DE2439728A1 - MECHANICAL SEAL - Google Patents
MECHANICAL SEALInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/00—Sealings
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- F16J15/162—Special parts or details relating to lubrication or cooling of the sealing itself
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- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
Description
Burmah Engineering Company Ltd.
Burmah House, Sharston Road
Manchester M22 4 TD (England)Burmah Engineering Company Ltd.
Burmah House, Sharston Road
Manchester M22 4 TD (England)
GleitringdichtungMechanical seal
Die Erfindung betrifft mechanische Dichtungselemente und insbesondere eine Gleitringdichtung.The invention relates to mechanical sealing elements and in particular a mechanical seal.
Ein Hauptproblem bei GleitringdiQhtungen ist die einwandfreie Lagerung des umlaufenden Dichtungsgliedes in bezug auf das feststehend angeordnete Dichtungsglied. Die einander zugewandten Dicht- oder Gleitflächen der Dichtungsglieder müssen eng aneinander anliegen und dürfen,nur durch einen hydrodynamischen Film voneinander getrennt sein. Diese gegenseitige Zuordnung muß auch unter dem Einfluß von Erschütterungen, Wärmeausdehnung und anderen mechanischen Einwirkungen aufrecht erhalten werden. Die üblichen Störfaktoren führen typischerweise zu einer "Taumelbewegung" einer der beiden Dichtflächen und insbesondere der des umlaufenden -Dichtungsgliedes und sind auf Wellenfluchtungsfehler, Wellendurchbiegung oder dynamische Unwuchtkräfte zurückzuführen. Wärme- . unterschiede an der Welle und/oder am Gehäuse bewirken gegenseitige Axialverlagerungen zwischen diesen, und wenn das'umlaufende Dichtungsglied in bezug auf die Welle axial festgestellt ist, verlagert es sich in diesem "Falle in bezug auf das feststehend angeordnete Dichtungsglied. Solche Verlagerungen können durch eine Federbeaufschlagung aufgenommen werden, wobei es jedoch zu hohen Schwankungen in der Andruck-One of the main problems with mechanical seals is that they are flawless Storage of the circumferential sealing member in relation to the stationary sealing member. Those facing each other Sealing or sliding surfaces of the sealing members must and are allowed to fit closely together, only by means of a hydrodynamic Film to be separate from each other. This mutual assignment must also be under the influence of vibrations, Thermal expansion and other mechanical effects are maintained. The usual disruptive factors lead typically to a "tumbling motion" of one of the two Sealing surfaces and in particular that of the circumferential sealing member and are on shaft misalignment, shaft deflection or due to dynamic imbalance forces. Heat. Differences on the shaft and / or on the housing cause mutual axial displacements between them, and if that is the case Sealing member is axially fixed with respect to the shaft, it shifts in this "case with respect to the stationary sealing member. Such displacements can be absorbed by a spring action but there are high fluctuations in the pressure
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kraft der Dichtflächen kommen kann, welche einen schnellen Verschleiß oder ein gegenseitiges Abheben der Dichtflächen zur Folge haben können.force of the sealing surfaces can come, which a quick Wear or mutual lifting of the sealing surfaces can result.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bekannter Dichtungen durch eine verbesserte und einwandfreie gegenseitige Lagerung von umlaufendem und feststehendem Dichtungsglied einer Gleitringdichtung zu beseitigen oder zumindest weitgehend zu verringern.The invention is based on the object of addressing these disadvantages of known seals by means of an improved and faultless one to eliminate mutual support of rotating and stationary sealing member of a mechanical seal, or at least largely to reduce.
Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Gleitringdichtung besteht aus einem feststehend angeordneten und einem gegen dieses anliegenden umlaufenden Dichtungsglied und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Dichtungsglied in bezug auf das die Gleitringdichtung aufnehmende Gehäuse und nicht in bezug auf eine durch das Gehäuse durchgeführte rotierende Welle axial verstellbar gelagert ist.The mechanical seal proposed to solve the problem posed consists of a stationary and a surrounding sealing member that rests against it and is according to the invention characterized in that the circumferential sealing member with respect to the mechanical seal receiving housing and not mounted axially adjustable with respect to a rotating shaft passed through the housing is.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in bezug auf das feststehende Dichtungsglied hinter dem umlaufenden Dichtungsglied und in Anlage gegen dieses ein feststehendes Axialdrucklager vorgesehen sein. -.-: According to a further embodiment of the invention, a fixed axial thrust bearing can be provided with respect to the fixed sealing member behind the circumferential sealing member and in contact with it. -.- :
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welche einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Gleitringdichtung zeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the embodiment shown in the drawing, which shows a longitudinal section through a mechanical seal designed according to the invention.
Die Gleitringdichtung ist zwischen einer rotierenden Welle 1 und einem feststehenden Gehäuse 2 beispielsweise einer Pumpe angeordnet und besteht aus einem umlaufenden Dichtungsglied 3 und einem gegen dieses anliegenden und in Gleiteingriff stehendem umlaufenden Dichtungsglied 4.The mechanical seal is between a rotating shaft 1 and a stationary housing 2, for example a pump arranged and consists of a circumferential sealing member 3 and an abutting against this and in sliding engagement standing circumferential sealing member 4.
Das umlaufende Dichtungsglied 3 ist wie bei 5 angedeutet mitThe circumferential sealing member 3 is indicated with as at 5
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einer Manschette 6 verkeilt, welche ihrerseits fest mit der Welle 1 verbunden ist. O-Ringe 7 und 8 sind in Ringnuten zwischen dem umlaufenden Dichtungsglied 3 und der Manschette 6 bzw. der Manschette 6 und der Welle 1 angeordnet.a cuff 6 wedged, which in turn is firmly connected to the shaft 1. O-rings 7 and 8 are in ring grooves arranged between the circumferential sealing member 3 and the sleeve 6 or the sleeve 6 and the shaft 1.
Das feststehend angeordnete Dichtungsglied 4 ist in einem feststehenden Gehäuse 9 gelagert und durch Federn 10 (von denen hier nur eine dargestellt ist) gegen das umlaufende Dichtungsglied 3 beaufschlagt. Eine Drehung des feststehenden Dichtungsgliedes 4 wird durch Keile oder Zapfen 11 (von denen hier nur einer dargestellt ist) verhindert, welche das feststehende Dichtungsglied 4 mit dem feststehenden Gehäuse 9 verbinden.The stationary sealing member 4 is in one fixed housing 9 and supported by springs 10 (of which only one is shown here) against the circumferential Sealing member 3 is applied. A rotation of the fixed Sealing member 4 is prevented by wedges or pins 11 (only one of which is shown here), which the Connect the stationary sealing member 4 to the stationary housing 9.
Der vorstehend beschriebene.. Aufbau ist typisch für mehrere bekannte Ausführungsformen von Gleitringdichtungen. Bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung ist jedoch als neuartiges Merkmal ein Axialdrucklager zwischen dem umlaufenden Dichtungsglied 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet, durch welches die Welle 1 durchgeführt ist. Dieses Axialdrucklager besteht aus einem Drucklagerblock 12, der unter Belassung von Spiel in das Gehäuse 2 eingesetzt ist und gegen eine halbstarre Unterlagscheibe 13 anliegt, welche kleinere Oberflächenunebenheiten der Sitzfläche ausgleicht. Der Drucklagerblock 12 ist durch einen Zapfen 14 gegen Drehung gesichert. Anlage zwischen umlaufendem Dichtungsglied 3 und Drucklagerblock 12 wird durch die Druckfedern 10 gewährleistet, welche über das feststehend angeordnete Dichtungeglied 4 einwirken. Diese Anordnung erbringt zwei wesentliche Vorteile.The structure described above is typical of several known embodiments of mechanical seals. In the Mechanical seal according to the invention is, however, a novel Feature a thrust bearing between the rotating Sealing member 3 and the housing 2, through which the shaft 1 is passed. This thrust bearing consists from a thrust bearing block 12, which is inserted into the housing 2 while leaving play and against a semi-rigid Washer 13 rests, which compensates for minor surface unevenness of the seat surface. The thrust bearing block 12 is secured against rotation by a pin 14. System between the circumferential sealing member 3 and the thrust bearing block 12 is ensured by the compression springs 10, which over the fixed sealing member 4 act. This arrangement has two major advantages.
Zunächst einmal können aufgrund der Lagerung des umlaufenden Dichtungsgliedes 3 die Stirnfläche desselben und die des feststehend angeordneten Dichtungsgliedes 4 genau parallel . zueinander gehalten werden, da beide Dichtungeglieder in bezug auf die Stirnseite dee Gehäuses-.2 gelagert sind, gegen welches der Drucklagerblock 12 anliegt. Durch Unwucht vonFirst of all, due to the mounting of the circumferential sealing member 3, the end face of the same and that of the stationary sealing member 4 exactly parallel. are held to each other, as both sealing members in relation are mounted on the end face of the housing .2, against which the thrust bearing block 12 rests. Due to imbalance of
Maschinenteilen hervorgerufene Schwingungskräfte werden von dem Drucklagerblock 12 aufgenommen und führen nicht zu Axialschwingungen des umlaufenden Dichtungsgliedes 3. Diese Eigenschaft stellt insbesondere bei hohen Drehzahlen einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitringdichtung dar.Vibration forces caused by machine parts are absorbed by the pressure bearing block 12 and do not lead to them Axial vibrations of the rotating sealing member 3. This property is a particular feature at high speeds represent a particular advantage of the mechanical seal designed according to the invention.
Der zweite Vorteil ist darin zu sehen, daß jede Axialverlagerung der Welle 1 in bezug auf das Gehäuse 2 zu einer Gleitverschiebung am O-Ring 7 und nicht zu einer axialen Kompression oder Dehnung der Druckfedern 10 führt. Daher ändert sich der Anlagedruck der Dichtflächen praktisch nicht. Außerdem verbleiben die verschiedenen Anschlüsse im Gehäuse 2 in der konstruktiv vorgesehenen Lage in bezug auf die Dichtflächen und anderen Teile der Gleitringdichtung.The second advantage is to be seen in the fact that each axial displacement of the shaft 1 with respect to the housing 2 to one Sliding displacement on the O-ring 7 and does not lead to an axial compression or expansion of the compression springs 10. Therefore the contact pressure of the sealing surfaces practically does not change. In addition, the various connections remain in the housing 2 in the position provided by the design in relation to the sealing surfaces and other parts of the mechanical seal.
Verschleiß am Drucklagerblock 12 wird weitgehend herabgesetzt, indem die Stirnseiten von Drucklagerblock und umlaufendem Dichtungsglied aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden. Eine hydrodynamische Schmierung kann dadurch erfolgen, daß in den sich gegenüberliegenden Stirnseiten von Drucklagerblock 12 oder umlaufendem Dichtungsglied 3 entsprechende Schlitze 15 ausgebildet werden. Andererseits oder zusätzlich kann eine Zwangsschmierung von einer bei 16 angedeuteten äußeren Schmiermittelquelle vorgesehen sein. Wenn die Gleitringdichtung beispielsweise zur Abdichtung einer Pumpe verwendet wird, könnte die Schmiermittelzufuhr an der Pumpenauslaßeeite erfolgen, wobei das bei 16 in die Gleitringdichtung eintretende Schmiermittel wie durch die Pfeile angedeutet über die Drucklager-Anlagefläche hinweg und entlang der Manschette 6 zum Pumpeneinlaß geführt werden könnte. Eine solche Anordnung wird oft zum Kühlen der Dichtflächen von Gleitringdichtungen angewandt. Stattdessen kann auch am äußeren Durchmesser des umlaufenden Dichtungsglieds eine Pumpvorrichtung wie z.B. eine Förderschnecke ausgebildet sein.Wear on the thrust bearing block 12 is largely reduced by the end faces of the thrust bearing block and the circumferential Sealing member can be made from different materials. A hydrodynamic lubrication can be done by that in the opposite end faces of thrust bearing block 12 or circumferential sealing member 3 corresponding Slots 15 are formed. On the other hand, or in addition, a forced lubrication of one indicated at 16 can be used external source of lubricant may be provided. If the mechanical seal is used for sealing, for example a pump is used, the lubricant supply could be on the pump outlet side, this at 16 in the Mechanical seal entering lubricant as indicated by the arrows over the thrust bearing contact surface and could be guided along the cuff 6 to the pump inlet. Such an arrangement is often used to cool the Sealing surfaces of mechanical seals applied. Instead, a pump device such as a screw conveyor can also be formed on the outer diameter of the circumferential sealing member be.
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Eine zusätzliche Kühlung im Bereich der Dichtflächen der Dichtungsglieder kann vermittels der Anschlüsse 17 und bewirkt werden, über diese Anschlüsse kann ein entsprechendes Kühlmittel umgewälzt werden, welches vermittels einer Ablenkfläche 19 dem zu kühlenden Bereich zugeführt wird. Diese Kühlmittelumwälzung erfolgt unter einem verhältnismäßig niedrigen Druck/ so daß zur Kühlmittelrückhaltung innerhalb der Gleitringdichtung eine Lippendichtung 20 ausreicht. Additional cooling in the area of the sealing surfaces of the Sealing members can be effected by means of the connections 17 and, via these connections a corresponding Coolant are circulated, which is supplied to the area to be cooled by means of a deflection surface 19. This coolant circulation takes place under a relatively low pressure / so that the coolant is retained A lip seal 20 is sufficient within the mechanical seal.
Der Aufbau der Gleitringdichtung auf der dem umlaufenden Dichtungsglied 3 abgewandten Seite des feststehend angeordneten Dichtungsglieds 4 kann an sich beliebig sein. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 9 durch Bolzen 21 mit dem Gehäuse 2 für die Dichtung verschraubt, und ein O-Ring 22 ist zwischen beiden Gehäusen und 2 zwischengelegt. Außerdem ist ein O-Ring 23 zwischen dem feststehend angeordneten Dichtungsglied 4 und dem Gehäuse 9 angeordnet, und die Lippendichtung 20 ist vermittels einer an das Gehäuse 9 angeschraubten Platte 24 an diesem gehalten.The structure of the mechanical seal on the circumferential Sealing member 3 facing away from the side of the fixedly arranged sealing member 4 can be arbitrary per se. In which The embodiment shown here, the housing 9 is screwed by bolts 21 to the housing 2 for the seal, and an O-ring 22 is between the two housings and 2 interposed. In addition, an O-ring 23 is between the stationary sealing member 4 and the housing 9 arranged, and the lip seal 20 is arranged by means a plate 24 screwed to the housing 9 is held thereon.
- Patentansprüche: -- Patent claims: -
509814/0714509814/0714
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