DE2345322A1

DE2345322A1 - SHAFT SEAL

Info

Publication number: DE2345322A1
Application number: DE19732345322
Authority: DE
Inventors: Jean Joseph Marc Barra; Georges Francois Cerles
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1973-02-13
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1974-08-15
Also published as: IT991358B; IL42872A0; ES417799A1

Description

Beschreibung bet.re.ffefid Wellendichtung.Description bet.re.ffefid shaft seal.

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die Durchführung einer drehbaren Welle in einen abgeschlossenen Behälter. The invention relates to a seal for the implementation of a rotatable Wave into a sealed container.

Die ErSindvmg liegt also in dem Bereich von Ausrüstungsteilen für Maschinen, etwas genauer für Wellen und Lager. The ErSindvmg is therefore in the area of equipment for Machines, more precisely for shafts and bearings.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft die Burchführung von drehbaren Wellen in Gefäße, die abschleifende und/oder durcn Absetzen oder Zentrifugieren abtrennbare und/oder sich ablagernde Substanzen enthalten, wie sie während bestimmter Verfahrensabschnitte bei der Herstellung von Aluminium, in der Kalk- oder Zement-, Zucker- oder Bohrindustrie, beim Fördern und Raffinieren von Rohöl auftreten und ganz allgemein immer dann, wenn es sich darum dreht, Schlamm oder mit dispergierten Feststoffen beladene Flüssigkeiten zu pumpen oder zu befördern. The device according to the invention relates to the implementation of rotatable Waves in vessels that can be abraded and / or settled or centrifuged contain separable and / or depositing substances, as they occur during certain Process stages in the production of aluminum, in the lime or cement, Sugar or drilling industry, occur in the extraction and refining of crude oil and in general, whenever it comes to sludge or with dispersed Pumping or conveying liquids containing solids.

Die Dichtheit zwischen einer drehbaren Welle und einem festen Lager wird im allgemeinen mittels Preßdicntungen hergestellt, in denen eine aus Kunststoff bestehende Dichtpacklmg gegen die Welle gedrückt wird, um Undichtigkeiten zwischen der Welle und dem festen Lager zu verhindern. The tightness between a rotating shaft and a fixed bearing is generally produced by means of press seals, in which A sealing packing made of plastic is pressed against the shaft to prevent leaks between the shaft and the fixed bearing.

In bestimmten Fällen, beispielsweise bei der Herstellung von Aluminium ist es notwendig, Lösungen zu befördern, die abrasiv, sich ablagernde und durch Absetzen und Zentrifugieren abzutrennende Stoffe enthalten; dies führt zu einem Abschleifen der Welle am Durchtritt durch die Dichtungen und hat erhebliche Verluste zur Folge, die die Pumpe unverwendbar machen. Am Ende können diese Leckverluste die Pumpenlager stark zerstören. In certain cases, for example in the production of aluminum it is necessary to convey solutions that are abrasive, depositing and through Sedimentation and centrifugation contain substances to be separated; this leads to a The shaft grinds at the passage through the seals and results in considerable losses result, which make the pump unusable. In the end, these can leak severely destroy the pump bearings.

Man hat versucht, diese Pressdichtungen durch verschieds e Kunstgriffe zu verbessern, die meistens darauf basieren, daß in die Dichtung Flüssigkeit eingeleitet wird, die unter hdhereIo Druck steht, als er im Inncren des Behälters herrscht, so daß durch die Bewegung dieser Flüssigkeit eine Abfuhr der sclllelfersden Teilchen hervorgerufen wird, die sonst in die Pressdichtung eindringen wurden. Man hat zu diesem Zweck Wasser oder eine andere klare Flüssigkeit, bisweilen auch Schmieröl eingeleitet. Attempts have been made to create these press seals by various contrivances to improve, which are mostly based on the fact that liquid is introduced into the seal which is under higher pressure than it is inside the container, so that by the movement of this liquid a discharge of the shelling particles which would otherwise penetrate into the press seal. One has to for this purpose water or another clear liquid, sometimes also lubricating oil initiated.

Bei bestimmten I-ierstellungsvorgängen , wie beispielsweise bei der Herstellung von Aluminium nach dem Verfahren von BAYER, ist es nicht möglich, Ö1 zu verwenden, weil dadurch das hergestellte Produkt verunreinigt wurde; die Wassermenge,die notwendig wäre, um einen wirksamen Schutz der Pressdichtung zu gewährleisten, ist so groß, daß seine spätere Verdampfung die Herstellungskosten des Aluminiums erheblich erhöht. In certain creation processes, such as the Production of aluminum using the BAYER process, it is not possible to use Ö1 to use because it has contaminated the manufactured product; the amount of water that would be necessary to ensure effective protection of the press seal so great that its subsequent evaporation increases the production costs of aluminum considerably elevated.

In neuerer Zeit werden Drehdichtungen verwendet, in denen die Dichtheit durch Reibung der Oberflächen zweier fester, nur wenig verformbarer Dichtringe (grain) hervorgerufen wird, deren einer- ortsfest und an dem Behälter befestigt ist und deren anderer drehbar und an der drehbaren W.elle befestigt ist. In recent times rotary seals are used in which the tightness by rubbing the surfaces of two solid, only slightly deformable sealing rings (grain) is caused, one of which is stationary and attached to the container and the other is rotatable and attached to the rotatable shaft.

Die Dichtringe können fest oder auswechselbar in Sitzteilen eingebaut sein, die auch Diehtringhalteteil (Porte-grain) genalult werden. Die Dichtringe bestehen aus einem Material, das ein Reiben des drehbaren Dichtringes am festgelegten Dichtring ohne merklichen Verschleiß ermöglicht. Ein leichter Leckverlust von in dem Gefäß enthaltener Flüssigkeit zwischen dem- ortsfesten md dem dreharen Dichtring sorgt für deren Kühlung und Schmierung. Zur Herstellung der Dichtringe werden Paare aus Stellit - Kohlenstoff, gesintertem Aluminium -Kohlenstoff, Polymere von Fluorocarbonen oder Metallcarbide verwendet. Die Anlageflächen der Dichtringe sind eben und die Toleranz der Planheit liegt zur Begrenzung der Verluste und zur Verminderung von Reibung bei einigen Mikrometern.The sealing rings can be installed permanently or interchangeably in seat parts be, which are also genalult Diehtringhaltereil (Porte-grain). The sealing rings are made of a material that prevents rubbing of the rotating sealing ring on the fixed Sealing ring allows without noticeable wear. A slight leakage loss of in The liquid contained in the vessel between the stationary and the rotating sealing ring takes care of their cooling and lubrication. Pairs are used to produce the sealing rings from stellite - carbon, sintered aluminum - carbon, polymers of fluorocarbons or metal carbides are used. The contact surfaces of the sealing rings are flat and the Flatness tolerance is used to limit losses and reduce Friction at a few micrometers.

Der ~ortsfeste Dichtring und der drehbare Dichtring müssen auch bei Unregelmäßigkeiten der Drehung, einem Verschleiß der Anlageflächen oder bei Abweichungen der Richtung einer der Auflageflächen von der Senkrechten zur stelle aneinander anliegen. Ein besonderer Mechanismus ermöglicht ein axiales Gleiten einer der Anlageflächen und ihre Anlage an der anderen. Dieser Mechanismus weist im allgemeinen eine oder mehrere Andruckiedern auf, eine Führungsvorrichtung und eine Dichtungsanordnung, die zu dem Mechanismus gehörende Bauteile vor Binwirlamgen der schleifenden und/oder durch Absetzen oder durch Zentrifugieren abtremlbaren und/oder sich ablagernden Substanzen schützen. Diese Dichtungsanordnung kann aus einem F.alg oder aus einem oder mehreren Ringen bestehen. The stationary sealing ring and the rotating sealing ring must also be used with Irregularities in rotation, wear on the contact surfaces or deviations the direction of one of the bearing surfaces from the vertical to the point of each other issue. A special mechanism enables one of the contact surfaces to slide axially and their attachment to the other. This mechanism generally has an or several pressure vessels, a guide device and a sealing arrangement, the components belonging to the mechanism in front of Binwirlamgen the grinding and / or separable and / or deposited by sedimentation or centrifugation Protect substances. This sealing arrangement can be made from a F.alg or from a or multiple rings.

Trotz verschiedener Verbesserungen haben die bisher konstruierten Dichtungen zahlreiche Unzulänglichkeiten: Die Zulagerung von Toträumen oder der Stillstand der festen Phase der abrasiven Suspension zieht allmählich eine Blockierung der beweglichen Teile und des axialen Gleitsystems, das dazu dient, die Anlage des ' ortsfesten Dichtringes am beweglichen Dichtring aufrecht zu erhalten, nach sich. Despite various improvements, the previously constructed Seals numerous shortcomings: the addition of dead spaces or the Standstill of the solid phase of the abrasive suspension gradually pulls a blockage the moving parts and the axial sliding system that serves to keep the system of the 'to maintain a stationary sealing ring on the movable sealing ring, according to itself.

Dies führt zu merklichen Leckverlusten und bisweilen zu einer schweren Zerstörung der Lager Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellendichtung zu schaffen, die nicht mit den oben angeführten Mängeln behaftet ist.This leads to noticeable leakage and sometimes severe leakage Destruction of the camp The object of the invention is to provide a shaft seal to create, which is not afflicted with the defects listed above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, die die Durchführung einer drehbaren Welle in das Innere eines abgeschlossenen Behälters, indem ein vom Außendruck verschiedener Druck herrscht, ermöglicht. Die Vorrichtung weist einen ortsfesten Dichtring und einen drehbaren Dichtring auf, von dem jeder in ein Sitzteil eingebaut ist, und die in gegenseitiger Anlage gehalten sind. Das Sitzteil des ortsfesten Dichtringes ist am Behälter befestigt. According to the invention, this object is achieved with a device the implementation of a rotatable shaft in the interior of a closed container, in that there is a pressure different from the external pressure. The device has a stationary seal ring and a rotatable seal ring, each of which is built into a seat part, and which are held in mutual contact. That The seat part of the stationary sealing ring is attached to the container.

Das Sitzteil des drehbaren Dichtringes ist mit der drehbaren Welle oder mit einer zwischenliegenden, an der Welle befestigten Hülse mittels eines kegelsturllp.fförmigen Federrings verbm1den Die große Basis dieses Federrings liegt am Sitzteil des drehbaren Dichtringes an, die kleine Basis an der drehbaren Welle oder an der an der Welle befestigten Hülse an. Der Federring bewerkstelligt sowohl die Anlagekraft des drehbaren Dichtrings an dem - ortsfesten Dichtring und die Anordnung des drehbaren Dichtrings relativ zum ortsfesten Dichtring mit der Möglichkeit einer leichten Querbewegui als auch den Drehantrieb für das Sitzteil des drehbaren Dichtrings und den drehbaren Dichtring selbst.The seat part of the rotatable sealing ring is with the rotatable shaft or with an intermediate sleeve attached to the shaft by means of a conical shape Connecting the spring ring The large base of this spring ring is located on the seat part of the rotatable The small base on the rotating shaft or on the one on the shaft attached sleeve. The spring ring brings about both the contact force of the rotatable Sealing ring on the - stationary sealing ring and the arrangement of the rotating sealing ring relative to the stationary sealing ring with the possibility of a slight transverse movement as well as the rotary drive for the seat part of the rotatable sealing ring and the rotatable one Sealing ring itself.

Mittels einer elastomeren Ulnliüllung des Federringes ist es möglich, die Anlage des Federrings einerseits an der Welle und andererseits an dem Sitzteil des drehbaren Dichtrings dicht zu gestalten. By means of an elastomeric lining of the spring ring, it is possible to the plant of the spring ring on the one hand on the shaft and on the other hand on the seat part to make the rotatable sealing ring tight.

Vor dem i?ederring,an der Innenseite der Vorrichtung kann eine biegsame Dichtmembran angeordnet sein, die von dem Federring abgestützt wird und einerseits gegen die Welle und andererseits gegen das Sitzteil des drehbaren Dichtrings geprüft wird. In front of the i? Ederring, on the inside of the device can be a flexible Sealing membrane be arranged, which is supported by the spring ring and on the one hand checked against the shaft and, on the other hand, against the seat part of the rotating sealing ring will.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von Ausfüiungsbeispielen mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. The invention is described below with reference to schematic drawings of Ausfüiungsbeispielen explained with advantageous details.

Es stellen dar: Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellendichtung Fig. 2 Einzelheiten der Bauweise des mit einem Elastomer ummantelten oder nicht ummantelten Federrings Fig. 3 und 4 axiale Halbschnitte von Wellendich-tungen bei denen die Dichtheit mit einer biegsamen Membran erreicht wird, die im Falle der Fig.), von dem Federring abgestützt wird und im Falle der Fig.4 durch einen Satz von einander anschließenden Ringsegmenten Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist besonders gut für hohe Temperaturen geeignet, sie kann ohne irgend ein Blastrome.r ausgeführt sein. The figures show: FIG. 1 an axial half section through an inventive Shaft seal Fig. 2 Details of the construction of the coated with an elastomer or uncoated spring ring Fig. 3 and 4 axial half-sections of shaft seals in which the tightness is achieved with a flexible membrane, which in the case the Fig.), is supported by the spring ring and in the case of Fig. 4 by a Set of adjoining ring segments. The embodiment according to FIG. 4 is particularly suitable for high temperatures, it can be used without any Blastrome.r be executed.

Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen eines Federrings und des Systems ortsfester Dichtring - - drehbarer Dichtring - Federring für eine einfache Berecklung der im System wirkenden Kräfte als Funktion des Druckes im abgeschlossenen Behälter, an dem die Dichtung angebracht ist Fig. 7 eine gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig.1 abgeänderte Ausführungsform zur Einstellung der Anlagekraft der Federringe. 5 and 6 are schematic representations of a spring ring and the Systems stationary sealing ring - - rotating sealing ring - spring washer for easy Coverage of the forces acting in the system as a function of the pressure in the closed Container to which the seal is attached Fig. 7 shows a comparison with the embodiment according to Figure 1 modified embodiment for adjusting the contact force of the spring washers.

Die Wellendichtung weist einen festen Teil, rechts und oberhalb der Linie A B in Fig. 1 und einen drehbaren Teil links und unterhalb der Linie A ß Wig. 1 auf.Das Innere des Behälters, der das schleifende und oder durch Absetzen oder Zentrifugiere abtrennbare und oder/sich ablagernde unter Druck oder Unterdruck stehende Produkt enthält, befindet sich in Fig.1 links; das äußere, in Fig.1 rechts, ist an der freien Luft. The shaft seal has a fixed part, to the right and above the Line A B in Fig. 1 and a rotatable part to the left and below the line A ß Wig. 1. The inside of the container, the grinding and or by settling or Centrifuge separable and or / or deposited under pressure or Contains negative pressure product is shown on the left in Fig.1; the outer, in Fig. 1 right, is in the open air.

Ein ortsfester Dichtring 1 ist an seinem Sitzteil 2 angeordnet, dessen Stellung mit einer Schraube 3 einstellbar ist, die zusätzlich eine Einstellung der anfänglichen Anlagekraft eines drehbaren Dichtrings 6 auf dem 'ortsfesten Dichtring 1 ermöglicht und nötigenfalls eine Korrektur dieser kraft in Abhängigkeit vom Verschleiß der Dichtringe oder von tolerierbaren Leckverlusten ermöglicht. A stationary sealing ring 1 is arranged on its seat part 2, the Position is adjustable with a screw 3, which also allows adjustment of the initial contact force of a rotatable sealing ring 6 on the 'stationary sealing ring 1 enables and, if necessary, a correction of this force as a function of wear the sealing rings or tolerable leakage losses.

Der drehbare Dichtring 6-wird von einem Sitzteil 5 gehalten. The rotatable sealing ring 6 is held by a seat part 5.

Die Verbindung zwischen dem Sitzteil (5) für den drehbaren Dichtring und der Welle 8 geschieh-t mittels eines kegelstu;z förmigen Federrings 7 der sich direkt auf der Stelle 8 abstUtzcii kann, oder, gemäß deu Fig.1 und 3, an einer Hülse 9, die mittels eines Befestigungskeils 10 und eines Sicherungsrings 11 an der Welle festgeklemmt ist und mit einem Dichtringe 12 verseheii ist. Die Einstellung der Anlage der Dichtringe aneinander geschieht gemäß Fig.7 durch eine axiale Verschiebung der Hülse 9 relativ zur Welle 8 mittels eines Gewindes 26 nit Festlegung durch eine Gegenmutter 27 oder eine ähnliche Vorrichtung. The connection between the seat part (5) for the rotatable sealing ring and the shaft 8 is done by means of a conical spring ring 7 of the can support directly on the point 8, or, according to Deu Fig.1 and 3, on a sleeve 9, which by means of a fastening wedge 10 and a locking ring 11 on the shaft is clamped and with a sealing ring 12 verseheii is. The setting of the The sealing rings are placed against one another as shown in FIG. 7 by means of an axial displacement the sleeve 9 relative to the shaft 8 by means of a thread 26 with fixing by a Lock nut 27 or a similar device.

Der Federring 7, der in Fig.1 genauer dargestellt ist, ist ein kegelstumpfförmiger Ring mit einer Biegsamkeit, die geeignetermaßen der von Belleville-Ringen genannten Netallringen ähnelt; ihre Biegsamkeit bzw. Elastizität kann mittels radialer Schlitze 13 (in Fig.2) zwischen den Linien C F E F oder mit mit Längsschlitzen 14 (gemäß Fig.2) zwischen den Linien E F D F erhöht werden. Diese Schlitze ermöglichen einen größeren axialen Verschiebungsbereich des drehbaren Dichtrings 6 relativ zum ortsfesten Dichtring 1. The spring ring 7, which is shown in more detail in Figure 1, is frustoconical Ring having a flexibility suitably named by Belleville Rings Metal rings resembles; their flexibility or elasticity can be achieved by means of radial slots 13 (in Figure 2) between the lines C F E F or with longitudinal slots 14 (according to Fig. 2) between the lines E F D F are increased. These slots allow one larger axial displacement range of the rotatable sealing ring 6 relative to the stationary Sealing ring 1.

Dic Dichtheit der Anlagen des Federrings 7 an dem Sitzteil 5 für den drehbaren Dichtring 5 einerseits und an der Welle 8 oder der Hülse 9 andererseits kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, insbesondere durch eine elastomere Ummantelung 15 des Federrings 7. Der in Fig.2 unter der Linie C D liegende Bereich des Federrings 7 ist mit einer elastomeren Ummanteltmg 15 umgeben. Eine andere Ausführungsform zum Herstellen einer dichten Anlage des Federrings 7 ist in Fig.3 dargestellt. Vor dem Federring 7 zum Inneren des Behälters hin, d.h. in Beruhrung mit dem schlcifenden und/oder-durch Absetzen oder Zentrifugieren abtrennbaren und/oder sich ablagernden Produkt ist eine ebene oder gewellte elastomere Membran 16. Die Membran wird mittels einer Schraube 17 und eines Ringes 24 gegen das Sitzteil 5 fürden drehbaren Dichtring 5 gedrück-t und durch eine gleichartige, nicht dargestellte Vorrichtung gegen die Hülse 9. Der Federring 7 ist so der QJirl;ung des schleifenden und/oder durch Absetzen oder Zentrifugieren abtrennbaren und/oder sich ablagernden Produktes im Behälter entzogen. The tightness of the systems of the spring ring 7 on the seat part 5 for the rotatable sealing ring 5 on the one hand and on the shaft 8 or the sleeve 9 on the other hand can be made in different ways, in particular by an elastomeric one Sheathing 15 of the spring ring 7. The area below the line C D in FIG the spring ring 7 is surrounded by an elastomeric casing 15. Another embodiment for producing a tight fit of the spring ring 7 is shown in FIG. before the spring ring 7 towards the inside of the container, i.e. in contact with the sliding and / or separable and / or deposited by settling or centrifugation The product is a flat or corrugated elastomeric membrane 16. The membrane is made by means of a screw 17 and a ring 24 against the seat part 5 for the rotatable sealing ring 5 pressed and by a similar device, not shown, against the Sleeve 9. The spring ring 7 is thus the QJirl; ung of the dragging and / or by settling or centrifugation of separable and / or deposited product in the container withdrawn.

Die elastomere Membran 16 kann auch durch einen Satz von einanderangrenzenden Ringsegmenten 18 gemäß Fig.4 abgestützt sein, die mit Spiel an zwei Schultern 19 und 20 anliegen, sodaß sie die durch den Federring 7 ermöglichte axiale Beweg3.n$ nicht behiiidern. Die Membran wird mittels zweier Anordnungen von Schrauben 22 und 23 und Ringen 24 und 25 einerseits gegen die Hülse 21 gepreßt und andererseits gegen das Sitzteil 5 für den drehbaren Dichtring. The elastomeric membrane 16 can also be formed by a set of contiguous Ring segments 18 be supported according to Figure 4, which with play on two shoulders 19 and 20 are in contact so that the axial movement made possible by the spring ring 7 do not hinder. The membrane is by means of two sets of screws 22 and 23 and rings 24 and 25 pressed on the one hand against the sleeve 21 and on the other hand against the seat part 5 for the rotatable sealing ring.

Wenn die physikochemischen Bedingungen im Behälter derart sind, daß keines der bekannten Elastomere widerstandfähig genug ist, kann eine Dichtheit dadurch erreicht werden, daß die elastomere Membran 16 durch eine dünne, ebene oder-gewellte Metallmembran ersetzt wird, deren Form, Abmessungen und klpressart an ihre Anlagen gleich den oben für die elastomere Membran 16 beschrieben ist. If the physicochemical conditions in the container are such that none of the known elastomers is resistant enough, a tightness can thereby be achieved be achieved that the elastomeric membrane 16 by a thin, flat or corrugated Metal membrane is replaced, its shape, dimensions and klpressart to your equipment the same as that described above for the elastomeric membrane 16.

Die in Fig.4 dargestellte Dichtung erreicht Dichtheit ohne irgendwelche Elastomere. The seal shown in Fig.4 achieves tightness without any Elastomers.

Die Erfindung ermöglicht auch, durch Berechnen der entsprechenden Abmessungen des Federrings, des ortsfesten und drehbaren Dichtrings und der Sitzteile die Ausbildung einer kompensierten Dichtung, das ist eine Dichtung, in der die Andruckkraft des drehbaren Dichtringes an dem befestigten Dichtring unabhängig von dem Druck im Behälter ist. The invention also enables, by calculating the corresponding Dimensions of the spring ring, the stationary and rotatable sealing ring and the seat parts the formation of a compensated seal, that is a seal in which the pressure force of the rotatable sealing ring on the fixed sealing ring regardless of the pressure is in the container.

R1 und D1 sollen den Innenradius bzw. den Innendurchmesser, R2 und D2 den Außenradius und Außendurchmesser des elastischen bzw. Federrings 7 und Reinen mittleren, willkürzlich gewählten Radius zwischen R1 und R2 bezeichnen. R1 and D1 should be the inner radius and the inner diameter, R2 and D2 the outer radius and outer diameter of the elastic or spring ring 7 and Reinen mean, arbitrarily chosen radius between R1 and R2.

Das System sei im Gleichgewicht, P sei. der Druck im Behälter, der die wirkenden Kräfte verursacht, die durch die Reaktionskräfte der Anlagen im Gleichgewicht gehalten sind. The system is in equilibrium, P is. the pressure in the container, the the acting forces caused by the reaction forces of the plants in equilibrium are held.

Sei dF die DrucklLraft, die auf einem kleinen Ring mit dem Radius Ro und der Breite dR wirkt. Let dF be the pressure force acting on a small ring with the radius Ro and the width dR act.

dF = 23E'P P RO dR (1) Die Komponenten von dF auf den inneren Anlagekreis und den äußeren Anlagekreis des Ringes sind: dF1 = R2 - Ro dF .... (2) R2 - R1 dF2 = Ro -R1 R2 - R1 dF ..... (3) Die Lösung dieser beiden Differenzialgleichungen ergibt: wo F1 und F2 die wegen des inneren Druckes P auf die an der inneren und äußeren Anlagefläche des Federrings 7 wirkenden Kräfte sind. Die Kraft F1 wird durch dieReaktion ihrer Anlage auf der Welle 8 genau im Gleichgewicht gehalten.dF = 23E'PP RO dR (1) The components of dF on the inner contact circle and the outer contact circle of the ring are: dF1 = R2 - Ro dF .... (2) R2 - R1 dF2 = Ro -R1 R2 - R1 dF ..... (3) The solution of these two differential equations gives: where F1 and F2 are the forces acting on the inner and outer contact surfaces of the spring ring 7 due to the internal pressure P. The force F1 is kept precisely in equilibrium by the reaction of its abutment on the shaft 8.

Die axialen Druckkräfte, die auf das drehbare Dichtring halteteil auf der Innenseite der Vorrichtung jenseits des Durchmessers D2 wirken, werden von den auf der entgegengesetzten Seite wirkenden Kräfte aufgenommen; die Kräfte, die zwischen dem Durchmesser D2 und D3, das ist der äußere Durchmesser der Anlagefläche des Dichtrings, wirken, betragen: F3 =T£ x p x (ß2 - R23-) .... (6) Auf der Breite der Anlagefläche der Dichtringe zwischen D3 und D4, D4 ist der innere Durchmesser der Anlagefläche, läßt man eine lineare Veranderung des Druckes zu, der sich von Wert P bei D3 auf den Wert 0 bei D4 ändert, oder: mit F4 = # xP/2 x (R²3 - R²4 R4 = D4/2 .... (7) Damit die Dichtung kompensiert ist, d.h. damit der drehbare Dichtring weder dazu neigt, sich vom- -ortsfesten Dichtring abzulösen noch seine Anlagkraft an diesem bei Erhöhung des Druckes-P im Behälter zu vergrößern, muß gelten: F2 = F3 + F4 oder ...(8) Wenn e die Breite der Anlagefläche des Dichtrings ist, gilt: R3 = R4 + e R4 läßt sich aus der Gleichung (8) errechnen und man erhält: 2R²4 + 2 e R4 + e² - 2/3 (R²2 + R1 R2 = R²1) = o ...(9) Auflösung nach der Variablen Rh ergibt: Die Lösung ha-t 2 Wurzeln, von denen nur eine positiv ist und den für R4 gewählten Wert darstellt, Beispiel: Die Abmessungen des Federringes sind von vornherein in Abhängigkeit von den Abmessungen des Behälters, der drehbaren Welle und den in Katalogen von Herstellern zur Verfügungen stehenden Federringen festgelegt; die Breite e der Anlage fläche der Dichtringe wird in Abhängigkeit von vorherigen Versuchen zur Bestimmung des günstigsten Wertes festgelegt.The axial compressive forces acting on the rotatable sealing ring holding part on the inside of the device beyond the diameter D2 are absorbed by the forces acting on the opposite side; the forces that act between the diameter D2 and D3, that is the outer diameter of the contact surface of the sealing ring, amount to: F3 = T £ xpx (ß2 - R23-) .... (6) Over the width of the contact surface of the sealing rings between D3 and D4, D4 is the inner diameter of the contact surface, if a linear change in pressure is allowed, which changes from value P at D3 to value 0 at D4, or: with F4 = # xP / 2 x (R²3 - R²4 R4 = D4 / 2 .... (7) So that the seal is compensated, ie so that the rotating sealing ring neither tends to detach itself from the stationary sealing ring nor to increase its contact force when the pressure P in the container increases , must apply: F2 = F3 + F4 or ... (8) If e is the width of the contact surface of the sealing ring, the following applies: R3 = R4 + e R4 can be calculated from equation (8) and one obtains: 2R²4 + 2 e R4 + e² - 2/3 (R²2 + R1 R2 = R²1) = o ... (9) Resolution according to the variable Rh results in: The solution has 2 roots, only one of which is positive and represents the value chosen for R4, example: The dimensions of the spring washer are available from the outset depending on the dimensions of the container, the rotatable shaft and those in the manufacturers' catalogs standing spring washers set; the width e of the contact surface of the sealing rings is determined depending on previous tests to determine the most favorable value.

Sei R1 = 5,7 cm (D1 = 11,4cm), R2 = 8,1 cm (D2 = 16,2cm), e = o,6 cm. Let R1 = 5.7 cm (D1 = 11.4 cm), R2 = 8.1 cm (D2 = 16.2 cm), e = 0.6 cm.

Die Lösung der Gleichung (1 0) ergibt entsprechend: R4 = 6,62 cm Das ergibt: D4 = 2R4 = 13,24 cm D3 = D4 + 2e = 14,44 cm. The solution of equation (1 0) results accordingly: R4 = 6.62 cm This results in: D4 = 2R4 = 13.24 cm D3 = D4 + 2e = 14.44 cm.

Der ortsfeste und der drehbare Dichtring müssen also einen inneren Durchmesser von 13,24 cm und einen äußeren Durchmesser von 14,44 cm haben. The stationary and the rotatable sealing ring must therefore have an inner one 13.24 cm in diameter and an outside diameter of 14.44 cm have.

Für diese Werte ist die Gleichung F2 = F3 + F4 ständig für jeden Druck P erfüllt. For these values the equation F2 = F3 + F4 is constant for each Pressure P met.

Entsprechend kann man ausgehend von den Gleichungen (4)und(5)die Andruckkräfte des Federrings 7 auf seinen Anschlägen, auf der Seite der drehbaren Welle und der Seite des Sitzteiles für den drehbaren Dichtring ausrechnen. Man findet mit den obigen Werten von R1 und R2 F1 = 49 P, F2 = 55 P Wenn der imlere Druck im Behälter 10 bar bzw. 100 N pro cm2 beträgt, hat man: F1 - 4900 N, F2 = 5500 N Diese erhebliche Anlagekraft@@@@@@ die Dichtheit der elastischen Membran an ihren Anlagen. Correspondingly, on the basis of equations (4) and (5), the Pressure forces of the spring ring 7 on its stops, on the side of the rotatable Calculate the shaft and the side of the seat part for the rotating sealing ring. One finds with the above values of R1 and R2 F1 = 49 P, F2 = 55 P If the mean pressure in the Container is 10 bar or 100 N per cm2, you have: F1 - 4900 N, F2 = 5500 N This considerable contact force @@@@@@ the tightness of the elastic membrane on your systems.

Wenn man mit den vorgegebenen Werten und weiter mit einem inneren Druck von 10 bar rechnet, findet man für die Werte F3 und F4: F3 = 4233 N, F4 = 1267 N Man verifiziert leicht, daß + F4 = F2 = 5500 N. If you work with the given values and continue with an inner one If a pressure of 10 bar is calculated, one finds for the values F3 and F4: F3 = 4233 N, F4 = 1267 N It is easy to verify that + F4 = F2 = 5500 N.

Die Erfindung ermöglicht überall, wo man mit Flüssigkeiten umgeht, die stark mit dispergierten, festen Substanzen beladen sind, die schleifenden Charakter haben und/oder sich durch Absetzen oder Zentrifugieren abtrennen und/oder sich ablagern, die Häufigkeit von auf unzulässige Leckverluste oder auf zu fruhe Verschleiß von Wellen und Lagern zurückzuführenden Störungen in einem erheblichen Ausmaß zu verhindern und die Lebensdauer von Wellendichtungen erheblich zu vergrößen, obwohl fast keine Wartung notwendig ist. The invention enables wherever liquids are handled, which are heavily loaded with dispersed, solid substances, the abrasive character and / or separate and / or settle by settling or centrifugation, the Frequency of impermissible leakage losses or too early wear of shafts and storage to a considerable extent to prevent the disruptions to be traced back and to significantly increase the life of shaft seals, although almost none Maintenance is necessary.

Die Erfindung ist vor allem vorteilhaft im Herstellungsverfahren von A luminium, in der Eall-und Zements der Zucker und der Bohrindustrie und beim Fördern und Raffinieren von Erdöl anzuwenden. The invention is particularly advantageous in the manufacturing process of A luminium, in the eal and cement of the sugar and drilling industries and at To apply oil extraction and refining.

/Ansprüche /Expectations

Claims

Claims m seal for carrying out a rotatable shaft in a closed container in which a pressure different from the ambient pressure prevails, with a stationary sealing ring and a rotating sealing ring, both of which are attached to seat parts and held in mutual contact, the seat part of the stationary sealing ring is attached to the container, is not indicated by a frustoconical spring ring (7), which with its large base against the seat part (5) of the rotatable sealing ring (6) and with its small base against the rotatable shaft (8) or against an intermediate one fastened to the shaft (8) The sleeve (9; 21) presses and the seat parts (2,5) are centered with respect to one another.

2. Seal according to claim 1, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the spring ring (7) has an elastomeric sheath (15) which is tight Connection between the shaft (8) or the sleeve (9) and the seat part (5) of the rotatable Sealing ring (6) produces.

3. Seal according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the spring ring (7) is backed by a sealing bi.egsamen membrane (16) is, which is supported by the spring ring (7), arranged on the inside of the container is and on the one hand against the shaft (8) or the sleeve (21) and on the other hand against the seat part (5) for the rotatable sealing ring (6) is pressed.

4. Seal according to claim 1, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the spring ring (7) is backed by a sealing flexible membrane (16) is arranged on the inside of the container in front of the spring ring (7) and of a Set of ring segments (18) is supported and on the one hand against the shaft (8) or the sleeve (21) and on the other hand against the seat part (5) for the rotatable sealing ring (6) is pressed.

5. Seal according to claim 3 or 4, characterized in that g-E k e n n -z e i c h n e t that the membrane (16) consists of an elastomer.

6. Seal according to claim 9 or 4, characterized g e k e n r. -z e i c h n e t that the membrane (16) as a thin, flat or corrugated metal membrane is trained.

7. Seal according to one of claims 1'to 6, in which the contact force of the rotatable sealing ring against the stationary sealing ring is independent of the pressure in the container, characterized in that for a given inner radius R1 and outer radius R2 of the spring ring (7) and given the width e of the common contact surface of the sealing rings (1,6), the inner radius R4 of the contact surface of the sealing slopes (1,6) is given by the following formula and the outer radius of the contact surface is R3 = R4 + e. Blank page