DE1775750A1 - Hydrodynamically supporting, axial sliding ring pair, in particular a mechanical seal - Google Patents

Hydrodynamically supporting, axial sliding ring pair, in particular a mechanical seal

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DE1775750A1 DE19681775750 DE1775750A DE1775750A1 DE 1775750 A1 DE1775750 A1 DE 1775750A1 DE 19681775750 DE19681775750 DE 19681775750 DE 1775750 A DE1775750 A DE 1775750A DE 1775750 A1 DE1775750 A1 DE 1775750A1
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Artur Dipl-Ing Wilda
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Pumpen und Verdichter VEB
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Description

Itrdrodynaminch tragendes, azd.ales Gleitringpaar insbesondere Gleitringdichtung Die Erfindung bezieht sich auf ein hyärocdynamisch firagendee, axiales Gleitringpaar, insbesondere auf eine Gleitringdichtung, deren planparallele, ring- förmige, aufeinander laufende Gleitfehen eines rotierenden Gleitringes und 'eines Gegenringes zur- Vergrößerung des hydrodynamischen Schmiertmgs- und Traganteiles und/oder zur Intensivierung der Kühlung entsprechend besonders gestaltet sind* Kydrodynamische Schmiereffekte werden. erzeugt durch ixe Drehrichtung ansteigende Flächen. Zwischen einer ebenen und einer geneigten Fläche bildet sich im Schmierkeil das bydrodynamsche DruWeld ause las ist bekannt, geneigte Flächen durch thermische Verwertungen zu erzeugen* Die Dichtflächen derartiger Gleitringpaarungea werdet als Planflächen gefertigt. Ausnehmungen in. einer oder beiden Gleitflächen bewirken, daß die beim ?auf entsprechende Reibungswärme örtlich ungleichmäßig abgeführt wird. Das dadurch entstehende räumliche Temperaturprofil erzeugt durch Wärmespannungen Verwerfungen, die im Lauf hydrodynamische Druokfelder ausbilden. Nachteilig ist bei diesen Dichtungen, daß Ringe aus harten Werkstoffen, $.B. aus Karbiden, nur schwer mit diesen Ausnehmungen versehen werden können. Na ist Weiter nachteilig, daß die hydrodynamische Funktion derartiger bekannter Gleitringdiohtungen an ein Temperatur- profil gebunden ist, dessen Spitzen und Unterschiede die Temperatureinsatzgrenze bestimmte Ka ist auch nachteilig, daß die gezielt erzeugten thermischen Verwerfungen sich über die gesamte Dichtbreite erstrecken. Der dadurch ungleichmäßig vergrößerte Dichtspalt hat größere IAckverluste zur Folge, insbesondere auch infolge des hydrodynamischen Druckes im Spalte Bine optimale Anpassung der 1Wdrodpnaichen Tragfähigkeit dieser Dichtungen an den speziellen- Betrieüsf"all`' erscheint sehr schwierig. Die theoretische Bedan.dlung der bWä# dynamischen Tragfähigkeit solcher bekannter Gleitring- dichtengen ist Wegen des ständigen Spiels zwischen. Vor- schleiß und Verwerfung mit den heute bekannten, Mitteln Bekannt ist auch die byärocnamischs Sabmiex,- und Trag- wirkung mittels in. Drebrichtung geneigt gefertigter Tragflächen zu erzeugen. Derartige Gleitringdichtungen sind nur mit großem Xostenaufwsnd, herzustellen. Der Aufwand wird ao oh größere wenn die. Funktion zwei Dre aichtüngen möglich sein soll. Is ist nachteilig, deß diese Dichtungen wie laialgleitlager empfindlich sind gegen Fremdkörper. I. den Scizierkel geratene Fest- körper können nicht wieder ausgesgÜlt -werden Land fUhren schnell zur Zerstörung der Dichtung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung der die b7drodynamisehe Schmier- und. Tragwirkung er- zeugenden Elemente technisch einfacher und kostengünstiger zu gestalten bei gleichzeitiger Stabilisierung und Per- besserung der hydroögaamischen Effekte und Erweiterung der Einsatzgrenzen. erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Dichtfläche eines Ringes mit in radialer Richtung ge- neigten Flächen versehen wird.. Die Erfindung Wird an drei nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1: -Schnitt und Draufsicht auf die Gleitfläche eines von außen beaufschlagten Gleitringes. 311g. 2s Schnitt und Draufeicht auf dien Gleitfläche eines von innen beaufschlsgten Gleitringes. Fig, 39 Schnitt und Draufsicht auf die Gleitfläche eines Gleitringes, der von außen beaufschlagt v&rd und mit Nuten und Rohrungen zur Inten- sivierung der Kühlung versehen ist. in der Gleitfläche des Ringes nach Fig. 'I sind Dicht- und Tragfunktion vereinigt. Die Gleitfläche 'I ist auf der dem Druckmedium zugekehrten Seite mit in radialer Richtung geneigten, vorwiegend ebenen Flächen 2 ver- sehen4 Die Flächen 2 vermitteln der Gleitfläche in jeder Drehrichtung gleiche bydrodynamische Eigenschaften. Wird die Dichtung von innen beaufschlagt, so sind die radial geneigten Flächen 3 als Zylinderflächen ausge- führt. Die Fig. 3 zeigt einen Gleitcingg dessen Gleit- fläche mittels einer-Ringnut 5 in zwei konzentrische Ringflächen die Dichtfläche 6 und die Tragfläche ? geteilt ist, Infolge Zentrifugalkraftwirkung des Kühl- und Schmierstoffes in den Radialnuten 4 fließt ein beständiger Kühlstrom durch die Ringnut 5, wobei dieser ebenso durch Bohrungen 3:m Gleit- wie im Gegen- ring der Ringnut zugeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Ausführung hat den Vorteil, äaß die radial geneigten Flächen 2 und 3 selbst an Gleitringen aus harten Gleitwerkstoffen, wie beispielsweise Metallkarbiden, mittels einfachster Sohleiftechnologie angebracht werden können. Die -Flächen 2 und. 3 sind in gleicher Weise einfach als ebene und als Zylinderflächen ausführbar* Rin Vorteil besteht darin, duß die drodynamische Wirksamkeit der geneigten Flächen 2 und 3 unabhängig ist von der Drehrichtung. 3s ist vorteilhaft, daß die b7äroamieche Tragwirkung mit einfachen Mitteln zu verlern ist. Dazu ist die Änderung der Anzahl der Flächen. 2 und 3 und der Neigung dieser Flächen gleichermaßen geeignet wie die Veränderung der Größe der Tragfläche 7. Damit ist die Möglichkeit einer optimalen hydrodynamischen lntlastung der Dichtfläche 1 bzw. 6 verbunden. Itr drodynaminch bearing, a z d.ales sliding ring pair especially mechanical seal The invention relates to a hyärocdynamic firagendee, axial sliding ring pair, in particular on a mechanical seal whose plane-parallel, ring- shaped sliding feet running one on top of the other rotating seal ring and 'a counter ring to Enlargement of the hydrodynamic lubrication and Portion and / or to intensify the cooling are specially designed * Hydrodynamic smear effects are. produced by ixe direction of rotation rising surfaces. Between one flat and an inclined surface is formed in the Lubricating wedge ause the Bydrodynamsche DruWeld las is known to incline surfaces by thermal Generate recoveries * The sealing surfaces of such Slide ring pairs are manufactured as flat surfaces. Cause recesses in one or both sliding surfaces, that the at? on corresponding frictional heat locally is discharged unevenly. The resulting spatial temperature profile generated by thermal stresses Faults in the course of hydrodynamic pressure fields form. The disadvantage of these seals is that rings are made of hard Materials, $ .B. made of carbides, only difficult with these Recesses can be provided. Na Another disadvantage is that the hydrodynamic function such known mechanical seal to a temperature profile is bound, its tips and differences the Temperature limit certain Ka is also disadvantageous that the deliberately generated thermal distortions extend over the entire sealing width. The resulting unevenly enlarged sealing gap results in greater corner losses, in particular as a result of the hydrodynamic pressure in the gap Bine optimal adaptation of the 1Wdrodpnaichen load capacity of these seals to the special company "all""appears very difficult. The theoretical requirement of the b W ä # dynamic load capacity of such known slide ring dense is because of the constant play between. Before- wear and tear with the means known today Also known is the Byärocnamischs Sabmiex, - and Trag- effect by means of inclined in the direction of rotation Generate wings. Such mechanical seals can only be produced at great expense. Of the Effort becomes ao oh greater if that. Function two Dre changes should be possible. Is is disadvantageous to that These seals are sensitive like sliding bearings against foreign bodies. I. Feasts advised against body can not re ausgesgÜlt -Will country f s PM quickly destroying the seal The invention is based on the object of manufacturing which the b7drodynamisehe lubrication and. Carrying effect generating elements technically simpler and cheaper with simultaneous stabilization and persistence improvement of the hydro-organic effects and expansion the application limits. according to the invention this is achieved in that the Sealing surface of a ring with radial direction inclined surfaces is provided. The invention is described in three ways below Embodiments explained in more detail. Fig. 1 : -section and plan view of the sliding surface an externally loaded sliding ring. 311 g. 2s cut and plan view on the sliding surface a sliding ring acted upon from the inside. Fig. 39 Section and plan view of the sliding surface a sliding ring, which is acted upon from the outside v & rd and with grooves and pipes for internal sivating the cooling is provided. in the sliding surface of the ring according to Fig. 'I are sealing and support function combined. The sliding surface 'I is on the side facing the print medium with in radial In the direction of inclined, predominantly flat surfaces 2 see4 The surfaces 2 mediate the sliding surface in each Direction of rotation has the same dynamic dynamic properties. If the seal is acted upon from the inside, the radially inclined surfaces 3 designed as cylinder surfaces leads. Fig. 3 shows a Gleitcingg whose sliding surface by means of an annular groove 5 in two concentric Ring surfaces the sealing surface 6 and the wing? is divided, as a result of the centrifugal force of the Coolant and lubricant flows in the radial grooves 4 a constant flow of cooling through the annular groove 5, wherein this also through holes 3: m sliding as in the opposite ring can be fed to the annular groove. The embodiment according to the invention has the advantage that the radially inclined surfaces 2 and 3 can themselves be attached to sliding rings made of hard sliding materials, such as metal carbides, by means of the simplest sole technology. The surfaces 2 and. 3 can be designed in the same way simply as flat and cylindrical surfaces * The advantage of this is that it is drodynamic Effectiveness of inclined surfaces 2 and 3 independently is on the direction of rotation. 3s is advantageous that the b7äroamieche load-bearing effect can be unlearned with simple means. This is the Change in the number of faces. 2 and 3 and the slope these areas are equally suitable as the change the size of the wing 7. This is the possibility an optimal hydrodynamic relief of the Sealing surface 1 or 6 connected.

Vorteilhaft ist weiter, daß die hydrodynamischen Laufeigenschaften der,Gleitringpaarung nahezu unabhängig sind von der beispielsweise nach Fig. 3 vorgesehenen Kühlung der Gleitflächen, daß diese Kühlung zur weitgehenden Vermeidung vün Temperaturspitzen am Umfang gleichmäßig intensiv vorgesehen werden kann, und daß die erfindungsgemäße Ausführung der lydrodynamisch wirksamen Tragflächen 2 bzw. 3 die Ebenheit der Dichtflächen 1 bzw. 6 im Betrieb nicht beeinträchtigt, das heißt,näch hinreichender Einlaufzeit sind diese Flächen eben und damit höchstmöglich dicht im Gegensatz zu solchen Gleitringdichtungen, deren hydrodynamische Wirksamkeit auf Verwerfungen beruht. Es ist ein Vorteil, daß die Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Tragflächen 2 bzw. 3 der theoretischen Behandlung zugänglich ist. Ein Vorteil liegt auch in dem Umstand, daß die auf der Tragfläche 7 und der Dichtfläche 6 laufende Fläche des Gegenringes aus Materialien unterschiedlicher Verschleißfestigkeit hergestellt werden können (z.B., indem eine Fläche mit einer Panzerschicht versehen ist).It is also advantageous that the hydrodynamic running properties the sliding ring pairing are almost independent of the one provided according to FIG. 3, for example Cooling of the sliding surfaces, that this cooling for the greatest possible avoidance of temperature peaks can be provided on the circumference evenly intense, and that the invention Execution of the hydrodynamically effective wings 2 and 3 the evenness of the sealing surfaces 1 or 6 not impaired in operation, that is, the next sufficient running-in period are these surfaces flat and therefore as tight as possible in contrast to such mechanical seals, whose hydrodynamic effectiveness is based on faults. There is an advantage in that the load-bearing capacity of the wings according to the invention 2 or 3 of the theoretical treatment is accessible. Another advantage lies in the fact that the on the wing 7 and the sealing surface 6 running surface of the counter ring made of materials of different Wear resistance can be established (e.g. by covering a surface with a Armor layer is provided).

Wird der Tragflächenpaarung die geringere Verschleißfestigkeit zugeordnet, so ist der ständig maximaldichte Lauf der Dichtflächen gesichert. Die erfindungsgemäße Ausführung der radial geneigten Flächen hat schließlich den Vorteil, daB die Neigungskomponente in radialer Richtung sehr viel größer ist, als die in Umfangsrichtung. Deshalb können Festkörperbestandteile infolge Zentrifugalkraftwirkung abgeschleudert werden.If the wing pairing is assigned the lower wear resistance, this ensures that the sealing surfaces run at maximum density at all times. The inventive Execution of the radially inclined surfaces finally has the advantage that the inclination component is much larger in the radial direction than that in the circumferential direction. Therefore can Solid components are thrown off as a result of the effect of centrifugal force.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Hydrodynamisch tragendes, axiales Gleitringpaar insbesondere Gleitringdichtung, deren planparallele, ringförmige aufeinander laufende Gleitflächen eines rotierenden Gleitringes und eines Gegenringes zur Erzeugung eines hydrodynamischen Schmierung- und Traganteiles und/oder zur Intensivierung der-Kühlung entsprechend besonders gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring oder beide Ringe auf der Gleitfläche mit gegenüber dieser in Richtung eines Radialstrahles geneigten Flächen (2; 3) versehen ist. Claims: 1. Hydrodynamically load-bearing, axial sliding ring pair in particular mechanical seal, whose plane-parallel, annular, one on top of the other Sliding surfaces of a rotating sliding ring and a counter ring for generating a hydrodynamic lubrication and bearing part and / or to intensify the cooling are specially designed, characterized in that a ring or both rings on the sliding surface with opposite this in the direction of a radial ray inclined surfaces (2; 3) is provided. 2. Gleitringdichtung nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der Gleitfläche in Richtung eines Radialstrahles geneigten Flächen (2; 3) sowohl eben, zylindrisch, als auch beliebig sphärisch ausgeführt sein können. 2. Mechanical seal according to claim 1, characterized characterized in that the opposite of the sliding surface in the direction of a radial ray inclined surfaces (2; 3) designed both flat, cylindrical, and any spherical could be. 3. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche eines Ringes mittels einer Ringnut (5) in die Richtfläche (6) und die Tragfläche (7) geteilt ist. 3. Mechanical seal according to claim 1 and 2, characterized in that that the sliding surface of a ring by means of an annular groove (5) in the straightening surface (6) and the wing (7) is divided. 4. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gleitpaarung der Tragfläche (7) und die der Dichtfläche (6) hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit unterscheidet. 4. Mechanical seal according to claim 1 and 3, characterized in that the sliding pairing of the wing (7) and that of the Sealing surface (6) differs in terms of its wear resistance. 5. Gleitringdichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe mit einem gesonderten System von Bohrungen und Nuten zur Intensivierung der Kühlung versehen sind.5. Mechanical seal according to claim 1 to 4, characterized in that the sealing rings with a separate System of holes and grooves to intensify the cooling are provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1246962B (en) * 1963-01-05 1967-08-10 Erwin Mueller Fa Bracket for a sanitary fitting
DE4330524A1 (en) * 1993-09-09 1995-03-23 Parker Praedifa Gmbh Hydrodynamic high pressure rotor seal

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