 that the first slide ring 20 facing and is arranged at an axial distance therefrom. The second slip ring 30 is arranged between the end wall 34 and the first sliding ring and opposite the cup part 32 by a secondary seal in the form of a sealing ring 35 sealed between the sliding ring 30 and a tubular flange 36 on inner edge of the end wall 34 is located.

Der Gleitring 30 ist somit so angeordnet, daß er begrenzte axiale Bewegungen innerhalb des Becherteils 32 auf den Gleitring 20 zu und von ihm weg ausführen kann. Bei der gezeigten Konstruktion ist ein Haltering 37 federnd in das offene Ende des Becherteils 32 eingebaut und so angeordnet, daß er den Gleitring 20 überlappt und somit die Teile des Dichtungsaggregats zusammenhält.The slip ring 30 is thus arranged so that it is limited axial Movements within the cup part 32 towards the sliding ring 20 and away from it can perform. In the construction shown, a retaining ring 37 is resiliently in the open end of the cup part 32 installed and arranged so that it has the slip ring 20 overlaps and thus holds the parts of the sealing unit together.

Die Dichtung 10 ist zur Verwendung in Fällen bestimmt, in denen ein Strömungsmitteldruck gemäß F i g. 1 von links nach rechts in Richtung des Pfeils 40 wirksam ist. Somit wirkt das unter Druck stehende eingeschlossene Strömungsmittel auf die sekundäre Dichtung 35 und die benachbarten Flächen des Gleitrings 30 derart, daß die Dichtungsflächen 26 und 31 aufeinandergedrückt werden. Zwar kann das Strömungsmittel, dessen Entweichen verhindert werden soll, bis zu einer gewissen Tiefe zwischen den Dichtun-sflächen 26 und 31 eindringen, doch erzeugt die in der entgegengesetzten Richtung wirksame größere Fläche am anderen Ende des zweiten Gleitrings 30 einen unausgeglichenen Zustand, so daß die Kraft, mit der die Dichtungsflächen 26 und 31 aufeinandergedrückt werden, um so größer ist, je größer der Strömungsmitteldruck wird. Wenn sich die Welle 11 in Richtung des Pfeils 14 dreht, tritt somit eine reibende Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 auf, die zur Entstehung eines Drehmoments führt, welches bestrebt ist, den zweiten Gleitring 30 in der Drehrichtung der Welle zu drehen. Dieses Drehmoment vergrößert sich mit der Zunahme der die Dichtungsflächen aufeinanderdrückenden Kraft, und daher steht die Größe des auf den Gleitring 30 wirkenden Drehmoments in einer direkten Beziehung zum Druck des zurückzuhaltenden Strömungsmittels.The seal 10 is intended for use in cases where a fluid pressure as shown in FIG. 1 is effective from left to right in the direction of arrow 40. Thus, the pressurized trapped fluid acts on the secondary seal 35 and the adjacent surfaces of the slip ring 30 such that the sealing surfaces 26 and 31 are pressed against one another. Although the fluid whose escape is to be prevented can penetrate to a certain depth between the sealing surfaces 26 and 31, the larger surface effective in the opposite direction creates an unbalanced state at the other end of the second sliding ring 30, so that the The force with which the sealing surfaces 26 and 31 are pressed against one another, the greater the greater the fluid pressure. When the shaft 11 rotates in the direction of the arrow 14, a frictional contact occurs between the sealing surfaces 26 and 31, which leads to the creation of a torque which tends to rotate the second sliding ring 30 in the direction of rotation of the shaft. This torque increases as the force pressing the sealing surfaces against one another increases, and therefore the magnitude of the torque acting on the slip ring 30 is directly related to the pressure of the fluid to be retained.

Gemäß der Erfindung wird ein Teil des am zweiten Gleitring 30 angreifenden Drehmoments in eine Kraft verwandelt, die bestrebt ist, die Dichtungsflächen 26 und 31 voneinander abzuheben, so daß eine selbsttätige Begrenzung der Kraft erzielt wird, welche den Gleitring 30 gegen den ersten (sich drehenden) Gleitring 20 drückt. Um diese in umgekehrter Richtung wirkende Kraft bzw. eine Rückführungskraft zu erzeugen, ist der zweite Gleitring 30 so angeordnet, daß er eine begrenzte Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse 13 unter der Wirkung des auf den zweiten Gleitring aufgebrachten Drehmoments ausführen kann; mehrere zur Achse der Welle geneigte Stifte 45 kuppeln den zweiten Gleitring mit dem Gehäuse derart, daß der zweite Gleitring bei seiner begrenzten Drehbewegung vom ersten Gleitring 20 wegbewegt wird. Bei der bevorzugten Konstruktion sind sechs Stifte 45 in gleichmäßigen Winkelabständen um den ersten Gleitring 20 verteilt. Ein Ende jedes Stiftes 45 wird von einer Öffnung 46 in einem Stützring 47 aufgenommen, der an dem Bechertei132 befestigt und gegen Drehbewegungen durch zwei radial vorspringende Stifte 48 gesichert ist, die von Schlitzen 49 in dem Becherteil 32 aufgenommen werden. Die axiale Abstützung des Stützrings 47 erfolgt durch ein die Reibung verminderndes Drucklager 50, das zwischen dem Gleitring 20 und dem Stützring 47 angeordnet ist.According to the invention, a part of the torque acting on the second sliding ring 30 is converted into a force which tends to lift the sealing surfaces 26 and 31 from one another, so that an automatic limitation of the force is achieved which the sliding ring 30 against the first (rotating ) Slide ring 20 presses. In order to generate this force acting in the opposite direction or a return force, the second sliding ring 30 is arranged so that it can execute a limited rotational movement with respect to the housing 13 under the effect of the torque applied to the second sliding ring; several pins 45 inclined to the axis of the shaft couple the second sliding ring to the housing in such a way that the second sliding ring is moved away from the first sliding ring 20 during its limited rotational movement. In the preferred construction, six pins 45 are evenly angularly spaced around the first slip ring 20. One end of each pin 45 is received by an opening 46 in a support ring 47 which is attached to the cup part 32 and secured against rotational movement by two radially projecting pins 48 which are received in slots 49 in the cup part 32. The support ring 47 is axially supported by a friction-reducing pressure bearing 50 which is arranged between the sliding ring 20 and the support ring 47.

Das andere Ende jedes Stiftes 45 erstreckt sich durch eine Öffnung 55 in einem die Abstände zwischen den Stiften aufrechterhaltenden ringförmigen Bauteil, das mit Preßsitz auf die Außenfläche des Gleitrings 30 aufgesetzt ist. Diese Enden der Stifte 45 stützen sich an einer flexiblen, sich radial erstreckenden Scheibe 57 ab, die dadurch mit dem zweiten Gleitring 30 fest verbunden ist, daß sie zwischen dem Abstandsring 56 und einem Flansch 58 am äußeren Ende des zweiten Gleitrings fest eingebaut ist.The other end of each pin 45 extends through an opening 55 in an annular component that maintains the spacing between the pins, which is placed on the outer surface of the sliding ring 30 with a press fit. These ends of the pins 45 are supported on a flexible, radially extending disc 57 from, which is firmly connected to the second slip ring 30 in that it is between the spacer ring 56 and a flange 58 at the outer end of the second slip ring is permanently installed.

Um kurz auf die Arbeitsweise der Dichtung 10 einzugehen, sei bemerkt, daß jede Steigerung des Drucks des zurückzuhaltenden Strömungsmittels zu einer Vergrößerung der Kraft führt, die an dem zweiten Gleitring 30 angreift und die Dichtungsflächen 26 und 31 aufeinanderdrückt. Dies führt zu einer Vergrößerung des am Gleitring 30 angreifenden Drehmoments, das auf die Drehung der Welle 11 und die Reibungsberührung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 zurückzuführen ist. Da der erste Gleitring 30 eine begrenzte Drehbewegung ausführen kann, ist dieses Drehmoment bestrebt, den zweiten Gleitring in derjenigen Richtung zu drehen, bei welcher die geneigten Stifte 45 aufgerichtet werden, so daß die Stifte nach Art von Keilen den Gleitring 30 vom Gleitring 20 wegdrücken. Ein Ende jedes Stiftes 45 wirkt über die flexible Scheibe 57 auf den zweiten Gleitring, während das andere Ende jedes Stiftes am Stützring 47 angreift und über das Drucklager 50 auf den ersten Gleitring 20 wirkt.To briefly discuss the operation of the seal 10 , it should be noted that every increase in the pressure of the fluid to be retained leads to an increase in the force which acts on the second slide ring 30 and presses the sealing surfaces 26 and 31 against one another. This leads to an increase in the torque acting on the sliding ring 30, which is due to the rotation of the shaft 11 and the frictional contact between the sealing surfaces 26 and 31. Since the first sliding ring 30 can execute a limited rotational movement, this torque tends to rotate the second sliding ring in the direction in which the inclined pins 45 are erected so that the pins push the sliding ring 30 away from the sliding ring 20 in the manner of wedges. One end of each pin 45 acts on the second slide ring via the flexible disk 57, while the other end of each pin engages the support ring 47 and acts on the first slide ring 20 via the thrust bearing 50.

Um eine anfängliche abdichtende Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 herbeizuführen, bevor der Strömungsmitteldruck auf den Gleitring 30 wirkt, ist eine Hauptfeder 60 in Form einer gewellten ringförmigen Feder zwischen der Stirnwand 34 des Becherteils 32 und der flexiblen Scheibe 57 angeordnet. Um den Bereich, innerhalb dessen die Stifte 45 kippen können, zwangläufig zu begrenzen, ist ein Stiftführungsteil 61 schwimmend zwischen dem Stützring 47 und dem Abstandsring 56 für die Stifte angeordnet. Das Stiftführungsteil61 besitzt mehrere in Umfangsabständen verteilte geneigte Öffnungen 62, welche die zugehörigen Stifte 45 jeweils mit einem Spielraum aufnehmen, solange die Stifte annähernd unter dem vorgesehenen Winkel geneigt sind, wobei die Öffnungen 62 jedoch als Anschläge wirken, durch welche der Kippbereich der Stifte begrenzt wird.An initial sealing contact between the sealing surfaces 26 and 31 before the fluid pressure acts on the sliding ring 30, is a main spring 60 in the form of a corrugated annular spring between the end wall 34 of the cup part 32 and the flexible disk 57 are arranged. To the area within whose pins 45 can tilt, forcibly limiting, is a pin guide member 61 arranged floating between the support ring 47 and the spacer ring 56 for the pins. The pin guide member 61 has a plurality of circumferentially spaced inclined openings 62, which receive the associated pins 45 each with a margin, as long as the pins are inclined approximately at the intended angle, with the openings However, 62 act as stops by which the tilting range of the pins is limited will.

Die bevorzugte Konstruktion nach F i g. 1 und 2 umfaßt ferner eine Vorspannfeder 65 in Form einer gewellten ringförmigen Feder, die am Stützring 47 angreift und bestrebt ist, den Stützring von dem Drucklager 50 zu entfernen. Die Vorspannfeder 65 ist mit Hilfe eines Ringes 66 festgelegt, der an der Umfangsfläche des Gleitrings 30 verankert ist. Die Wirkung der Vorspannfeder 65 besteht darin, die Dichtung 10 zu veranlassen, nach Art einer Stirnflächendichtung von bekannter Konstruktion zu arbeiten, bis durch die reibende Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 ein Drehmoment hervorgerufen worden ist, das ausreicht, um den Gleitring 30 zu drehen und die Stifte 45 entgegen der Kraft der Vorspannfeder zu kippen, so daß die Stifte unter Vermittlung durch das Drucklager 50 den ersten Gleitring 20 und den zweiten Gleitring 30 auseinanderdrücken.The preferred construction of FIG. 1 and 2 also includes one Pre-tensioning spring 65 in the form of a corrugated annular spring which is attached to the support ring 47 attacks and endeavors to remove the support ring from the thrust bearing 50. the Preload spring 65 is fixed with the help of a ring 66 on the circumferential surface of the slip ring 30 is anchored. The action of the preload spring 65 is to to cause the seal 10, in the manner of an end face seal of known type Construction work up through the rubbing contact between the sealing surfaces 26 and 31 a torque has been generated that is sufficient to move the slip ring 30 to rotate and to tilt the pins 45 against the force of the biasing spring, so that the pins, through the mediation of the thrust bearing 50, the first slide ring 20 and push the second slide ring 30 apart.

Nachstehend wird eine eingehendere Erläuterung der Arbeitsweise der Dichtung 10 gegeben. Im Ruhezustand sowie beim Einsetzen der Drehbewegung der Welle 11 gegenüber dem Gehäuse 13 in Richtung des Pfeils 14 drückt die Hauptfeder 60 den Gleitring 30 gegen den Gleitring 20, so daß eine abdichtende Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 aufrechterhalten wird. Die Hauptfeder 60 bringt keine genügend große Kraft auf der. Gleitring 30 auf, um Anlaß zum Aufbringen eines ausreichenden Drehmoments auf den zweiten Gleitring derart zu geben. daß sich die Stifte 45 entgegen der Kraft der Vorspannfeder 65 aufrichten.The following is a more detailed explanation of the operation of the Seal 10 given. At rest and when the shaft begins to rotate 11 opposite the housing 13 in the direction of arrow 14, the main spring 60 presses the Slip ring 30 against the slip ring 20, so that a sealing contact between the sealing surfaces 26 and 31 is maintained. The main spring 60 does not bring any enough great force on the. Slip ring 30 to give rise to a sufficient To give torque to the second slip ring in such a way. that the pins 45 opposite the force of the preload spring 65 upright.

Wenn sich jedoch der Druck des zurückzuhaltenden Strömungsmittels erhöht und in Richtung der Pfeile 40 auf die Dichtung 10 wirkt, veranlaßt der ; nicht im Gleichgewicht befindliche zweite Gleitring 30 den Strömungsmitteldruck, den zweiten Gleitring mit einer ständig zunehmenden Kraft geben den ersten Gleitring zu drücken. Hierdurch wird das am zweiten Gleitring 30 angreifende Drehmoment ver- i größert, bis die Stifte 45 so weit aufgerichtet werden, daß sie beginnen, eine Keilwirkung auszuüben, die bestrebt ist, den ersten Gleitring und den zweiten Gleitring auseinanderzubewegen. Auf diese Weise wird das an den Dichtungsflächen 26 und 31 erzeuge i Drehmoment über die Stifte 45 umgeleitet, um die auf den Gleitring 30 wirkende axiale Kraft zu begrenzen. Diese umgeleitete Kraft bewirkt nicht nur eine direkte mechanische Entlastung entgegen dem die Dichtungsflächen 26 und 31 aufeinanderdrückenden Strömungsmitteldruck, sondern sie bewirkt auch, daß das Strömungsmittel in einem geregelten Ausmaß zwischen den Dichtungsflächen eindringen kann. Mit anderen Worten, die Verkleinerung der den zweiten Gleitring gegen den ersten Gleitring drückenden Kräfte ermöglicht es dem Strömungsmittel, in einer größeren Menge zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 einzudringen, und dieser Vorgang dient natürlich dazu, den Strömungsmitteldruck bzw. die Kräfte auszugleichen, welche den zweiten Gleitring gegen den ersten Gleitring drücken.However, if the pressure of the fluid to be retained increases and acts in the direction of arrows 40 on the seal 10, causes the; second sliding ring 30 not in equilibrium the fluid pressure, the second slip ring with a steadily increasing force give the first slip ring to press. As a result, the torque acting on the second sliding ring 30 is reduced. i increase until the pins 45 are erected enough that they begin to form a Exercise wedge effect, which strives to the first slip ring and the second slip ring move apart. In this way, this is done on the sealing surfaces 26 and 31 generate i torque diverted via the pins 45 to the slip ring 30 limit acting axial force. This diverted force doesn't just do one direct mechanical relief against the pressure on the sealing surfaces 26 and 31 Fluid pressure, but it also causes the fluid in one can penetrate to a controlled extent between the sealing surfaces. In other words, the reduction in size of the second sliding ring pressing against the first sliding ring Forces allow the fluid to move in a greater amount between the sealing surfaces 26 and 31, and this action is of course to reduce the fluid pressure or to balance the forces which the second sliding ring against the first sliding ring to press.

Wenn das Ausmaß der direkten mechanischen Entlastung und das Eindringen des Strömungsmittels zwischen den Dichtungsflächen zunimmt, verringert sich die Reibung zwischen den Dichtungsflächen 26 und 31 ebenso wie das darauf zurückzuführende, am Gleitring 30 angreifende Drehmoment, so daß auch die umgeleitete Kraft verkleinert wird. Die am zweiten Gleitring angreifenden Kräfte sind somit bestrebt, sich gegenseitig auszugleichen, und Versuche haben gezeigt, daß man infolge dieser auf das Umleiten der erwähnten Kraft zurückzuführenden Abgleichwirkung die erfindungsgemäße Dichtung 10 in Fällen verwenden kann, bei denen der Druck des zurückzuhaltenden Strömungsmittels im Bereich von etwa 100 bis etwa 175 kg/em2 liegt.When the extent of direct mechanical relief and penetration of the fluid between the sealing surfaces increases, the Friction between the sealing surfaces 26 and 31 as well as the resulting torque acting on the sliding ring 30, so that the diverted force is also reduced will. The forces acting on the second seal ring thus endeavor to mutually support one another equalize, and experiments have shown that as a result of this one can redirect the mentioned force to be traced back balancing effect the seal according to the invention 10 can be used in cases where the pressure of the fluid to be retained ranges from about 100 to about 175 kg / cm 2.

Da sich der Gleitring 20 und das Drucklager 50 zusammen mit der Welle 11 bewegen, beeinflußt eine axiale Bewegung oder eine geringe exzentrische Bewegung der Welle nicht das Widerlager, an dem sich die Stifte 45 abstützen, und daher wird weder die Winkelstellung der Stifte noch die durch sie umgeleitete Kraft durch eine axiale Verschiebung oder eine geringe Exzentrizität der Welle beeinflußt. Außerdem liefert die sich radial erstreckende flexible Scheibe 57 eine geringe Nachgiebigkeit zwischen den Enden der Stifte 45 und dem Gleitring 30, die dazu beiträgt, die durch die verschiedenen Stifte aufgebrachten Kräfte gleich groß zu machen, so daß die Stifte praktisch eine gleich große wirksame Länge erhalten.Since the sliding ring 20 and the thrust bearing 50 together with the shaft 11 move affects an axial movement or a slight eccentric movement of the shaft is not the abutment on which the pins 45 are supported, and therefore becomes neither the angular position of the pins nor the force diverted by them through a axial displacement or a slight eccentricity of the shaft affected. aside from that the radially extending flexible disk 57 provides little compliance between the ends of the pins 45 and the slip ring 30, which helps to pass through to make the different pins applied forces equal so that the Pins get practically the same effective length.

Es hat sich gezeigt, daß der richtige Neigungswinkel der Stifte 45 zur Achse der Welle 11 und der Dichtung 10 im Bereich von 15 bis 20° liegt. Bei einem in diesem Bereich liegenden Winkel wird eine einwandfreie Umleitung der Kräfte erzielt, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Stifte in die entgegengesetzte Richtung umschlagen, und bei einem Neigungswinkel der erwähnten Größe bewirken die geneigten Stifte der Dichtung 10 auf eine sehr zweckmäßige Weise die Umwandlung des Drehmoments in eine axiale Kraft.It has been found that the correct angle of inclination of the pins 45 to the axis of the shaft 11 and the seal 10 is in the range of 15 to 20 °. at an angle lying in this area ensures a perfect redirection of the forces achieved without the risk of the pins in the opposite direction turn over, and at an angle of inclination of the size mentioned, the inclined The seal 10 pins in a very convenient way converting the torque into an axial force.

Ferner sei bemerkt, daß wegen des Vorhandenseins der durch die geneigten Stifte 45 umgeleiteten Kraft die Möglichkeit besteht, den zweiten Gleitring 30 so auszubilden, daß ein größerer, nicht abgeglichener Strömungsmitteldruck zur Wirkung gebracht wird, als es normalerweise erwünscht sein würde. Mit anderen Worten, man kann den zweiten Gleitring mit dem Becherteil 32 mit abdichtender Wirkung an einem Punkte verbinden, dessen Lage so gewählt ist, daß ein erheblicher unausgeglichener Strömungsmitteldruck bestrebt ist, den zweiten gegen den ersten Gleitring zu drücken. Dieser unausgeglichene Druck, der im Vergleich zu Stirnflächendichtungen von bekannter Konstruktion relativ hoch ist, verringert die Gefahr des unbeabsichtigten Trennens der Dichtungsflächen 26 und 31 unter Aufhebung der Dichtungswirkung auf ein Mindestmaß.It should also be noted that because of the presence of the inclined Pins 45 diverted force there is the possibility of the second slip ring 30 so train that a larger, unbalanced fluid pressure to take effect is brought than would normally be desired. In other words, man can the second sliding ring with the cup part 32 with a sealing effect on one Connect points, the position of which is chosen so that a considerable unbalanced Fluid pressure strives to press the second against the first slip ring. This unbalanced pressure, which compared to face seals known from construction is relatively high, reduces the risk of inadvertent separation of the sealing surfaces 26 and 31 with the abolition of the sealing effect to a minimum.

F i g. 3 bis 5 zeigen eine weitere Ausbildungsform der Erfindung; hierbei sind die Teile, welche Teilen der an Hand von F i g. 1 und 2 beschriebenen Ausbildungsform 10 entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsziffern unter Beifügung des Buchstabens a bezeichnet. Man erkennt in F i g. 3 eine drehbare Dichtung, die insgesamt mit 10a bezeichnet ist und dazu dient, das Entweichen eines Strömungsmittels längs der Welle Il a über eine Öffnung 12a eines Gehäuses 13a zu verhindern. Die Welle 11 a und das Gehäuse 13 a sind gegeneinander drehbar, und es sei angenommen, daß sich die Welle gegenüber dem ortsfesten Gehäuse dreht.F i g. 3 to 5 show a further embodiment of the invention; here are the parts which parts of the with reference to FIG. 1 and 2 correspond to the embodiment 10 described, each denoted by the same reference numerals with the addition of the letter a. One recognizes in FIG. 3 a rotatable seal, which is designated as a whole by 10a and serves to prevent the escape of a fluid along the shaft IIa via an opening 12a of a housing 13a. The shaft 11 a and the housing 13 a are rotatable against each other, and it is assumed that the shaft rotates relative to the stationary housing.

Die Dichtung 10a umfaßt einen ersten Gleitring 20a, der auf der Welle 11a mit Hilfe einer Spannhülse 21a befestigt ist, welche den ersten (sich drehenden) Gleitring mit einer Schulter 22a der Welle verspannt. Zwischen der Schulter 22a und dem Gleitring 20a liegt ein Dichtungsring 23a. Ferner trägt der Gleitring 20 a einen Dichtungsring 25 a mit einer radial verlaufenden Dichtungsfläche 26a.The seal 10a comprises a first seal ring 20a which is fixed on the shaft 11a by means of a clamping sleeve 21 a which the first seal ring clamped (rotating itself) with a shoulder 22a of the shaft. A sealing ring 23a is located between the shoulder 22a and the sliding ring 20a. Furthermore, the sliding ring 20 a carries a sealing ring 25 a with a radially extending sealing surface 26 a.

Mit dem ersten Gleitring 20a arbeitet ein zweiter Gleitring 30a zusammen, der eine Dichtungsfläche 31 a aufweist, welche der Dichtungsfläche 26 a zugewandt ist und an dieser anliegt. Der Gleitring 30 a ist gegenüber dem Gehäuse 13a durch einen Becherteil 32a abgedichtet, das die Teile der Dichtung so umschließt, daß sie ein einheitliches Aggregat bilden. Das Becherteil 32a ist in die Gehäuseöffnung 12a eingebaut und gegenüber dem Gehäuse durch einen Dichtungsring 33 a abgedichtet. Der Gleitring 30 a ist zwischen dem Gleitring 20 a und einer Stirnwand 34 a angeordnet, die einen Bestandteil des Becherteils 32a bildet. Zwischen dem Gleitring 30a und einem zylindrischen Flansch 36a am inneren Rand der Stirnwand 34a liegt ein sekundärer Dichtungsring 35a. Ein Haltering 37a, der in das offene Ende des Becherteils 32a eingebaut ist, hält alle Teile der Dichtung 10a innerhalb des Becherteils zusammen.With the first slip ring 20 a, a second seal ring 30a cooperates, which has a sealing surface 31 a, 26 a which faces the sealing surface and abuts against this. The sliding ring 30a is sealed against the housing 13a by a cup part 32a which encloses the parts of the seal so that they form a unitary unit. The cup portion 32a is fitted in the housing opening 12a and sealed against the housing by a sealing ring 33 a. The sliding ring 30 a is arranged between the sliding ring 20 a and an end wall 34 a, which forms part of the cup part 32 a. A secondary sealing ring 35a is located between the sliding ring 30a and a cylindrical flange 36a on the inner edge of the end wall 34a. A retaining ring 37a is fitted into the open end of the cup portion 32a, keeps all parts of the seal 10a within the cup part together.

Um eine in der entgegengesetzten Richtung wirkende Kraft gemäß der Erfindung zu erzeugen, ist der zweite Gleitring 30a bei der Dichtung 10a so angeordnet, daß er eine begrenzte Drehbewegung unter der Wirkung des Drehmoments ausführen kann, das auf die relative Drehbewegung der Dichtungsflächen 26a und 31a zurückzuführen ist; eine Nocken und Bewegungsabnahmeorgane umfassende Verbindung kuppelt den zweiten Gleitring 30a so mit dem Gehäuse 13 a, daß der zweite Gleitring während der begrenzten Drehbewegung vom ersten Gleitring 20a wegbewegt wird. Bei der hier beschriebenen Ausbildungsform ist in dem Becherteil 32 a ein Nockenring 70 angeordnet, der gegen Drehbewegungen gegenüber dem Becherteil durch zwei in entgegengesetzten Richtungen vorspringende Stifte 48 a gesichert ist, welche in axiale Schlitze 49a in der Wand des Becherteils 32a eingreifen. Der Nockenring 70 weist zwei einander diametral gegenüberliegende symmetrische Nockenflächen 71 von geringer Erhebung auf, die der Stirnwand 34 a des Becherteils zugewandt sind. Ein die Reibung verringerndes Drucklager 50a ist zwischen dem Nockenring 70 und dem Gleitring 20 a angeordnet, um axiale Bewegungen des Nockenrings zu verhindern. Die Bewegungsabnahmeorgane sind als kleine Kugellager 72 ausgebildet, die auf den Nockenflächen 71 abrollen und auf in einen Kardanring 74 eingebauten Achsstummeln 73 befestigt sind. Der Kardanring 74 ist auf dem Gleitring 30a mit Hilfe von zwei Stiften 75 drehbar gelagert; die Stifte 75 sind gemäß F i g. 5 so in die Umfangsfläche des zweiten Gleitrings eingebaut, daß sie in Bügelschlitze 76 des Kardanrings 74 eingreifen. Durch die Lage der Stifte 75 und der Schlitze 76 wird für den Kardanring 74 auf dem Gleitring 30 a eine Drehachse bestimmt, die im wesentlichen rechtwinklig zu einer Linie durch die Achsstummel 73 der Bewegungsabnahmeorgane verläuft. Somit ist zwischen dem Nockenring 70 und dem Gleitring 30a eine Universalgelenkverbindung vorhanden, die eine Kippbewegung von etwa 5° zwischen dem Nockenring und dem zweiten Gleitring zuläßt. Diese kippbare Gelenkverbindung ermöglicht es der Dichtung 10 a, auch mit einem ersten Gleitring zusammenzuarbeiten, dessen Dichtungsfläche gegenüber der Achse der Dichtung etwas gekippt ist. Die Bügelschlitze 76 erleichtern das Zusammenbauen und Zerlegen der Dichtungsteile.In order to generate a force acting in the opposite direction according to the invention, the second slide ring 30a is arranged in the seal 10a so that it can execute a limited rotational movement under the action of the torque which can be attributed to the relative rotational movement of the sealing surfaces 26a and 31a is; a connection comprising cams and movement pick-up elements couples the second sliding ring 30a to the housing 13a in such a way that the second sliding ring is moved away from the first sliding ring 20a during the limited rotational movement. In the embodiment described here, a cam ring 70 is arranged in the cup part 32a, which is secured against rotational movements relative to the cup part by two pins 48a projecting in opposite directions, which engage in axial slots 49a in the wall of the cup part 32a. The cam ring 70 has two diametrically opposed symmetrical cam surfaces 71 of low elevation, which face the end wall 34 a of the cup part. A friction reducing thrust bearing 50a is between the cam ring 70 and the seal ring 20 is disposed a to prevent axial movements of the cam ring. The movement pick-up organs are designed as small ball bearings 72 which roll on the cam surfaces 71 and are fastened to axle stubs 73 built into a cardan ring 74. The cardan ring 74 is rotatably mounted on the sliding ring 30a with the aid of two pins 75; the pins 75 are shown in FIG. 5 built into the circumferential surface of the second sliding ring in such a way that they engage in bracket slots 76 of the cardan ring 74. Due to the position of the pins 75 and the slots 76, an axis of rotation is determined for the cardan ring 74 on the sliding ring 30 a, which is essentially at right angles to a line through the stub axles 73 of the movement pick-up members. Thus, there is a universal joint connection between the cam ring 70 and the sliding ring 30a, which allows a tilting movement of about 5 ° between the cam ring and the second sliding ring. This tiltable joint connection enables the seal 10 a to work together with a first sliding ring, the sealing surface of which is slightly tilted relative to the axis of the seal. The bracket slots 76 facilitate assembly and disassembly of the sealing parts.

Um die anfängliche Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26a und 31a herbeizuführen, ist eine ringförmige gewellte Feder 60 a zwischen dem zweiten Gleitring 30 a und der Stirnwand 34 a des Becherteils angeordnet.The initial contact between the sealing surfaces 26a and 31a to bring about is, an annular wave spring 60 a disposed between the second sliding ring 30 a and the end wall 34 a of the cup part.

Die Arbeitsweise der Dichtung 10a ist praktisch die gleiche wie diejenige der schon beschriebenen Dichtung 10. Wenn eine den zweiten Gleitring 30a gegen den ersten Gleitring 20 a drückende Kraft auftritt, wird durch die reibende Berührung zwischen den Dichtungsflächen 26 a und 31 a ein Drehmoment auf den zweiten Gleitring aufgebracht. Dieses Drehmoment bewirkt eine kleine Drehung des zweiten Gleitrings 30 a in der Drehrichtung der Welle 11 a, was zur Folge hat, daß der Kardanring 74 zusammen mit dem zweiten Gleitring gedreht wird und die Bewegungsabnahmeorgane 72 auf den Nockenflächen 71 abrollen, wobei sie den Kardanring und damit auch den zweiten Gleitring 30 a vom ersten Gleitring 20a entfernen. Auf diese Weise wird eine umgeleitete Kraft erzeugt, die auf den Reibungsschluß zwischen den Dichtungsflächen 26 a und 31 a zurückzuführen ist (Wandlerwirkung). Die Wirkungsweise dieser umgeleiteten Kraft und ihre selbsttätige Begrenzung entsprechen der bezüglich der Dichtung 10 nach F i g. 1 und 2 gegebenen Beschreibung.The operation of the seal 10a is practically the same as that of the gasket already described, 10. If a second seal ring 30a a pushing force occurs against the first seal ring 20 is determined by the frictional contact between the seal faces 26 a and 31 a torque to the second slip ring applied. This torque causes a small rotation of the second sliding ring 30 a in the direction of rotation of the shaft 11 a, which has the consequence that the gimbal ring 74 is rotated together with the second sliding ring and the movement pick-up members 72 roll on the cam surfaces 71, with the gimbal ring and thus also remove the second sliding ring 30 a from the first sliding ring 20 a. In this way, a diverted force is generated, which is due to the frictional engagement between the sealing surfaces 26 a and 31 a (converter effect). The mode of action of this diverted force and its automatic limitation correspond to that with regard to the seal 10 according to FIG. 1 and 2 given description.

Es sei jedoch bemerkt, daß es die symmetrische Form der Nockenfläche 71 der Dichtung 10 a ermöglicht, sowohl bei einer Drehung der Welle 11 a gegenüber dem Gehäuse 13 a als auch bei einer Drehung in der entgegengesetzten Richtung in gleicher Weise zu arbeiten. Mit anderen Worten, die umgeleitete Kraft wird jeweils bei einer relativen Drehbewegung zwischen dem Kardanring 74 und dem Nockenring 70 erzeugt, und zwar in beiden Drehrichtungen, da die Nockenflächen 71 symmetrisch sind. Das Drucklager 50 a ermöglicht es der Dichtung 10a, auch dann einwandfrei zu arbeiten, wenn sich die Welle 11a axial gegenüber dem Gehäuse 13a etwas verschiebt, und auch dann, wenn die Welle gegenüber dem Gehäuse mit einer geringen Exzentrizität umläuft. Wie schon erwähnt, ermöglicht es die Universalgelenkverbindung zwischen dem Nockenring 70 und dem zweiten Gleitring 30 a der Dichtung, auch dann voll wirksam zu werden, wenn die Dichtungsfläche 26 a des ersten Gleitrings gegenüber der Achse des zweiten Gleitrings 30a etwas gekippt ist.It should be noted, however, that the symmetrical shape of the cam surface 71 of the seal 10 a allows both a rotation of the shaft 11 a relative to the housing 13 a and a rotation in the opposite direction to work in the same way. In other words, the diverted force is generated in each case with a relative rotational movement between the gimbal ring 74 and the cam ring 70, specifically in both directions of rotation, since the cam surfaces 71 are symmetrical. The thrust bearing 50 a enables the seal 10a to work properly even when the shaft 11a is axially displaced somewhat relative to the housing 13a, and also when the shaft rotates with a slight eccentricity relative to the housing. As already mentioned, it allows the universal joint connection between the cam ring 70 and the second sliding ring 30 a of the sealing, even to be fully effective when the sealing surface 26 is slightly tilted 30a a of the first seal ring against the axis of the second seal ring.

Natürlich ist zu bemerken, daß sich die erfindungsgemäßen Dichtungen nicht nur in Fällen verwenden lassen, in denen der Strömungsmitteldruck Werte erreicht, die für eine gewöhnliche Stirnflächendichtung zu hoch sind, sondern daß die Wandlerwirkung der erfindungsgemäßen Dichtungen zu einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer der Dichtungen führt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob die Dichtungen einem hohen Druck oder einem mäßigen bzw. mittleren Druck ausgesetzt sind. Mit anderen Worten, die umgeleitete Kraft ist bestrebt, den Reibungsdruck zwischen den Dichtungsflächen auf einen niedrigen Wert herabzusetzen, so daß einem zu raschen Verschleiß entgegengewirkt wird.Of course, it should be noted that the seals according to the invention not only to be used in cases where the fluid pressure reaches values, which are too high for an ordinary face seal, but that the transducer effect the seals according to the invention to a considerable extension of the service life of the seals, regardless of whether the seals have a high Are exposed to pressure or moderate or medium pressure. In other words, the diverted force tends to reduce the frictional pressure between the sealing surfaces reduce to a low value, so that too rapid wear counteracted will.

In den beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen ist der zweite (axial verschiebliche) Gleitring jeweils drehfest mit dem Gehäuse verbunden, und der erste (sich drehende) Gleitring läuft zusammen mit der Welle um. Es ist auch möglich, die Gleitringdichtung derart auszubilden, daß der erste Gleitring drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und der axial verschiebliche zweite Gleitring zusammen mit der Welle umläuft.In the two previous embodiments, the second (axial displaceable) sliding ring each rotatably connected to the housing, and the first (rotating) sliding ring rotates together with the shaft. It is also possible, to form the mechanical seal in such a way that the first sliding ring rotatably with the Housing is connected and the axially displaceable second sliding ring together with the shaft rotates.

Claims

Claims: 1. Mechanical seal for sealing a gap between two mutually rotating machine parts such. B. shaft and Machine housings that are non-rotatably and tightly connected to one machine part first sliding ring and a second sliding ring assigned to the other machine part has that set with play on rotation with respect to this machine part and sealed, but axially displaceably connected and axially by means of spring force is pressed against the first slip ring, wherein a converter is provided, whose Base part axially opposite the machine part assigned to the axially displaceable slide ring is set to rotation and the rotational drive of the sliding ring due to friction in the sense of a lifting of the sliding seal ring from the first seal ring acts that the base part (47; 70) of the Converter slidable in the direction of rotation axially with respect to the first sliding ring (20; 20 a) is supported.

2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the base part (47; 70) of the transducer rotates with respect to the machine part assigned to it (34, 13 or 34a, 13a) via a slot-pin connection that allows axial movement (49, 48 or 49a, 48) is fixed against rotation.

3. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the base part (47; 70) of the converter relative to the first, axially relative to the machine part assigned to it (13; 13 a) fixed slide ring (20; 20 a) with the interposition of a roller bearing (50 ; 50 a) is supported. Documents considered: German Patent No. 505 082; German utility model No. 1800 558; British Patent Nos. 858 447, 494 633; USA: patents Nr.1085 326 1543309.