DE2558463A1

DE2558463A1 - SEAL FASTENING ARRANGEMENT FOR A ROTARY SEAL

Info

Publication number: DE2558463A1
Application number: DE19752558463
Authority: DE
Inventors: Hanns Hornschuch
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-01
Also published as: JPS5189058A; NL7514290A; ZA757358B; FR2296134A1; FR2296134B1; DE2558463C2; GB1494959A; JPS608378B2; NL178905C; BE837036A; CA1027986A; AU8704175A; IT1050349B; NL178905B

Description

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HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANNHELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

D1PL.-PHYS. DIPL.-INC.D1PL.-PHYS. DIPL.-INC.

INGERSOLL-RAND COMPANY ir-51INGERSOLL-RAND COMPANY ir-51

25.12.1975 Se/PDecember 25, 1975 Se / P

Dichtungs-Befestigungseinrichtung für eine Drehdichtung Seal fastening device for a rotary seal

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für Dichtungen, insbesondere Drehdichtungen des mechanischen oder Trockenflächentyps und speziell solche Dichtungsanordnungen, bei denen das Dichtungselement durch eine Dichtungsbefestigung getragen und aufgenommen ist, um sich mit dieser gemeinsam zu drehen.The invention relates to a fastening device for Seals, in particular rotary seals of the mechanical or dry surface type and especially those sealing arrangements in which the sealing element is through a Seal attachment is carried and received to rotate with this together.

Beim bekannten Stand der Technik war es üblich, radiale oder axiale Löcher sowohl in das Dichtungselement und die Dichtungsbefestigung oder das Gehäuse dafür zu bohren und einen Paßstift oder dergleichen einzusetzen. Dies geschah zu dem Zweck, daß das Drehdichtungselement zu gemeinsamer Drehung mit der Dichtungsbefestigung gesichert ist, während das Dichtungselement eine mechanische Anlagefläche bildet, die zusammen mit einem benachbarten, gegenüberliegenden, feststehenden Dichtungsglied eine Abdichtung ο bildet. Die Schwierigkeit mit diesem bekannten Stand der *° Technik kommt daher, daß es notwendig ist, die einander coIn the known prior art, it was common practice to drill radial or axial holes in both the sealing element and the sealing attachment or the housing therefor and to insert a dowel pin or the like. This was done for the purpose that the rotary sealing element is secured for common rotation with the sealing fastening, while the sealing element forms a mechanical contact surface which, together with an adjacent, opposite, stationary sealing member forms a seal ο. Therefore, the difficulty with this prior * ° technology is that it is necessary that each co

KJ zugeordneten Löchar für die Paßstifte genau anzubringen und ■v. auszurichten und während des Zusammenbaus oder Wiederzusammen- ° baus das Einsetzen des Paßstiftes innerhalb geringster **■ Toleranzen zu bewerkstelligen. Bei dieser Anordnung wird notwendigerweise eine Fläche der Dichtung unbrauchbar alsKJ assigned Löchar for the dowel pins to attach exactly and ■ v. align and during assembly or reassembly ° the dowel pin can be inserted within the smallest ** ■ tolerances. With this arrangement necessarily an area of the seal as unusable

D-707 SCHWÄBISCH GMOND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÜNCHEND-707 SCHWÄBISCH GMOND COMMON ACCOUNTS: D-8 MUNICH Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89Telephone: (07171) 56 90 Deutsche Bank Munich 70/37369 (BLZ 700 700 10) Telephone: (0 89) 77 89 H. SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwäbisch Gmiind 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: SchroepttH. SCHROETER telegrams: Schroepat Schwäbisch Gmiind 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN telegrams: Schroeptt Bodagajse49 Telex: 7248 868 pagdd Potodiedtkonto München 167941-804 Lipowskjrttraße 10 Telex: 5 212 248 p«we dBodagajse49 Telex: 7248 868 pagdd Potodiedtkonto Munich 167941-804 Lipowskjrtstrasse 10 Telex: 5 212 248 p «we d

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Dichtungsfläche, wenn ein axialer Paßstift benützt wird, denn eine Endfläche des Dichtungselementes wird durch das Loch für den Paßstift unterbrochen.Sealing surface, if an axial dowel pin is used, because one end face of the sealing element is interrupted by the hole for the dowel pin.

Entsprechend jüngst unternommenen Forschungen und Prüfungsergebnissen wurde festgestellt, daß Sintermaterialien, wie Titan, Wolframkarbid usw. als Dichtungsmaterial ausgezeichnet geeignet sind. Wenn aber solche Sintermaterialien zur Ausbildung von Dichtungselementen zum Gebrauch in sehr schnell drehenden Maschinen verwendet werden,unterliegen solche Dichtungen aus Sintermaterial der Zerstörung durch Bruch und explodieren tatsächlich, wenn sie Rillen, Schlitze oder Löcher für Spannstifte und dergleichen aufweisen. Derartige Unstetigkeiten in der Oberfläche erzeugen Spannungsspitzen. According to recent research and testing, it has been found that sintered materials such as Titanium, tungsten carbide, etc. are excellent as a sealing material. But if such sintered materials for Formation of sealing elements for use in very fast rotating machines are subject to Such seals made of sintered material can be destroyed by rupture and actually explode if they have grooves, slits or have holes for dowel pins and the like. Such discontinuities in the surface create stress peaks.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungs-Befestigungsanordnung zu schaffen, die mit jeder Materialwahl für die Dichtung verwendbar ist, die aber ganz besonders brauchbar für Dichtungen aus Sintermaterial ist.It is an object of the invention to provide a seal mounting arrangement to create that can be used with any choice of material for the seal, but which is particularly useful for seals made of sintered material.

Die Erfindung hat eine Dichtungs-Befestigungsanordnung für eine Drehdichtung zum Gegenstand, die aus einer Drehdichtungs-Befestigung und einer Drehdichtung besteht, wobei die Dichtung im wesentlichen kreisförmig mit einem radialen Mittelpunkt, einem äußeren Umfang und einer mittigen Bohrung ausgebildet ist. Der Umfang und die Bohrung definieren eine erste und eine zweite Oberfläche der Dichtung, die im wesentlichen konzentrisch zueinander sind, und wenigstens eine dieser Oberflächen hat einen ersten und zweiten Radius, so daß sie auf diese Weise eine Exzentrizität aufweist. Die BefestigungThe invention relates to a seal fastening arrangement for a rotary seal, which consists of a rotary seal fastening and a rotary seal, the seal being substantially circular with a radial center, an outer periphery and a central bore is formed. The circumference and the bore define a first and a second surface of the seal, which are substantially concentric with one another, and at least one of these Surface has first and second radii so that it is eccentric in this way. The attachment

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hat Oberflächen zur Aufnahme und zum Eingriff mit der Dichtung, der Eingriff zwischen beiden ist verschiebbar ausgeführt. Die Befestigung hat wenigstens eine Oberfläche, die mit der genannten einen Oberfläche der Dichtung zusammenarbeitet und vom radialen Mittelpunkt der Dichtung in einem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Radius liegt.has surfaces for receiving and engaging the seal, the engagement between the two being slidable executed. The fastener has at least one surface that coincides with said one surface of the seal cooperates and from the radial center of the seal at a distance between the first and second radius lies.

Darüberhinaus ist eine Planflächen-Drehdichtung Gegenstand der Erfindung, die ein im wesentlichen kreisförmiges Dichtelement aufweist, das einen radialen Mittelpunkt, einen äußeren Umfang und eine durch die Mitte gehende Bohrung hat, wobei der Umfang und die Bohrung eine erste und eine zweite Oberfläche des Dichtungselementes definieren, die im wesentlichen konzentrisch zueinander liegen und wovon wenigstens eine einen ersten und einen zweiten Radius aufweist, wodurch diese eine Oberfläche exzentrisch ist.In addition, a flat face rotary seal is the subject matter of the invention, which has a substantially circular sealing element having a radial center, a has an outer circumference and a bore going through the center, the circumference and the bore having first and one define second surfaces of the sealing element which are substantially concentric with one another and of which at least one has a first and a second radius, whereby that one surface is eccentric.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigenFurther features of the invention emerge from the following description in conjunction with the drawings. Show it

Fig. 1 einen nicht zusammenhängenden Axialschnitt durch das Einlaß- und das Auslaßende einer umlaufenden Maschine, speziell eines Gaskompressors, an dem die neuartigen Dichtungs-Befestigungsanordnungen Anwendung finden,1 shows a non-contiguous axial section through the inlet and outlet ends of a rotating machine, specifically a gas compressor to which the novel seal mounting arrangements are used,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2, der Fig. 1.FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG. 1.

Wie in den Fig. gezeigt, enthält eine Maschine 10, von der nur ein Teil dargestellt ist, z.B. ein Gaskompressor im wesentlichen gleich dem in US-PS 3 826 587, 30. JuliAs shown in the figures, an engine 10, only part of which is shown, includes, for example, a gas compressor in the essentially the same as that disclosed in U.S. Patent 3,826,587 issued July 30

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beschriebenen Zentrifugal-Gaskompressor, eine Laufradwelle 12, die innerhalb eines nicht gezeigten Gehäuses zur Erzeugung verdichteten Gases drehbar ist. Dichtungselemente sind in der Maschine sowohl am Einlaß- als auch am Auslaßende angeordnet. Die Dichtungsanordnungen sind in Pig. I teilweise gezeigt.centrifugal gas compressor described, an impeller shaft 12, which is rotatable within a housing, not shown, for generating compressed gas. Sealing elements are in of the machine located at both the inlet and outlet ends. The seal arrangements are in Pig. I partially shown.

Die neuartigen Dichtungs-Befestigungsanordnungen 14, l4^f enthalten Dichtungs-Befestigungen 16, 16', die auf der Laufradwelle 12 sitzen. Durch nicht gezeigte Mittel drehen sich die Dichtungs-Befestigungsanordnungen 14, 14' mit der Laufradwelle 12.The novel seal fastening arrangements 14, 14 ^f contain seal fastenings 16, 16 ′ that sit on the impeller shaft 12. By means not shown, the seal mounting assemblies 14, 14 ′ rotate with the impeller shaft 12.

Jede der Befestigungen ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 18, 20 ausgebildet, mit der die drehbare Endflächendichtung 22 gemäß der Erfindung in Eingriff steht,bzw. in die diese eingesetzt ist. Sowohl am Einlaßende (links in Fig.l) als auch am Auslaßende (rechts in Fig.l) ist ein feststehendes Dichtungselement 24 mit einem Dichtungshalter 26 , 26' verstiftet, um es gegen Drehung zu sichern.Each of the mountings is formed with an annular recess 18, 20 with which the rotatable end face seal 22 according to the invention is engaged, or. in which these are used is. Both at the inlet end (left in Fig.l) and at the outlet end (right in Fig.l) is a fixed sealing element 24 pinned to a seal holder 26, 26 'to secure it against rotation.

Die Dichtungs-Befestigungen 16, 16' haben jede eine erste UmfangsflKche 28 und eine Ringschulter JO, die einen Ringvorsprung 32 bildet, wobei letztere eine mit dem Umfang ^4 der eingesetzten neuartigen Dichtung 22 zusammenarbeitende Fläche bildet. Diese Fläche des Ringvorsprungs 32 ist ebenso unrund wie der Umfang ^4 der Dichtung 22.The seal fasteners 16, 16 'each have a first one Circumferential surface 28 and an annular shoulder JO, which has an annular projection 32, with the latter one with the circumference ^ 4 the inserted novel seal 22 forms cooperating surface. This area of the ring projection 32 is also out of round like the circumference ^ 4 of the seal 22.

Wie aus Fig. 2 deutlicher zu erkennen ist, weist die Dichtung 22 in der Mitte eine Bohrung zur Aufnahme der LaufradwelleAs can be seen more clearly from FIG. 2, the seal 22 has a bore in the middle for receiving the impeller shaft

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und zueinander parallele Endflächen 36, 36' (Pig.l) auf und ihr äußerer Umfang 34 hat einen ersten, größeren Radius 38 und einen zweiten, kleineren Radius 40. Beide Radien sind an drei, gleichabständig am Umfang 34 verteilten Stellen von Erhebungen der Dichtung 22 zu finden und die Dichtungs-Befestigung l6 (oder l6') hat eine Mehrzahl von Wölbungen 38' , deren jede einen etwas größeren Radius hat^ als die Radien 38 der Dichtung sind, sowie dazwischenliegende gestreckte Flächen 4o' von etwas größerem Radius als dem an der Dichtung 22 zwischen den Stellen der Erhebungen, wobei die Dichtung und die Befestigung einen verschiebbaren Eingriff bewirken können. Bei Drehung der Laufradwelle 12 drehen sich auch die Dichtungs-Befestigungen 16, 16' und erfassen die Dichtungen 22, um sie mit sich zu drehen. Die Radien der gestreckten Flächen 4o' sind kleiner (kürzer) als die Radien 38 der Dichtung. Dementsprechend schließen die gestreckten Flächen der Befestigungen 16, 16' auf die Abschnitte der Dichtung mit dem Radius 38 auf, erfassen sie und nehmen die Dichtungen bei der Drehung mit. Aufgrund dieser Lehre zum technischen Handeln ist es nicht mehr nötig, Löcher, Schlitze usw. in die Endflächen 36, 36' der drehbaren Dichtungen 22 oder in die Dichtungs-Befestigungen 16, l6^f zu bohren, um die gemeinsame Drehung mit der Laufradwelle zu bewirken.and mutually parallel end surfaces 36, 36 '(Pig. 1) and their outer circumference 34 has a first, larger radius 38 and a second, smaller radius 40. Both radii are at three equally spaced points on the circumference 34 of elevations of the seal 22 and the seal attachment 16 (or 16 ') has a plurality of bulges 38', each of which has a slightly larger radius than the radii 38 of the seal, and intermediate elongated surfaces 40 'of slightly larger radius than that on the seal 22 between the locations of the elevations, wherein the seal and the fastening can effect a sliding engagement. As the impeller shaft 12 rotates, the seal mountings 16, 16 'also rotate and engage the seals 22 to rotate with them. The radii of the elongated surfaces 40 'are smaller (shorter) than the radii 38 of the seal. Accordingly, the elongated surfaces of the fastenings 16, 16 'catch up with the sections of the seal with the radius 38, grip them and entrain the seals as they rotate. Due to this technical teaching, it is no longer necessary, holes, to cause the slots etc. in the end surfaces 36, 36 'of the rotary seals 22 or in the sealing fasteners 16 to drill l6 ^f about the common rotation with the impeller shaft .

Da keine der Endflächen der drehbaren Dichtungen 22 unterbrochen ist, kann irgendeine, und zwar jede davon, zur Planflächendichtung herangezogen werden. So kann, aus welchem Grund auch immer eine Beschädigung oder ein Fehler an einer eben in Benutzung stehenden Dichtungsfläche 36 oder 36' auftritt, allein aufgrund einer Entnahme der Dichtung 22 undSince none of the end faces of the rotatable seals 22 is interrupted, any one of them can be used for Planar sealing can be used. So for whatever reason there may be damage or a bug a sealing surface 36 or 36 'that is in use occurs, solely due to removal of the seal 22 and

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und ihres Ende gegen Ende vertauschten Wiedereinbaues in die Maschine 10 die zweite, bisher noch nicht benützte Fläche J56 oder J56^! der Dichtung 22 nunmehr die Dichtfunktion übernehmen. Diese Möglichkeit gibt der neuartigen Dichtung 22 eine doppelte Lebensdauer, einen hundertprozentigen Zuwachs im Gebrauchswert.and their end-to-end replacement in the machine 10 swapped the second, not yet used area J56 or J56 ^! the seal 22 now take over the sealing function. This possibility gives the new type of seal 22 double the service life, a hundred percent increase in utility value.

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Claims

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PATENT CLAIMS

Diehtungs-mounting arrangement for a rotary seal comprising a rotatable seal mount, a rotatable seal having an approximately circular shape, a radial center, an outer circumference, mutually parallel end surfaces and a central bore, the circumference and the bore being first and second, approximately, respectively with the first concentric surface of the seal and the attachment having surfaces for receiving and engaging the seal and the engagement between the attachment and the seal being slidable and the attachment having at least one surface cooperating with a surface of the seal, characterized in that said a surface (34) of the seal has a first and a second radius and therefore an eccentricity such that said one surface (32) of the attachment is a distance from the radial center of the seal which is an intermediate value between said first and second radii it's so that upon rotation of the fastening (16) one of its surfaces (32) causes contact with the one surface (34) of the rotatable seal (22) and that the one surface (32) of the fastening (16) and the one surface (34) of the seal (22) form between them at least one arcuate, continuous cavity, which with both end faces (36 and 36 ¹ ) in

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Connected long, and that a stationary seal (24) rests against the rotatable seal (22), namely as follows that a flat surface of the continuous seal (24) with one of the end faces of the rotatable seal (22) forms a flat face seal.

2. Seal fastening arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the central bore in the rotatable seal (22) is circular for receiving a shaft (12) or the like is that the one surface (34) of the rotatable seal (22), the eccentricity has, the said circumference of the seal (22) and that the attachment (16) is a substantially circular recess (20) into which the rotatable seal (22) is inserted, and that said one Surface (32) of the attachment (16, 16 ') forms a surface of the recess (20).

3 · Gasket fastening arrangement according to claim 1, characterized in characterized in that the circumference (34) of the rotatable seal (22) has a plurality of arcuate projections, each of which has an apex a first radius (38) that the recess of the Fastening has a plurality of arcuate bulges, each of which has a radius (38 '), which is complementary to the first radius (38), but slightly larger than this.

4. seal fastening arrangement according to claim 3 »thereby characterized in that the rotatable seal (22) has elongated sections between the elevations

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the second radius (4o), da3 the recess the fastening has elongated sections between the arches that these elongated sections have a radius (4o ') which is complementary to the second radius (40), but slightly larger than this.

5. seal fastening arrangement according to claim 3 * thereby characterized in that the rotatable seal (22) has three of the elevations and that the recess has three which has bulges.

6. seal fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the rotatable seal (22) the first radius (j} 8) to three on the circumference in the same Has spaced-apart places.

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