DE19821669C1

DE19821669C1 - Sliding ring seal for rotary shaft

Info

Publication number: DE19821669C1
Application number: DE19821669A
Authority: DE
Inventors: Klaus Pesch; Bernd Stephan
Original assignee: CR Elastomere GmbH
Current assignee: SKF SEALING SOLUTIONS GMBH, 51379 LEVERKUSEN, DE
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2018-05-15

Abstract

The sliding ring seal has a membrane (1) with a U-shaped cross section having two shanks (6,7) , the axially extending one of which encloses or supports a peripheral spring plate (3). An axially extending flange (7) on the spring engages the other shank of the seal ring.

Description

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

Gleitringdichtungen zur Abdichtung von rotierenden Wellen gegenüber Gehäusen oder dgl. bestehen im allgemeinen aus einer Membran oder einem Balg aus elastomerem Werkstoff, die/der - je nach Einbau - in der Bohrung oder am Mantel einen Gleitring aus verschleißfestem Werkstoff trägt, wobei der Gleitring durch eine axial wirkende Feder, meist Schraubenfeder, gegen einen feststehenden Gegenring angepreßt wird.Mechanical seals for sealing rotating shafts against housings or the like generally consist of a membrane or a bellows elastomeric material, which - depending on the installation - in the bore or on the jacket a slide ring made of wear-resistant material, the slide ring by a axially acting spring, mostly coil spring, against a fixed counter ring is pressed.

Es sind auch Gleitringdichtungen bekanntgeworden, bei denen als Anpreßfeder Tellerfedern oder dgl. verwendet werden. Bei einer dieser bekannten Ausführungen ist die scheibenförmige Tellerfeder mit einem Umfangsrand zusammen mit der im wesentlichen ebenfalls scheibenförmigen Membran zwischen den radialen Flanschen zweier ineinander gepreßter und vorzugsweise auf der Welle aufgesetzter Winkelringe eingespannt, während der freie Umfangsrand gegen einen ringförmigen Ansatz an der Membran oder einen separat ausgebildeten Gleitring federnd anliegt und diesen gegen den Gegenring oder dgl. anpreßt (US 26 08 425). Mechanical seals have also become known in which the pressure spring is used Disc springs or the like can be used. In one of these known designs is the disc-shaped disc spring with a peripheral edge together with the im essentially also disc-shaped membrane between the radial Flanges of two pressed together and preferably placed on the shaft Angle rings clamped, while the free peripheral edge against an annular Approach rests on the membrane or a separately formed slide ring resiliently and this presses against the counter ring or the like (US 26 08 425).

Aus der nachveröffentlichten DE 198 01 112 A1 ist eine gattungsgemäße Gleitringdichtung bekannt, bei der ebenfalls eine Tellerfeder zur Vorspannung des Gleitrings eingesetzt wird. Die Tellerfeder wirkt dabei auf einen Haltering, der seinerseits wiederum auf eine Membran aufgesetzt ist.From the post-published DE 198 01 112 A1 is a generic Mechanical seal known, in which also a disc spring for biasing the Slide ring is used. The plate spring acts on a retaining ring that in turn is placed on a membrane.

Weiterhin ist aus der US 3 291 492 eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ebenfalls eine Tellerfeder zur Aufbringung der Axialkraft vorgesehen ist. Auch hier wirkt die weitgehend in die Membran integrierte Tellerfeder auf einen Haltering, der mit der Membran verbunden ist.Furthermore, from US 3,291,492 a mechanical seal is the beginning known type known, in which also a disc spring for applying the Axial force is provided. Here too, it acts largely on the membrane integrated disc spring on a retaining ring which is connected to the membrane.

Schließlich ist auch aus der US 2 560 557 eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der ein in eine Membran integriertes Federelement die Andruckkraft aufbringt.Finally, a sealing arrangement is also known from US 2,560,557 a spring element integrated into a membrane applies the pressure.

Diese bekannten Ausführungen weisen eine Vielzahl von Einzelteilen auf, die einen zeitaufwendigen Zusammen- und Einbau erfordern. Dabei können aufgrund der metallischen Berührung zwischen den Winkelringen und der Welle Leckagen des abzudichtenden Mediums eintreten können.These known designs have a large number of individual parts, one require time-consuming assembly and installation. Here, due to the metallic contact between the angle rings and the shaft leakages medium to be sealed can occur.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Gleitringdichtung der vorstehend genannten Art so zu verbessern, daß sie nur noch aus wenigen einfachen Einzelteilen besteht, kompakt ausgebildet ist, leicht zusammengesetzt und eingebaut werden kann und eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet.The present invention has therefore set itself the task Mechanical seal of the type mentioned above to improve so that they only consists of a few simple individual parts, is compact, light can be assembled and installed and a perfect seal guaranteed.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Hauptanspruches gelöst. This task is carried out with the measures of Main claim solved.

Durch die Ausbildung der Membran z. B. aus elastomerem Werkstoff mit zwei axial verlaufenden Schenkeln wird einerseits eine dichte Abstützfläche in der Gehäusebohrung und andererseits eine Auflagefläche für die Tellerfeder geschaffen. Der axial gerichtete hülsenförmige Vorsprung der Tellerfeder liegt auf dem zweiten axial verlaufenden Schenkel der Membran auf und preßt diesen gegen den Gleitring, so daß auch eine dichte Verbindungsfläche zwischen Membran und Gleitring geschaffen wird. Die Tellerfeder kann schalenförmig geschlossen oder mit radialen Schlitzen, d. h. mit radialen Zungen, ausgebildet sein.By forming the membrane z. B. made of elastomeric material with two axially running legs is on the one hand a tight support surface in the Housing bore and on the other hand created a contact surface for the plate spring. The axially directed sleeve-shaped projection of the plate spring lies on the second axially extending leg of the membrane and presses it against the slide ring, so that there is also a tight connection surface between the membrane and the slide ring is created. The disc spring can be closed in a bowl shape or with radial Slots, d. H. with radial tongues.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the further claims described.

So bewirken die Maßnahmen nach Anspruch 2, daß die Tellerfeder außerhalb des abzudichtenden Mediums liegt, so daß diese nicht durch aggressive Medien angegriffen, in ihrer Wirkung beeinträchtigt oder gar zerstört werden kann.Thus, the measures according to claim 2 cause the plate spring outside of medium to be sealed, so that this is not due to aggressive media attacked, their effectiveness impaired or even destroyed.

Zur sicheren axialen Festlegung der Tellerfeder und damit auch zur Bildung einer einbaufertigen Einheit wird gemäß Anspruch 3 der freie Umfangsrand der Tellerfeder mindestens während des Transportes an dem entsprechenden Schenkel der Membran abgestützt. Nach dem Einbau kann durch ein geeignetes Werkzeug dieser Umfangsrand der Tellerfeder von dem Schenkel der Membran gelöst werden.For the secure axial fixing of the plate spring and thus also for the formation of a ready-to-install unit according to claim 3, the free peripheral edge of the Belleville spring at least on the corresponding leg during transport supported the membrane. After installation you can use a suitable tool this peripheral edge of the plate spring can be detached from the leg of the membrane.

Zur Abstützung wird nach Anspruch 4 der den freien Umfangsrand der Tellerfeder abstützende Schenkel der Membran mit einem vorstehenden radialen Flansch versehen.To support the free peripheral edge of the plate spring according to claim 4 supporting leg of the membrane with a protruding radial flange Mistake.

Um einerseits den Sitz und die Abdichtung der Membran in der die Gleitringdichtung aufnehmenden Gehäusebohrung zu verbessern und andererseits ein Eingraben der Tellerfeder in den Werkstoff der Membran zu verhindern, wird gemäß Anspruch 5 die Membran mit einem Verstärkungsring versehen, der eingepreßt, eingegossen oder einvulkanisiert sein kann. Dieser Verstärkungsring kann zur Abstützung des freien Randes der Tellerfeder dienen, wobei im Betriebszustand durch den Verstärkungsring verhindert wird, daß die Tellerfeder sich in den elastomeren Werkstoff der Membran einarbeitet und diese beschädigt. Somit wird eine negative Beeinflussung der funktionswichtigen Axialkraft vermieden.On the one hand, the seat and the sealing of the membrane in the Mechanical bore receiving housing hole to improve and on the other hand to prevent the diaphragm spring from digging into the material of the membrane according to claim 5, the membrane with a reinforcing ring provided pressed, poured or vulcanized. This reinforcement ring can serve to support the free edge of the plate spring, being in Operating state is prevented by the reinforcing ring that the plate spring works into the elastomeric material of the membrane and damages it. This has a negative impact on the functionally important axial force avoided.

Weiterhin wird die Abstützung durch die Maßnahme nach Anspruch 6, nämlich Schaffung eines radialen Flansches, verbessert. Der Verstärkungsring und dieser Flansch, über den . die Tellerfeder beim Zusammenbau der Gleitringdichtung hinweggedrückt wird, bilden eine Art Kammer zur Aufnahme der Tellerfeder. In dieser Kammer kann sich die Tellerfeder in axialer Richtung - nur begrenzt durch den Flansch - frei bewegen. Der Flansch hält dabei die Teile der Gleitringdichtung zusammen, so daß eine einbaufertige Einheit gebildet wird, die sicher gelagert und transportiert werden kann.Furthermore, the support by the measure according to claim 6, namely Creation of a radial flange, improved. The reinforcement ring and this Flange over which. the disc spring when assembling the mechanical seal is pushed away, form a kind of chamber for receiving the disc spring. In The diaphragm spring can move in this chamber in the axial direction - only to a limited extent the flange - move freely. The flange holds the parts of the mechanical seal together so that a ready-to-install unit is formed which is safely stored and can be transported.

Schließlich wird durch die Maßnahmen nach Anspruch 7 und 8 der Gleitring in bezug auf die Tellerfeder axial fixiert und positioniert.Finally, the measures according to claim 7 and 8 of the slide ring in axially fixed and positioned with respect to the disc spring.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und sollen nachstehend näher beschrieben werden.Some embodiments of the invention are in the accompanying drawings shown and will be described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Ausführungsbeispieles der Erfindung und Fig. 1 shows a partial section of an embodiment of the invention and

Fig. 2 einen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles jeweils im eingebauten Zustand. Fig. 2 is a partial section of a further embodiment in each case in the installed state.

Die in Fig. 1 im Teilschnitt dargestellte Gleitringdichtung besteht aus der Membran 1 aus elastomerem Werkstoff, dem mit der Membran 1 verbundenen Gleitring 2 aus verschleißfestem Material, z. B. Kohle oder Graphit, und der mit Zungen versehenen Tellerfeder 3, die den Gleitring 2 gegen den nur andeutungsweise dargestellten Gegenring 4 anpreßt.The mechanical seal shown in Fig. 1 in partial section consists of the membrane 1 made of elastomeric material, the slide ring 2 connected to the membrane 1 made of wear-resistant material, for. As coal or graphite, and the plate spring 3 provided with tongues, which presses the slide ring 2 against the counter ring 4, which is only indicated in the drawing.

Die Membran 1 ist in einer Schnittebene, welche die Längsachse 5 enthält, U-förmig gestaltet, d. h. sie weist zwei in die gleiche axiale Richtung weisende Schenkel 6 und 7 auf, wobei der radial äußere Schenkel 6 in einer Bohrung 8 des Gehäuses 9 eingesetzt ist. Der radial innere Schenkel 7 nimmt in seiner Bohrung 10 den Gleitring 2 auf. Auf seiner Mantelfläche 11 ist der axial gerichtete, hülsenförmige Vorsprung 12 der Tellerfeder 3 aufgepreßt. Dadurch wird der Gleitring 2 fest und dicht mit dem Schenkel 7 der Membran 1 verbunden. Der äußere freie Umfangsrand 13 der Tellerfeder 9 liegt in der Bohrung 14 eines in die Membran 1 eingebetteten Verstärkungsringes 15 an. Ein im Bereich des freien Endes des axial verlaufenden Schenkels 6 am Verstärkungsring 15 angeordneter radialer Flansch 16 begrenzt den freien Umfangsrand 13 der Tellerfeder 3 in einer axialen Richtung und hält die Teile der Gleitringdichtung zusammen. Die Lage des radialen Flansches 16 ist so gewählt, daß die Tellerfeder 3 eine für die Abdichtung erforderliche Anpreßkraft auf den Gleitring 2 ausübt.The membrane 1 is U-shaped in a sectional plane which contains the longitudinal axis 5 , ie it has two legs 6 and 7 pointing in the same axial direction, the radially outer leg 6 being inserted in a bore 8 in the housing 9 . The radially inner leg 7 receives the slide ring 2 in its bore 10 . The axially directed, sleeve-shaped projection 12 of the plate spring 3 is pressed onto its lateral surface 11 . As a result, the slide ring 2 is firmly and tightly connected to the leg 7 of the membrane 1 . The outer free peripheral edge 13 of the plate spring 9 lies in the bore 14 of a reinforcing ring 15 embedded in the membrane 1 . A radial flange 16 arranged in the region of the free end of the axially extending leg 6 on the reinforcing ring 15 delimits the free peripheral edge 13 of the plate spring 3 in an axial direction and holds the parts of the mechanical seal together. The position of the radial flange 16 is selected so that the plate spring 3 exerts a pressing force required for the sealing on the slide ring 2 .

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der freie Umfangsrand 13 der Tellerfeder 3, der während des Transportes in der ringförmigen Aussparung 17 des axial verlaufenden Schenkels 6 der Membran 1 abgestützt war, axial aus dieser Aussparung ausgepreßt und liegt an der radialen Seitenwand 18 des Gehäuses 9 an. Im Bereich des hülsenförmigen Vorsprungs 12 der Tellerfeder 3 ist diese mit mehreren am Umfang verteilten, aus dem Material der Tellerfeder ausgeklinkten und radial abgewinkelten Segmenten 19 versehen, die an der Stirnseite 20 des Gleitrings 2 zur Anlage kommen und diesen positionieren.In the embodiment of FIG. 2, the free peripheral edge 13 of the diaphragm spring 3, which during the transport in the annular recess 17 of the axially extending leg 6 of the membrane 1 was supported axially pressed out of this recess and located on the radial side wall 18 of the housing 9 on. In the area of the sleeve-shaped projection 12 of the plate spring 3 , the latter is provided with a plurality of segments 19 which are distributed around the circumference, are notched and are radially angled out of the material of the plate spring, and which come to bear on the end face 20 of the slide ring 2 and position it.

Claims

1. Mechanical seal consisting of a diaphragm made of elastomeric material, one connected to the diaphragm seal ring made of wear-resistant material and a plate spring for axial employment of the sliding ring against a contact surface of a counter-ring or the like., Characterized in that the membrane (1) in a sectional plane , which contains the longitudinal axis ( 5 ), is formed with two axially extending legs ( 6 , 7 ) and that the plate spring ( 3 ) has an axially directed, sleeve-shaped projection ( 12 ) on a peripheral edge, which is on or in a leg ( 7 ) the axially extending leg ( 6 , 7 ) of the membrane ( 1 ) is placed on or inserted, the membrane ( 1 ) being U-shaped with two legs ( 6 , 7 ) pointing in the same axial direction and the axially directed, sleeve-shaped projection ( 12 ) of the plate spring ( 3 ) against the leg ( 7 ) of the membrane ( 1 ).

2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the axially extending legs ( 6 , 7 ) of the U-shaped membrane ( 1 ) are arranged with their free ends pointing from the counter ring ( 4 ).

3. Mechanical seal according to claim 1 or 2, characterized in that the free peripheral edge ( 13 ) of the plate spring ( 3 ) is supported at least during transport on the other leg ( 6 ) of the membrane ( 1 ).

4. Mechanical seal according to claim 3, characterized in that the free peripheral edge ( 13 ) of the plate spring ( 3 ) supporting leg ( 6 ) of the membrane ( 1 ) is provided with a projecting radial flange for axially fixing the plate spring ( 3 ).

5. Mechanical seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 1 ) is provided with a reinforcing ring ( 15 ) on which the free peripheral edge ( 13 ) of the plate spring ( 3 ) is supported.

6. Mechanical seal according to claim 5, characterized in that the reinforcing ring ( 15 ) in the region of the free end of the axially extending leg ( 6 ) is provided with a radial flange ( 16 ) for axially fixing the plate spring ( 3 ).

7. Mechanical seal according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plate spring ( 3 ) in the region of the sleeve-shaped projection ( 12 ) is provided with radially projecting lugs or the like. For axially fixing the slide ring ( 2 ).

8. Mechanical seal according to claim 7, characterized in that the plate spring ( 3 ) in the region of the sleeve-shaped projection ( 12 ) with several distributed on the circumference, from the material of the plate spring ( 3 ) notched and radially angled segments ( 19 ) is provided.