DE2558463C2

DE2558463C2 - Seal retainer assembly

Info

Publication number: DE2558463C2
Application number: DE2558463A
Authority: DE
Inventors: Hanns Easton Pa. Hornschuch
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1984-04-12
Also published as: JPS5189058A; AU8704175A; FR2296134B1; NL7514290A; ZA757358B; NL178905B; CA1027986A; FR2296134A1; GB1494959A; IT1050349B; JPS608378B2; NL178905C; DE2558463A1; BE837036A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungs-Halterungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a seal holder arrangement according to the preamble of claim 1.

Derartige bekannte Dichtungs-Halterungseinrichtungen dienen zur Anbringung von mechanischen Trockenflächen-Dichtungen, bei denen sich das Dichtungselement gemeinsam mit der Halterungsanordnung dreht.Such known seal holding devices are used to attach mechanical dry surface seals, in which the sealing element rotates together with the mounting arrangement.

Nach dem Stand der Technik ist es üblich, zur Befestigung der Dichtung radiale oder axiale Löcher in die Dichtung und die Dichtungshalterung oder das hierfür vorgesehene Gehäuse zu bohren, in die zur Festlegung Paßstifte einsetzbar sind. Diese Maßnahme dient dazu, die Dichtung zur gemeinsamen Drehung mit der Dichtungshalterung festzulegen, wobei die drehbare Dichtung mit einer gegenüberliegend angeordneten feststehenden Dichtung eine gemeinsame Dichtfläche bildet. Problematisch ist es bei dieser bekannten Ausführung, daß es notwendig ist, die einander zugeordneten Löcher für die Paßstifte sehr genau anzubringen und auszurichten und beim Zusammenbau die Paßstifte mit sehr geringen Toleranzen einzusetzen. Notwendigerweise wird bei dieser Ausgestaltung wenigstens eine Fläche der Dichtung als Dichtungsfläche dann unbrauchbar, wenn ein axialer Paßstift ein Loch in einer Stirnfläche der Dichtung eingesetzt ist.According to the prior art, it is common to attach the seal to radial or axial holes in to drill the seal and the seal holder or the housing provided for this purpose into the for Establishing dowel pins can be used. This measure serves to ensure that the seal can rotate together with it to set the seal holder, the rotatable seal with an oppositely arranged stationary seal forms a common sealing surface. It is problematic with this known one Execution that it is necessary to very precisely the associated holes for the dowel pins to attach and align and use the dowel pins with very small tolerances during assembly. In this embodiment, at least one surface of the seal is necessary as a sealing surface unusable when an axial dowel pin is inserted into a hole in an end face of the seal.

Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß in jüngster Zeit für die drehbaren Dichtungen Sintermaterialien, wie Titan, Wolframkarbid usw. eingesetzt werden, deren Lagereigenschaften zwar vorzüglich sind, die jedoch eine hohe Empfindlichkeit gegen Kerbstellen aufweisen, welche durch Bohrungen, Ausnehmungen und ähnliches zur Befestigung an einer drehbaren Dichtungshalterung vorgesehen werden, um die Dichtung mittels Spannstiften oder ähnlichen Befestigungselementen an der Halterung zu befestigen. Derartige Unstetigkeiten im Sintermaterial erzeugen nämlich bei Beanspruchung Spannungsspitzen, die zur Zerstörung führen können.Another problem arises from the fact that recently sintered materials, such as titanium, tungsten carbide, etc. are used, but their storage properties are excellent which, however, have a high sensitivity to notches caused by bores, recesses and the like can be provided for attachment to a rotatable seal holder to to attach the seal to the bracket using dowel pins or similar fasteners. Such discontinuities in the sintered material generate stress peaks that lead to Can lead to destruction.

In der FR-PS 13 75 978 ist eine Wellendichtung beschrieben, bei der eine drehbare Dichtung vorgesehen ist, die mit Bolzen an einem Lagerblock befestigt ist. Wenn eine derartige Drehrichtung aus einem zerbrechlichen Material hergestellt werden soll, ergeben sich die vorstehend erläuterten Probleme. Im einzelnen ist in dieser französischen Patentschrift eine Dichtungsanordnung beschrieben, in der eine drehbare Dichtung mittels Bolzen an einem Lagerblock befestigt ist. DieseIn FR-PS 13 75 978 a shaft seal is described in which a rotatable seal is provided which is fastened to a bearing block with bolts. If such a direction of rotation from a fragile Material is to be produced, the problems discussed above arise. In particular, in this French patent describes a sealing arrangement in which a rotatable seal by means of Bolt is attached to a bearing block. These

drehbare Dichtung stützt sich abdichtend an einer feststehenden Dichtung ab, die ihrerseits elastisch axial gegen die Drehdichtung vorgespannt in einem Haltekäfig montiert und gegen Drehung durch einen ellipsenförmigen Umfang festgelegt istrotatable seal is sealingly supported on a stationary seal, which in turn is axially elastic Pre-tensioned against the rotary seal mounted in a retaining cage and against rotation by an elliptical one Scope is set

Ferner ist aus der US-PS 38 26 5<?7 eine Zentrifugal-Gaskompressor-Einheit bekannt, in welcher die Laufräder dadurch auf der Laufradachse gegen Verdrehung gehalten sind, daß sowohl der Außendurchmesscr der Laufradwelle als auch der in der Form angepaßte Innendurchmesser des jeweiligen Laufrades nicht-kreisförmig ausgebildet sind, beispielsweise nach Art eines Kreisdreiecks mit abgerundeten Ecken.Furthermore, from US-PS 38 26 5 <? 7 a centrifugal gas compressor unit known, in which the impellers thereby prevent rotation on the impeller axis are kept that both the outer diameter of Impeller shaft as well as the shape-adapted inner diameter of the respective impeller non-circular are formed, for example in the manner of a circular triangle with rounded corners.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dichtungs-Halterungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, mit welcher drehbare Dichtungen aus zerbrechlichem Material ohne Schwächung an der Üichtungshalterung befestigt werden können.The object underlying the invention is to provide a seal holder arrangement of the im To create the preamble of claim 1 mentioned type, with which rotatable seals made of fragile Material can be attached to the seal holder without weakening.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird überdies der Vorteil erreicht, daß die Dichtungen nach Abnutzung ihrer einen Gleitfläche umgedreht und erneut verwendet werden können, da keine der beiden Stirnflächen der Dichtung durch Befestigungslöcher, Ausnehmungen oder ähnliches geschwächt ist. Auf die e Weise läßt sich die doppelte Lebensdauer der Dichtungen erzielen.This inventive design also has the advantage that the seals after Wear their one sliding surface upside down and can be used again as neither of the two End faces of the seal is weakened by fastening holes, recesses or the like. On the e In this way, double the service life of the seals can be achieved.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dichtungs-Halterungsanordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Particularly preferred configurations of the seal holder arrangement according to the invention are shown in FIG characterized the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigtThe invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing; it shows

F i g. 1 einen nicht zusammenhängenden Axialschnitt durch das Einlaß- und das Auslaßende einer umlaufenden Maschine, speziell eines Gaskompressors, an dem die Dichtungs-Halterungsanordnungen Anwendung finden; undF i g. 1 shows a non-contiguous axial section through the inlet and outlet ends of a circumferential Machine, specifically a gas compressor, to which the seal retainer assemblies are used; and

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

Wie in der Zeichnung gezeigt, enthält eine Maschine 10, von der nur ein Teil dargestellt ist, z. B. ein Gaskompressor im wesentlichen gleich dem in US-PS 38 26 587 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 F i g. 1 teilweise gezeigt.As shown in the drawing, a machine 10, only part of which is shown, includes e.g. B. a Gas compressor essentially the same as the centrifugal gas compressor described in US-PS 38 26 587, an impeller shaft 12 which is rotatable within a housing, not shown, for generating compressed gas is. Sealing elements are located in the machine at both the inlet and outlet ends. the Sealing arrangements are shown in FIG. 1 partially shown.

Die neuartigen Dichtungs-Halterungsanordnungen 14,14' enthalten Dichtungs-Halterungen 16,16', die auf der Laufradwelle 12 sitzen. Durch nicht gezeigte Mittel drehen sich die Dichtungs-Halterungsanordnungen 14, 14' mit der Laufradwelle 12.The novel seal holder assemblies 14,14 'contain seal holders 16,16', which on the impeller shaft 12 sit. By means not shown, the seal retainer assemblies 14 rotate, 14 'with the impeller shaft 12.

Jede der Halterungen ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 18, 20 ausgebildet, mit der die drehbare Dichtung 22 in Eingriff steht bzw. in die diese eingesetzt ist. Sowohl am Einlaßende (links in Fi g. 1) als auch am Auslaßende (rechts in Fig. 1) ist eine feststehende Dichtung 24 mit einer Dichtungshalterung 26, 26' verstiftet um sie gegen Drehung zu sichern.Each of the brackets is formed with an annular recess 18, 20 with which the rotatable Seal 22 is engaged or in which it is inserted. Both at the inlet end (left in Fig. 1) and at Outlet end (right in Fig. 1) is a stationary seal 24 with a seal holder 26, 26 ' pinned to prevent rotation.

Die Dichtungs-Halterungen 16,16' hnben jeweils eine erste Umfangsfläche 28 und eine einen Ringvorsprung 32 bildende Ringschulter 30, die eine mit dem Umfang 34 der eingesetzten Dichtung 22 zusammenarbeitende Fläche bildet Diese Fläche des Ringvorsprungs 32 ist ebenso unrund wie der Umfang 34 der Dichtung 22.The seal holders 16, 16 'each have a first circumferential surface 28 and an annular projection 32 forming annular shoulder 30, which is a cooperating with the circumference 34 of the seal 22 inserted This surface of the annular projection 32 is just as non-circular as the circumference 34 of the seal 22.

Wie aus F i g. 2 deutlicher zu erkennen ist weist die Dichtung 22 in der Mitte eine Bohrung zur Aufnahme der Laufradwelle 12 und zueinander parallele Stirnflächen 36,36' (F i g. 1) auf, und ihr äußerer Umfang 34 hat einen ersten, größeren Radius 38 und einen zweiten, kleineren Radius 40. Beide Radien sind an drei, in gleichen Abständen am Umfang 34 verteilten Stellen von Erhebungen vorgesehen und die Dichtungs-Halterung 16 (oder 16') hat eine Vielzahl von Wölbungen 38', deren jede einen etwas größeren Radius hat als die Radien 38 der Dichtung, sowie dazwischenliegende gestreckte Flächen 40' von etwas größerem Radius als an der Dichtung 22 zwischen den Stellen der Erhebungen, wobei die Dichtung 22 und die Halterung verschiebbar in Eingriff stehen. Bei Drehung der Laufradwelle 12 drehen sich auch die Dichtungs-Halterungen 16, 16' und erfassen die Dichtungen 22, um sie mit sich zu drehen. Die Radien der gestreckten Flächen 40' sind kleiner als die Radien 38 der Dichtung. Dementsprechend schließen sich die gestreckten Flächen der Halterungen 16, 16' um die Abschnitte der Dichtung mit dem Radius 38, erfassen sie und nehmen die Dichtungen bei Drehung mit. Dadurch ist es nicht mehr nötig, Löcher, Schlitze usw. in den Stirnflächen 36, 36' der drehbaren Dichtungen 22 oder in den Dichtungs-Halterungen 16, 16' vorzusehen, um die gemeinsame Drehung mit der Laufradwelle zu bewirken. As shown in FIG. 2 can be seen more clearly, the seal 22 has a hole in the middle for receiving it of the impeller shaft 12 and mutually parallel end faces 36,36 '(FIG. 1), and their outer circumference 34 has a first, larger radius 38 and a second, smaller radius 40. Both radii are at three, in equal distances on the circumference 34 distributed points of elevations provided and the seal holder 16 (or 16 ') has a plurality of bulges 38', each of which has a slightly larger radius than that Radii 38 of the seal, as well as intermediate elongated surfaces 40 'of slightly larger radius than on the seal 22 between the points of the elevations, the seal 22 and the holder are slidably engaged. As the impeller shaft 12 rotates, the seal retainers also rotate 16, 16 'and engage the seals 22 to rotate with them. The radii of the stretched surfaces 40 'are smaller than the radii 38 of the seal. The stretched surfaces close accordingly of the brackets 16, 16 'around the sections of the seal with the radius 38, grasp them and take them the seals when rotating with. As a result, it is no longer necessary to make holes, slots, etc. in the end faces 36, 36 'of the rotatable seals 22 or in the seal holders 16, 16' to provide the to cause common rotation with the impeller shaft.

Da keine der Stirnflächen der drehbaren Dichtungen 22 unterbrochen ist, können beide zur Planflächendichtung benutzt werden. So kann, aus welchem Grund auch immer eine Beschädigung oder ein Fehler an einer eben in Benutzung stehenden Stirnfläche 36 oder 36' auftritt, allein durch Ausbauen der Dichtung 22 und umgedrehten Wiedereinbau in die Maschine 10 die zweite, bisher noch nicht benützte Stirnfläche 36 oder 36' der Dichtung 22 nunmehr die Dichtfunktion übernehmen. Diese Möglichkeit gibt der Dichtung 22 die doppelte Lebensdauer.Since none of the end faces of the rotatable seals 22 is interrupted, both can be used for planar sealing to be used. So, for whatever reason, damage or a fault in one can be in use end face 36 or 36 'occurs, solely by removing the seal 22 and reversing it Reinstallation in the machine 10, the second, not yet used end face 36 or 36 'of the seal 22 now take over the sealing function. This possibility gives the seal 22 twice as much Lifespan.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Seal holder assembly (14, 14 ') for a rotary seal, with a rotatable seal holder (16, 16 ') and a rotatable seal (22) with an approximately circular shape, parallel to each other End faces (36, 36 ') and a central bore, the circumference (34) of the rotatable Seal (22) and the bore a first and a second surface approximately concentric with the first the rotatable seal (22) and the seal holder (16,16 ') surfaces (28,32) for Receiving and for engagement with the rotatable seal (22) and the engagement between the Seal holder (16, 16 ') and the rotatable seal (22) is slidable, and also the Seal holder (16, 16 '; at least one with a surface (34) of the rotatable seal (22) cooperating surface (32), thereby characterized in that the rotatable seal (22) is made of a fragile material such as a sintered metal or the like a surface (34) of the rotatable seal (22) having first (38) and second radii (40) and thus has an eccentricity that also the one Surface (32) of the seal holder (16,16 ') from the radial center of the rotatable seal (22) in a distance is arranged which is an intermediate value between the first and second radii (38,40), so that upon rotation of the seal holder (16, 16 ') one of its surfaces (32) is in contact with it the one surface (34) of the rotatable seal (22) and the one surface (32) of the Seal holder (16, 16 ') and one surface (34) of the rotatable seal (22) between them Form at least one arcuate, continuous cavity, which is connected to the two end faces (36, 36 ') is in connection that a fixed seal (24) is also provided and on the rotatable seal (22) anlkgt such that a flat surface of the stationary seal (24) with a of the end faces (36 ') of the rotatable seal (22) forms a flat surface seal, and that the End faces (36, 36 ') are designed identically, so that both end faces (36, 36') for sealing flat surfaces can be arranged with the flat surface of the stationary seal (24).

2. Seal holder arrangement according to claim 1, characterized in that the central Circular bore in the rotatable seal (22) for receiving a shaft (12) or the like is designed that the seal holder (16, 16 ') has a substantially circular recess (18, 20) into which the rotatable seal (22) is inserted, and that one surface (32) of the seal holders (16, 16 ') forms a surface of the recess (18, 20).

3. Seal holder arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Surface (34) of the rotatable seal (22) has a plurality of arcuate elevations, each of which has an apex with the first radius (38), and that the recess of the seal holders (16, 16 ') has a plurality of arcuate bulges (38'), each of which has a b5 Has a radius that is complementary to the first radius (38), but slightly larger than this.

4. seal holder assembly according to claim 3, characterized in that the rotatable The seal (22) has elongated sections with the second radius (40) between the elevations, that the recess (18, 20) of the seal holder elongated sections between the bulges and that these elongated sections (40 ') have a radius which is complementary to the second radius (40), but slightly larger than this

5. Seal-Halterurigsanordnung according to claim or 4, characterized in that the rotatable seal (22) has three elevations and the Recess (18, 20) has three bulges

6. seal holder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the rotatable seal (22) the first radius (38) to three on the circumference in the same Has spaced-apart places