DE19723327A1

DE19723327A1 - Monitoring sliding ring seals to determine condition of seal

Info

Publication number: DE19723327A1
Application number: DE1997123327
Authority: DE
Inventors: Hans-Willi Dr Ing Kesler; Bernd Dr Ing Geropp
Original assignee: ACIDA GmbH
Current assignee: ACIDA GmbH
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-10

Abstract

The method involves detecting the separation of sealing surfaces or the separations measured with respect to the lubricating film in the seal gap between the sealing surfaces, as well as one or both sealing surfaces. The measurement is made with a sensor (3) fixed to the sealing surfaces or integrated into them. An additional sensor (4) may be provided to measure the separation between the sealing surfaces for monitoring further regions of the sealing surfaces or lubricating film. The measurements may be made continuously or periodically.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Formzustandes relativ zueinander bewegter Dichtflächen mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring the shape of the mold sealing surfaces moved relative to one another with the further features of The preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a Device for performing the method.

Im Maschinenbau sowie in der Anlagentechnik stellt sich häufig das Problem, relativ zueinander bewegte Maschinenteile gegeneinander abzudichten. Dies kann einerseits durch sogenannte Labyrinthdichtungen erfolgen, bei denen an den rotierenden oder bewegten Maschinenteilen Dichtungselemente mit einer Stufen- oder Spaltgeometrie angebracht sind, wodurch eine auftretende Flüssigkeitsströmung durch Drosselverluste weitgehend oder völlig am Aus treten oder Eindringen in flüssigkeitssensible Maschinenbereiche gehindert wird.In mechanical engineering as well as in plant engineering, the problem often arises to seal machine parts moving relative to each other. This can be done on the one hand by so-called labyrinth seals, in which the rotating or moving machine parts with a sealing element Step or gap geometry are attached, creating an occurring Liquid flow due to throttling losses largely or completely at the end prevented from entering or entering liquid-sensitive machine areas becomes.

Neben den berührungsfrei arbeitenden Labyrinthdichtungen werden insbe sondere zur Abdichtung sich drehender Teile als Berührungsdichtungen Axialdichtungen eingesetzt, welche zwei aufeinander abgleitende Dichtele mente aufweisen, zwischen denen sich gegebenenfalls ein mit einem Schmierfilm gefüllter Dichtspalt befindet. Wegen der Berührung der zueinan der bewegten Dichtungselemente treten Verschleißeffekte auf, so daß ein ge genseitiger oder einseitiger Abrieb der Dichtflächen auftritt und die Dichte lemente zur Vermeidung eines Maschinen- oder Anlagenschadens zumindest im Rahmen regelmäßiger Instandhaltungsarbeiten vorsorglich ausgetauscht werden müssen. Ein vor Ablauf der festgelegten Instandhaltungsintervalle auftretender Dichtungsschaden aufgrund einer Frühschädigung der Dichtung kann damit zu einem Dichtungsschaden mit hohen Kosten führen.In addition to the non-contact labyrinth seals, esp especially for sealing rotating parts as contact seals Axial seals are used, which have two sliding seals have elements between which there may be a with a Lubricating film filled sealing gap is located. Because of the touch of each other the moving sealing elements wear effects occur, so that a ge mutual or unilateral abrasion of the sealing surfaces occurs and the density At least elements to avoid damage to the machine or system exchanged as a precaution as part of regular maintenance work Need to become. One before the specified maintenance intervals have expired Seal damage occurring due to early damage to the seal can lead to seal damage with high costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine zuge hörige Vorrichtung anzubieten, welche eine Feststellung des Verschleißzu standes eingebauter Dichtungen während des Betriebs der Maschinen oder Anlagen ermöglichen, um somit bei auftretendem Frühverschleiß der Dich tungen rechtzeitig eine Auswechslung vornehmen zu können.The invention has for its object a method and a supplied offer audible device, which a determination of wear installed seals during the operation of the machine or Attachments allow you to avoid the early wear to be able to make a replacement in good time.

Für das Verfahren wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-7. Der nebengeordnete Patentan spruch 8 betrifft eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Ausführungsformen der Vorrich tung in den Patentansprüchen 7-17.For the procedure, the task is performed by the characteristic part of the Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method result from subclaims 2-7. The subsidiary patent saying 8 relates to an advantageous device for performing the inventions method according to the invention with advantageous embodiments of the Vorrich tion in the claims 7-17.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann durch den Einsatz von Sensor elementen eine Kontrolle und Überwachung der sich berührenden und auf einander abgleitenden Oberflächen von Dichtungen (z. B. von Gleitringdich tungen) während des Maschinenbetriebs erfolgen. Die Sensorelemente erfas sen Abstandsgrößen und insbesondere den Abstand der aufeinander abglei tenden Dichtflächen zueinander. Bei einem auftretenden Verschleiß vergrö ßert sich dieser Abstand der Dichtflächen partiell oder vollständig zueinan der. Aufgrund von Verschleiß oder Abrasion vergrößert sich dieser Dichtspalt der sich zwischen den Dichtflächen befindet, was durch das Sen sorelement festgestellt wird. Through the method according to the invention, by using a sensor elements control and monitoring the touching and on mutually sliding surfaces of seals (e.g. of mechanical seals ) during machine operation. Detected the sensor elements distance sizes and in particular the distance between the two mutually sealing surfaces. If wear occurs, increase ß this distance between the sealing surfaces partially or completely of the. This increases due to wear or abrasion Sealing gap between the sealing surfaces, which is caused by the Sen element is determined.

Hierdurch kann die aufgrund der Vergrößerung des Dichtspalts auftretende nachlassende Dichtwirkung schon in einem Frühstadium erkannt werden und somit gegebenenfalls bereits vor Ablauf der regelmäßigen Instandhaltungsin tervalle ein vorzeitiger Austausch der Dichtelemente und damit die Abwen dung eines Dichtungsschadens erreicht werden.This can result in the increase in the sealing gap deteriorating sealing effect can be recognized at an early stage and thus possibly before the regular maintenance expires If the sealing elements are exchanged prematurely, and with it the defenses damage to the seal can be achieved.

Bei einer unversehrten Dichtung befinden sich die Dichtflächen in einem sich nur geringfügig veränderten Abstand im Mikrometerbereich zueinander.With an intact seal, the sealing surfaces are in one only slightly changed distance in the micrometer range from each other.

Neben der Abstandsermittlung der beiden aufeinander abgleitenden Dichtflä chen kann auch der Abstand des Schmierfilms zu einer Dichtfläche durch das Sensorelement erfaßt werden, wodurch Rückschlüsse auf das Schmierverhal ten und die Dicke des Dichtspaltes gezogen werden können. Hierdurch kön nen beispielsweise auch aufgrund mechanischer Toleranzen oder Ungenauig keiten auftretende Axialverschiebungen der beiden zueinander bewegten oder abgedichteten Maschinenteile erfaßt werden.In addition to determining the distance between the two sealing surfaces sliding on one another Chen can also the distance of the lubricating film to a sealing surface through the Sensor element are detected, thereby drawing conclusions about the lubrication behavior ten and the thickness of the sealing gap can be drawn. This allows For example, due to mechanical tolerances or inaccurate occurring axial displacements of the two mutually moved or sealed machine parts can be detected.

In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens werden weitere Sensorelemen te eingesetzt die im Vergleich zu einem einzelnen Sensorelement eine Über wachung weiterer Bereiche der Gleitringdichtung ermöglichen. Hierdurch kann zum einen das Stadium eines sich beispielsweise bei einer Gleitringdich tung von außen nach innen vergrößernden Dichtspalts erfaßt werden. Zum anderen kann eine beispielsweise aufgrund einer Unwucht der sich zueinan der bewegenden und abgedichteten Maschinenteile auftretende einseitige und lokale Abnutzung der Dichtelemente in einem bestimmten Umfangsbereich festgestellt werden. Insgesamt empfiehlt es sich somit in besonders sensiblen Maschinenbereichen im Umfangsbereich einer Gleitringdichtung oder son stigen Dichtfläche eine Mehrzahl sowohl unterschiedlich von der Drehachse der Maschinenteile beabstandeten als auch winklig gegeneinander versetzter Sensorelemente einzusetzen.In an advantageous variant of the method, further sensor elements are used te used an over compared to a single sensor element enable monitoring of other areas of the mechanical seal. Hereby on the one hand, the stage of a tion from outside to inside enlarging sealing gap. To the another may be due to an imbalance, for example of the moving and sealed machine parts occurring on one side and local wear of the sealing elements in a certain circumferential area be determined. Overall, it is therefore recommended in particularly sensitive Machine areas in the peripheral area of a mechanical seal or son Stigen sealing surface a plurality both different from the axis of rotation of the machine parts spaced apart and angularly offset Use sensor elements.

Durch eine laufende Erfassung der Abstandsgrößen während des Betriebs der Anlage können besonders dichtungsempfindliche Bereiche mit besonders ho her Sicherheit überwacht werden und können beispielsweise auch plötzlich auftretende Einflüsse wie auftretende Störelemente sofort erkannt werden.By continuously recording the distance values during the operation of the System can create particularly sensitive areas with particularly high ho security are monitored and can also suddenly, for example occurring influences such as interfering elements can be recognized immediately.

In weniger dichtungsempfindlichen Bereichen kann es auch vorteilhaft sein, zur Entlastung der mit den Sensorelementen verbundenen Recheneinheiten eine periodische Abfrage der Abstandsgrößen über die Sensorelemente durchzuführen, wodurch auch eine große Anzahl von Sensorelementen mit relativ geringer Rechnerleistung im Verbund zusammengefaßt werden kann.In less sensitive areas it can also be advantageous to relieve the computing units connected to the sensor elements a periodic query of the distance values via the sensor elements perform, which also with a large number of sensor elements relatively low computing power can be summarized in the network.

Beim Verwenden mehrerer Sensorelemente kann es vorteilhaft sein, zunächst bestimmte Sensorelemente eines Dichtungsbereichs (z. B. außenliegende Sensorelemente) abzufragen, um bei einer vorliegenden von außen nach in nen sich fortpflanzenden Verschleißcharakteristik und Vergrößerung des Dichtungsspalts innere oder von außen nach innen nachfolgende Sensorsele mente erst dann zu aktivieren, wenn bei den äußeren Sensorelementen ein beginnender Verschleißvorgang festgestellt werden kann, der z. B. bei Über schreitung eines bestimmten durch das äußere Sensorelement erfaßten Ab standsgrößenwertes detektiert wird.When using multiple sensor elements, it may be advantageous first certain sensor elements of a sealing area (e.g. external Sensor elements) to query from the outside to in the case of a present reproductive wear characteristics and enlargement of the Sealing gap inner or subsequent sensor core from outside to inside elements only to be activated when the outer sensor elements beginning wear process can be determined, the z. B. Over Step from a certain Ab detected by the outer sensor element stand size value is detected.

Zunächst erfassen die einzelnen Sensorelemente als Abstandsgröße den Ab stand der Oberflächen der sich gegenüberliegenden und aufeinander abglei tenden Dichtflächen, um so den Dichtspalt zwischen den Dichtflächen zu überwachen. Außerdem können auch durch die Sensorelemente der Abstand einer Dichtfläche zum Schmierfilm (entweder zur Oberfläche des Schmier films oder zur gedachten Mitte oder Symmetrieachse des Schmierfilms) er faßt werden, wodurch die Dicke des Schmierfilms sowie das Schmierverhal ten überwacht werden können.First, the individual sensor elements record the Ab as a distance variable stood the surfaces of the opposing and mutually different tending sealing surfaces, so as to close the sealing gap between the sealing surfaces monitor. In addition, the distance can also be determined by the sensor elements a sealing surface to the lubrication film (either to the surface of the lubrication films or to the imaginary center or axis of symmetry of the lubricating film) can be summarized, whereby the thickness of the lubricating film and the lubrication behavior ten can be monitored.

Durch Verteilung mehrerer einerseits auf den Dichtspalt und anderseits auf den Schmierfilm bezogener Sensorelemente über den Umfangs- und Radial bereich der Dichtflächen oder Gleitringe können lokal die jeweils gewünsch ten Informationen über den Dichtspalt bzw. den Schmierfilm erfaßt und überwacht werden.By distributing several on the one hand on the sealing gap and on the other the lubricating film of related sensor elements over the circumferential and radial area of the sealing surfaces or slide rings can locally the desired information about the sealing gap or the lubricating film is recorded and be monitored.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ein Sensorelement eine Signalaufbereitungseinheit zur Aufbereitung der vom Sensorelement aufgenommen Signale, eine Recheneinheit zur Weiterverarbeitung der Signal der Signalaufbereitungseinheit sowie durch eine Anzeigeeinheit aus. Letztere wird abhängig von einem Programm der Recheneinheit üblicherweise dann aktiviert, wenn über die Sensorelemente an den jeweiligen Dichtungen Dichtspaltvergrößerungen oder Unregelmäßigkeiten im Schmierfilmverlauf festgestellt werden.The device according to the invention is characterized by a sensor element a signal conditioning unit for conditioning the sensor element recorded signals, a processing unit for further processing of the signal the signal processing unit and a display unit. Latter usually becomes dependent on a program of the computing unit activated when the sensor elements on the respective seals Enlargement of the sealing gap or irregularities in the course of the lubricating film be determined.

Derartige Anzeigeeinheiten können dann im Überwachungsraum eines Ma schinenmeisters auf Überwachungsbildschirmen angebracht werden und eine schnelle Information und Lokalisierung der Undichtigkeiten ermöglichen. Derartige Anzeigeeinheiten können auch direkt an der Maschine angebracht sein. Such display units can then in the monitoring room of a Ma engineer on surveillance screens and one enable quick information and localization of the leaks. Such display units can also be attached directly to the machine be.

Vorteilhafterweise sind an der Vorrichtung weitere Sensorelemente ange bracht, die eine Überwachung der Dichtflächen an verschiedenen Orten er möglichen und somit ein Höchstmaß an Sicherheit garantieren.Advantageously, further sensor elements are attached to the device brings a monitoring of the sealing surfaces in different places possible and thus guarantee a maximum of security.

Die Sensorelemente dienen zur Ermittlung von Abstandsgrößen (insbesondere des Dichtspalts bzw. der Schmierefilmdicke) und sind vorteil hafterweise als berührungslos arbeitende Wegmeßsysteme ausgebildet, da durch Berührungswegmeßsysteme durch Verschleiß des Abgreifelementes eine Meßungenauigkeit auftreten würde. In einer vereinfachten oder ver schlechterten Ausführungsform ist es jedoch auch denkbar, Berührungsmeß systeme zu verwenden.The sensor elements are used to determine distance variables (especially the sealing gap or the lubricating film thickness) and are advantageous designed as a non-contact measuring system, because through contact distance measuring systems due to wear of the tapping element a measurement inaccuracy would occur. In a simplified or ver poorer embodiment, however, it is also conceivable to touch measurement systems to use.

Durch Einsatz von Wirbelstromwegmeßsystemen kann der Abstand der Dichtflächen zueinander besonders vorteilhaft ohne Störung durch den Schmierfilm im Dichtspalt ermittelt werden. Voraussetzung ist hierzu, daß beispielsweise bei einer Gleitringdichtung der Gegenring aus leitfähigem Material besteht und als Meßobjekt dient, in welches durch die im Gleitring angebrachten Wirbelstromwegmeßsysteme ein elektromechanisches Spulen feld induziert wird. Die Sensorelemente werden hierfür von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen. Es wird im als Meßobjekt dienenden Gegenring die Größe der induzierten Wirbelströme erfaßt, welche sich in Abhängigkeit vom Abstandgleitring-Gegenring ändert.By using eddy current path measuring systems, the distance of the Sealing surfaces to each other particularly advantageous without interference from the Lubricating film can be determined in the sealing gap. The prerequisite for this is that for example, with a mechanical seal, the counter ring made of conductive Material exists and serves as a measuring object, in which by the in the sliding ring attached eddy current measuring systems an electromechanical coils field is induced. For this purpose, the sensor elements are of high frequency AC flowed through. It is in the counter ring that serves as the test object the size of the induced eddy currents recorded, which varies depending from the spacer ring counter ring.

Aus der ermittelten Sensoramplitude der Wirbelströme kann nach Demodu lierung, Linearisierung und Verstärkung eine proportional zum Abstand zwi schen Gleitring-Gegenring auftretende Spannung ermittelt werden und somit der Abstand erfaßt und überwacht werden. From the determined sensor amplitude of the eddy currents, Demodu tion, linearization and amplification proportional to the distance between between the mechanical ring and the counter ring the distance can be recorded and monitored.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kann ebenfalls zur zuver lässigen Abstandsmessung benachbarter Dichtflächen ohne Beeinflussung und Störung durch den eingespeisten Schmierfilm als Sensorelement ein in duktiv arbeitendes Wegmeßsystem verwendet werden. Hierbei dient als leit fähiges Meßobjekt ebenfalls der Gegenring, wobei sich durch Beabstandung des Gegenrings gegenüber dem Gleitring mit integriertem Sensor die Spu leninduktivität des Sensors der als Spule ein Teil eines Schwingkreises ist, verändert. Aus diesem Wechsel der Spuleninduktivität kann der Abstand des Sensors (also Gleitrings) zum Meßobjekt (nämlich des Gegenrings) ermittelt werden.In a further embodiment of the device can also verver casual distance measurement of adjacent sealing surfaces without interference and malfunction due to the fed lubricating film as a sensor element ductive measuring system can be used. Here serves as a leader capable measuring object also the counter ring, whereby by spacing of the counter ring opposite the slide ring with integrated sensor leninductivity of the sensor which is part of a resonant circuit as a coil, changed. From this change in the coil inductance, the distance of the Sensor (ie slide ring) to the object to be measured (namely the counter ring) will.

Durch Verwendung eines kapazitiven Wegmeßsystems kann insbesondere der Abstand eines Gleitrings zum Schmierfilm gemessen werden. Außerdem kann auch der Abstand von Gleitring und Gegenring erfaßt werden, da so wohl durch Abstandsänderung zwischen Gegenring und Gleitring als auch durch Einbringung eines Schmierfilms eine Kapazitätsänderung des nach dem Grundprinzip eines Plattenkondensators arbeitenden kapazitiven Wegmeß systems auftritt.In particular, by using a capacitive displacement measuring system the distance between a slide ring and the lubricating film can be measured. Furthermore the distance between the slide ring and the counter ring can also be detected, since so probably by changing the distance between the counter ring and slide ring as well by introducing a lubricating film a change in capacity after the Basic principle of a plate capacitor working capacitive displacement measurement systems occurs.

Bei kapazitivem Wegmeßsystem bilden der Sensor (im Gleitring) sowie das gegenüberliegende Meßobjekt (nämlich der Gegenring) je eine Plattenelek trode des Plattenkondensators. Die Spannungsamplitude des von einem Wechselstrom mit konstanter Frequenz durchflossenen kapazitiven Wegmeß systems ist im Abstand der Sensorelektrode zum Meßobjekt proportional.In the case of a capacitive measuring system, the sensor (in the slide ring) and the opposite measuring object (namely the mating ring) one plate elec trode of the plate capacitor. The voltage amplitude of one AC current with constant frequency through capacitive displacement measurement systems is proportional to the distance from the sensor electrode to the measurement object.

Durch ein als optisches Wegmeßsystem ausgebildetes Sensorelement kann wiederum sowohl der Abstand der Dichtflächen zueinander als auch der Ab stand zum Schmierfilm bzw. die Dicke des Schmierfilms ermittelt werden. By means of a sensor element designed as an optical position measuring system again both the distance between the sealing surfaces and the Ab status of the lubricating film or the thickness of the lubricating film can be determined.

Ein derartiges optisches Wegmeßsystem kann beispielsweise über einen La serstrahl arbeiten, der ausgehend vom Gleitring auf den gegenüberliegenden Gegenring gerichtet wird. Der dort winklig auftreffende und reflektierte Lichtstrahl wird über eine Optik auf ein Lineardetektor abgebildet, der über die Winkelinformation den Abstand des Gleitrings zum Gegenring bzw. zum Schmierfilm durch ortsproportionale Ströme ermitteln kann.Such an optical position measuring system can, for example, via a La serstrahl work, starting from the slide ring on the opposite Counter ring is directed. The one hitting and reflecting there at an angle The light beam is imaged onto a linear detector via an optical system the angular information the distance of the slide ring to the counter ring or to Can determine lubricating film by currents proportional to location.

Zur kompletten Überwachung eines Dichtungselementes empfiehlt es sich ei ne Vielzahl nach verschiedenen Prinzipien arbeitender Wegmeßsysteme ein zusetzen, um die Charakteristik und sicherheitsspezifischen Gegebenheiten der jeweiligen Dichtungssituation optimal zu erfassen. Insbesondere emp fiehlt es sich zur gleichzeitigen Überwachung des Dichtspalts sowie der Schmierfilmdicke bzw. des Schmierfilmsabstands zum Sensorelement Wir belstromwegmeßsysteme mit kapazitiven oder optischen Sensoren zu kom binieren oder induktive Wegmeßsysteme in Kombination mit kapazitiven und optischen Wegmeßsystemen einzusetzen.For complete monitoring of a sealing element, it is advisable a large number of measuring systems working according to different principles add to the characteristics and security-specific circumstances to optimally record the respective sealing situation. In particular emp it is necessary to simultaneously monitor the sealing gap and the Lubricant film thickness or the lubricant film distance to the sensor element Wir belstromwegmeßsysteme with capacitive or optical sensors to com binary or inductive position measuring systems in combination with capacitive and optical measuring systems.

Durch die Wirbelstromtechnik und die induktive Technik werden dann je weils die Abstände der sich gegenüberliegenden Dichtflächen ohne Störung durch den Schmierfilm erfaßt, während durch die kapazitiven und optischen Sensoren Abstandsinformationen über den Schmierfilm erfaßt werden kön nen.Through the eddy current technology and the inductive technology then each because the distances between the opposing sealing surfaces without interference captured by the lubricating film, while by the capacitive and optical Sensors distance information on the lubricating film can be detected nen.

Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung durch Kombination nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitender Sensorelemente und deren Ein satz an unterschiedlichen Orten der Dichtflächen eine Überwachung der Dichtelemente mit größtmöglicher Sicherheit.Overall, the device according to the invention enables a combination sensor elements working according to different principles and their input monitoring at different locations on the sealing surfaces Sealing elements with the greatest possible security.

Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeich nungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is based on advantageous embodiments in the drawing figures explained in more detail. These show:

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Gleitring-Gegenring-Dichtung mit eingebauten Sensorelementen, Fig. 1 is a section through a slip ring mating ring seal with integrated sensor elements,

Fig. 2 ein Schnitt durch eine Gleitring-Gegenring-Dichtung mit anderweitig eingebauten Sensorelementen; FIG. 2 shows a section through a slide ring counter ring seal with sensor elements installed elsewhere; FIG.

Fig. 3 eine Ansicht A nach Fig. 2 mit an unterschiedlichen Stellen angebrachten Sensorelementen, Fig. 3 is a view A of FIG. 2 with attached at different locations of sensor elements,

Fig. 4a-4c mit Schnittdarstellungen einer Gleitring-Gegenring- Dichtung in unterschiedlichen Verschleißstadien sowie Fig. 4a-4c with sectional views of a mechanical seal ring seal in different stages of wear and

Fig. 5 ein Prinzipschaltbild mit Sensorelementen und Verarbei tungseinheiten. Fig. 5 is a block diagram with sensor elements and processing units.

Fig. 1 zeigt eine Gleitringdichtung mit einem ersten Gleitring 1 und einem zweiten Gleitring 2, der als Gegenring dient. Im Gleitring 1 sind Sensorele mente 3, 4 integriert, welche den Abstand zwischen Gleitring 1 und Gleit ring 2 - also den Dichtspalt 7 - ermitteln und auch zur Dicke eines in den Dichtspalt 7 eingespeisten Schmierfilms (nicht abgebildet) dienen können. Fig. 1 shows a mechanical seal with a first slide ring 1 and a second slide ring 2 , which serves as a counter ring. In the slide ring 1 , sensor elements 3 , 4 are integrated, which determine the distance between the slide ring 1 and the slide ring 2 - that is to say the sealing gap 7 - and can also serve for the thickness of a lubricating film fed into the sealing gap 7 (not shown).

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung - wie in Fig. 1 dargestellt - räumlich gegenüberliegend angebrachte Sensorelemente 3, 4, wodurch auch bei spielsweise aufgrund einer Unwucht der gegeneinander abgedichteten und sich bewegenden Maschinenteile lokal einseitig auftretende Verschleißvor gänge ermittelt werden können. Fig. 2 shows in a sectional view - as shown in Fig. 1 - spatially oppositely attached sensor elements 3 , 4 , whereby locally due to imbalance of the mutually sealed and moving machine parts wear events occurring locally can be determined.

Fig. 3 zeigt in einer Ansicht A nach Fig. 2, wie im Umfangsbereich mehrere Sensorelemente 3, 4 in verschiedenen radialen Abstandsbereichen an ver schiedenen Stellen des Gleitrings 1 angebracht sind, um die aufgrund der je weiligen Gegebenheiten speziellen Bereiche und Regionen des Gleitrings auf Undichtigkeiten zu überwachen. Fig. 3 shows in a view A of FIG. 2, how in the peripheral area several sensor elements 3 , 4 are attached in different radial spacing areas at different points of the slide ring 1 to the specific areas and regions of the slide ring due to the respective circumstances for leaks to monitor.

In der Figurenfolge 4a-4c wird ein an einer Gleitring-Gegenring-Dichtung auftretender zunehmender und von außen nach innen sich fortpflanzender Verschleißvorgang verdeutlicht. Hierzu sind in Fig. 4a im Gleitring 1 Sensor elemente 3, 4 eingebracht.In the sequence of figures 4 a- 4 c, an increasing wear process occurring on a slide ring-counter ring seal and propagating from the outside in is illustrated. For this purpose, sensor elements 3 , 4 are introduced into the slide ring 1 in FIG. 4a.

Es wird davon ausgegangen, daß der Gleitring 1 ruht und der Gleitring 2 sich gegenüber Gleitring 1 rotierend bewegt. Aus dem ruhenden Gleitring 1 kön nen somit die Zuleitungen zu den Sensorelementen 3, 4 problemlos ohne et waige Schleifkontaktübertragung abgeführt werden.It is assumed that the slide ring 1 is at rest and the slide ring 2 is rotating relative to the slide ring 1 . From the stationary slide ring 1, the leads to the sensor elements 3 , 4 can thus be easily removed without et sliding contact transmission.

Grundsätzlich ist auch denkbar, die Sensorelemente 3, 4 einerseits auf dem Gleitring 1 und andererseits auf dem Gegenring 2 anzubringen, wobei hier die Stromzuführung zum Sensorelement 3 oder 4 auf dem rotierenden Dich tungselement beispielsweise durch Schleifkontakte erfolgen könnte.In principle, it is also conceivable to mount the sensor elements 3 , 4 on the one hand on the slide ring 1 and on the other hand on the counter ring 2 , in which case the current supply to the sensor element 3 or 4 on the rotating sealing element could be effected, for example, by sliding contacts.

Aufgrund dieser schwierigen und wiederum einem eigenen Verschleiß unter worfenen Schleifkontaktlösung werden üblicherweise die Sensorelemente 3, 4 - wie in Fig. 4a abgebildet - im ruhenden Gleitring 1 angebracht. Eine ge genüberliegende Anordnung von Sensorelementen 3, 4 - ein Sensorelement 3 im Gleitring 1 und ein Sensorelement 4 im Gegenring 2 - ist jedoch ebenso denkbar. Because of this difficult and, in turn, its own wear and tear caused by the sliding contact solution, the sensor elements 3 , 4 - as shown in FIG. 4a - are usually mounted in the stationary slide ring 1 . A ge opposite arrangement of sensor elements 3 , 4 - a sensor element 3 in the slide ring 1 and a sensor element 4 in the counter ring 2 - is also conceivable.

Im Dichtspalt 7 liegen sich die Dichtflächen 5 des Gegenrings 2 sowie 6 des Gleitrings 1 in Fig. 4a in vollkommen unversehrtem und unverschlissenem Zustand gegenüber.In the sealing gap 7 , the sealing surfaces 5 of the counter ring 2 and 6 of the slide ring 1 in FIG. 4a lie opposite one another in a completely undamaged and unworn state.

Nach beginnendem Verschleiß öffnet sich von außen her der Dichtspalt 7, was durch das Sensorelement 3 im Wege einer Abstandsvergrößerung zwi schen der Dichtfläche 5a und der Dichtfläche 6a ermittelt wird (Fig. 4b). Hierbei könnte durch eine Warnlampe bereits angezeigt werden, daß die aus Gleitring 1 und Gegenring 2 bestehende Dichtung erste Verschleißspuren aufweist.After the start of wear, the sealing gap 7 opens from the outside, which is determined by the sensor element 3 by increasing the distance between the sealing surface 5 a and the sealing surface 6 a ( FIG. 4b). In this case, a warning lamp could already indicate that the seal consisting of slide ring 1 and counter ring 2 has first signs of wear.

Bei fortschreitendem Verschleiß (Fig. 4c) öffnet sich der Dichtspalt 7 weiter von außen nach innen, so daß nun auch im Bereich des Sensorelementes 4 eine Abstandsvergrößerung des Dichtspalts 7 und ein vergrößerter Abstand der Dichtflächen 5b und 6b feststellbar ist. Spätestens zu diesem Zeitpunkt sollte ein Dichtungsaustausch zur Vermeidung von Undichtigkeiten vorge nommen werden.When wear progresses (Fig. 4c) opens the sealing gap 7 further from the outside inwards, so that now also in the area of the sensor element 4 is an increase in distance of the sealing gap 7 and an enlarged distance between the sealing surfaces 5 b and 6 b is determined. At this point at the latest, a seal replacement should be undertaken to avoid leaks.

Fig. 5 zeigt das zur Signalverarbeitung dienende Umfeld der Sensorelemente 3, 4. Letztere sind an eine Signalaufbereitungseinheit 8 (z. B. zur Filterung und Demodulation) angeschlossen, wobei die aufbereiteten Signale an eine programmierbare Recheneinheit 9 weitergeleitet werden. In dieser Rechen einheit 9 sind die Abstandsgrößenwerte eingespeichert, die jeweils auf den Dichtspalt 7 oder den Schmierfilm bezogen Maximalwerte darstellen, die nicht überschritten werden dürfen. Wird nun von den Sensorelementen 3 oder 4 der eingebbare Sollwerte überschritten, setzt die Recheneinheit 9 ein Signal an die Anzeigeeinheit 10 ab, um nach außen den jeweiligen Ver schleißzustand in den jeweiligen Bereichen der Dichtung anzuzeigen, um ge gebenenfalls einen Austausch vorzunehmen oder vorzubereiten. Fig. 5 shows the serving for signal processing environment of the sensor elements 3, 4. The latter are connected to a signal processing unit 8 (eg for filtering and demodulation), the processed signals being forwarded to a programmable computing unit 9 . The distance variable values are stored in this arithmetic unit 9 , each representing maximum values relating to the sealing gap 7 or the lubricating film, which values must not be exceeded. If the inputtable setpoints are now exceeded by the sensor elements 3 or 4 , the computing unit 9 sends a signal to the display unit 10 in order to display the respective wear state in the respective areas of the seal to the outside, in order to carry out or prepare an exchange, if necessary.

Reference list

11

erster Gleitring
first slide ring

22nd

zweiter Gleitring (Gegenring)
second slide ring (counter ring)

33rd

Sensorelement
Sensor element

44th

weiteres Sensorelement
another sensor element

55

unversehrte Dichtfläche
intact sealing surface

55

a leicht verschlissene Dichtfläche
a slightly worn sealing surface

55

b stark verschlissene Dichtfläche
b badly worn sealing surface

66

unversehrte Dichtfläche
intact sealing surface

66

a leicht verschlissene Dichtfläche
a slightly worn sealing surface

66

b stark verschlissene Dichtfläche
b badly worn sealing surface

77

Dichtspalt
Sealing gap

88th

Signalaufbereitungseinheit
Signal processing unit

99

Recheneinheit
Arithmetic unit

1010th

Anzeigeeinheit
Display unit

Claims

1. A method for monitoring the state of shape relative to each other be moving sealing surfaces during the operating state of a machine or system, in particular for monitoring sliding mechanical seals to determine the state of wear of the Dichtflä Chen and replace defective or worn sealing surfaces in good time, characterized in that at least one Distance size of the sealing surfaces ( 5 , 6 ) to each other and / or at least one on the lubricating film in the sealing gap ( 7 ) between the sealing surfaces ( 5 , 6 ) and one or both sealing surfaces ( 5 , 6 ) related distance size by a on the sealing surfaces ( 5 , 6 ) fastened or integrated in this sensor element ( 3 ) is detected.

2. The method according to claim 1, characterized in that by at least one further sensor element ( 4 ) further on the sealing surfaces ( 5 , 6 ) or the lubricating film in the sealing gap ( 7 ) related distance variables are detected and in connection with Sensorele element ( 3 ) more Areas of the sealing surfaces ( 5 , 6 ) or the lubricating film are monitored.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the distance variables are recorded continuously.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the distance variables are recorded periodically.

5. The method according to any one of claims 2-4, characterized in that the sensor elements ( 3 , 4 ) are not queried at the same time, but a query of the sensor element ( 4 ) only when a predetermined target value of the distance ( 3 ) determined by the sensor ( 3 ) is exceeded. is done.

6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the distance between the surfaces of the two sealing surfaces ( 5 , 6 ) to one another is detected as the distance variable.

7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the distance between the surface of a sealing surface ( 5 ) and the lubricating film is detected as the distance variable.

8. Device for performing the method according to one of claims 1-7, with

- a sensor element ( 3 ) for detecting distance variables,
- a signal conditioning unit ( 8 ) for conditioning (e.g. demodulation, filtering) the signals received by the sensor ( 3 ),
- A computing unit ( 9 ) for processing the signals received by the signal processing unit ( 8 ), in particular for comparison with predeterminable target values and
- A display unit ( 10 ) which is activated by the computing unit ( 9 ), in particular when an exchange of the sensor elements ( 3 ) monitored sealing surfaces ( 5 , 6 ) has to be carried out.

9. The device according to claim 8, characterized in that further sensor elements ( 4 ) are provided.

10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that as sensor elements ( 3 or 4 ) eddy current measuring systems are vorgese hen.

11. Device according to one of claims 8-10, characterized in that inductive displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 or 4 ).

12. Device according to one of claims 8-11, characterized in that capacitive displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 or 4 ).

13. Device according to one of claims 8-12, characterized in that optical displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 or 4 ).

14. Device according to one of claims 9-13, characterized in that eddy current displacement measuring systems in combination with capacitive displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 , 4 ).

15. Device according to one of claims 9-13, characterized in that eddy current displacement measuring systems in combination with optical displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 , 4 ).

16. Device according to one of claims 9-13, characterized in that sensor elements ( 3 , 4 ) inductive displacement measuring systems are provided in combination with capacitive displacement measuring systems.

17. Device according to one of claims 9-13, characterized in that inductive displacement measuring systems in combination with optical displacement measuring systems are provided as sensor elements ( 3 , 4 ).