DE2714284A1

DE2714284A1 - Dual-action slide ring seal - comprising main and closed subsidiary seals, is connected with tank supplying liquid lubricant at controlled rate

Info

Publication number: DE2714284A1
Application number: DE19772714284
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Grad Nothacker
Original assignee: FLEXIBOX GmbH
Current assignee: FLEXIBOX GmbH
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2714284B2; DE2714284C3

Abstract

Dual-action slide ring seal comprises a main seal and a closed subsidiary seal which is lubricated by a liq. supplied from a container. The space between both slide ring seals is partitioned by a throttle. That space nearest the main seal is connected via a (pipe)line with the gas-filled part of the container whilst the liq.-filled part of the same is connected via and inlet and a return line with a space nearest the subsidiary seal. Upstream of the throttle there is an annular disc of PTFE, with elastically adjustable flange.

Description

"Doppeltwirkende Gleitringdichtung mit Haupt- "Double-acting mechanical seal with main

dichtung und geschlossener Zusatzdichtung" Die Erfindung bezieht sich auf eine doppeltwirkende Gleitringe dichtung mit zwei Gleitringpaaren. Das eine Gleitringpaar gehört einer Hauptdichtung an, wogegen das andere Gleitringpaar einer Zusatzdichtung angehört. Beide Gleitringpaare sind beim Einsatz der doppeltwirkenden Gleitringdichtung geschlossen. seal and closed additional seal "The invention relates relies on a double-acting mechanical seal with two pairs of mechanical rings. That one pair of sliding rings belongs to a main seal, while the other pair of sliding rings belongs to an additional seal. Both pairs of sliding rings are when using the double-acting Mechanical seal closed.

Die Hauptdichtung, die als innere Dichtung bezeichnet werden kann, ist dem abzudichtenden Medium zugekehrt und die Zusatzdichtung ist als äußere Dichtung wirksam. Is Raum zwischen den beiden Gleitringdichtungen wird mit einer Flüssigkeit gesperrt, die sich dem abzudichtenden Medium gegenüber neutral verhält, zugleich aber gut schaierend wirksam ist. Auf diese Weise wird für gute Schmierung der Gleitringe gesorgt. Um die Reibungswärine abzuführen, wird die Sperrflüssigkeit meist noch zirkuliert.The main seal, which can be called the inner seal, is facing the medium to be sealed and the additional seal is as an outer seal effective. The space between the two mechanical seals is filled with a liquid blocked, which behaves neutrally towards the medium to be sealed, at the same time but is well-shining effective. This will ensure good lubrication of the slip rings taken care of. In order to dissipate the frictional heat, the barrier fluid is usually still used circulates.

Die Zusatzdichtung stellt eine Sicherheitsdichtung dar, welche bei Leckage der Hauptdichtung die gesamte Abdichtung des abzudichtenden Mediums übernehmen soll.The additional seal represents a safety seal, which at Leakage of the main seal takes over the entire sealing of the medium to be sealed target.

Die bekannten doppeltwirkenden Gleitringdichtungen der angegebenen Art erfordern einen hohen Aufwand an Bauteilen und Kosten für die erforderlichen Zusatzeinrichtungen, wie Druckerzeuger, Kühler, Sammelbehälter, Rohrleitungen und Armaturen für den Sperrflüssigkeits-Kreislauf Hinzu kommt der laufende Kühlmittelbedarf und die Notwendigkeit, Kontrollorgane zur Überwachung der einwandfreien Funktion des Sperrflüssigkeits bzw. Kühlmittelkreislaufs vorzusehen. Abgesehen von dem hohen Aufwand für die Zusatzeinrichtungen ergibt sich ein weiterer Nachteil dadurch, daß der Druck der Sperrflüssigkeit höher liegen muß als der Druck des abzudichtenden Mediums. Infolgedessen unterliegt das Gleitringpaar der Zusatzdichtung einem höheren Verschleiß als das Gleitringpaar der Hauptdichtung. Die Zusatzdichtung weist außerdem wegen des großen Differenzdruckes eine größere Leckagemenge auf als die Hauptdichtung.The known double-acting mechanical seals of the specified Art require a high expenditure of components and costs for the necessary Additional equipment such as pressure generators, coolers, collecting tanks, pipes and Fittings for the barrier liquid circuit In addition, there is the ongoing need for coolant and the need for control bodies to monitor correct functioning of the barrier liquid or coolant circuit. Except for the high one Expenditure for the additional equipment results in a further disadvantage in that the pressure of the barrier fluid must be higher than the pressure of the one to be sealed Medium. As a result, the pair of sliding rings of the additional seal is subject to a higher one Wear than the pair of sliding rings of the main seal. The additional seal also has due to the large differential pressure, a greater amount of leakage than the main seal.

Würden doppeltwirkende Gleitringdichtungen mit Haupt- und Zusatzdichtung und Sperrflüssigkeit ohne höheren Druck verwendet und wäre die Zusatzdichtung so ausgelegt, daß sie bei Undichtwerden der Hauptdichtung das abzudichtende Medium mit seinem vollen Druck abdichten kann, dann besteht die Gefahr - wenn beispielsweise das abzudichtende Medium ein leicht siedendes Produkt ist - daß das die Hauptdichtung durchtretende Medium sich im Raum zwischen Haupt- und Zusatzdichtung entspannt und die Sperrflüssigkeit vom Gleitringpaar der Zusatzdichtung verdrängt. Infolgedessen würde die erforderliche Schmierung der Gleitringe der Zusatzdichtung unterbunden. Dies würde sich in einer raschen Zerstörung der Gleitflächen dieser Gleitringe auswirken. Daher wäre die Funktionsfähigkeit der Reservedichtung gerade dann, wenn sie als Sicherheitsdichtung wirksam werden soll, überhaupt in Frage gestellt.Would double-acting mechanical seals with main and additional seals and barrier fluid is used without higher pressure and the additional seal would be like that designed so that if the main seal leaks, it is the medium to be sealed can seal with its full pressure, then there is a risk - if, for example the medium to be sealed is a low-boiling product - that this is the main seal The medium that passes through relaxes in the space between the main and additional seals and the barrier fluid is displaced by the pair of sliding rings of the additional seal. Consequently the required lubrication of the sliding rings of the additional seal would be prevented. This would result in rapid destruction of the sliding surfaces of these sliding rings. Therefore, the functionality of the reserve seal would be just when they are Safety seal should be effective at all.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine doppeltwirkende Gleitringdichtung init Haupt- und Zusatzdichtung und Sperrflüssigkeit zur Schmierung der Gleitringe der Zusatzdichtung derart auszubilden, daß zum einen der hohe Aufwand für die Zusatzeinrichtungen weitgehend in Fortfall kommt und daß die Funktionsfähigkeit der Zusatzdichtung auch dann gewährleistet wird, wenn die Hauptdichtung ausfällt.The invention is based on the object of a double-acting mechanical seal init main and additional seal and barrier fluid for lubrication to design the sliding rings of the additional seal in such a way that, on the one hand, the high cost for the additional equipment is largely eliminated and that the functionality the additional seal is guaranteed even if the main seal fails.

Zur Lösung der aufgezeigten Aufgabe wird ausgegangen von einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung mit Hauptdichtung und geschlossener Zusatzdichtung, die mittels Flüssigkeit aus einem Vorlagebehälter geschmiert wird. An einer solchen Gleitringdichtung besteht die Erfindung darin, daß der Raum zwischen den beiden Gleitringdichtungen durch eine Drossel getrennt ist und daß der der Hauptdichtung zugekehrte Saininelrauin über eine Leitung an den Gasraum des Vorlagebehälters angeschlossen ist, wogegen dessen Flüssigkeitsrauin über einen Zulauf und einen Rücklauf mit der der Zusatzdichtung zugekehrten Kammer in Verbindung steht. Dabei wird die Flüssigkeit in der Kammer bei normalem Betrieb vorteilhafterweise unter einem Druck gehalten, der mit dem Druck der Umgebungsluft übereinstimmt oder nur wenig darüber liegt.To solve the problem shown, a double-acting one is assumed Mechanical seal with main seal and closed additional seal, which by means of Liquid from a storage container is lubricated. On such a mechanical seal the invention is that the space between the two mechanical seals is separated by a throttle and that the Saininelrauin facing the main seal is connected via a line to the gas space of the storage container, whereas its liquid roughness via an inlet and a return with that of the additional seal facing chamber is in communication. This causes the liquid in the chamber during normal operation advantageously kept under a pressure that corresponds to the The pressure of the ambient air corresponds to or is only slightly higher.

In konstruktiver Hinsicht wird der Sammelraum relativ groß bemessen und die vom Sammelraum zum Gasraum des Vorlagebehälters führende Leitung wird verhältnismäßig weit gehalten.From a structural point of view, the collecting space is relatively large and the line leading from the collecting space to the gas space of the storage container becomes proportionate held wide.

Die durch die Erfindung erhaltene doppeltwirkende Gleitringdichtung ist relativ einfach im Aufbau. Im Normalbetrieb werden die Gleitringe der Zusatzdichtung nur mit geringem Druck belastet.The double-acting mechanical seal obtained by the invention is relatively simple in structure. In normal operation, the sliding rings of the additional seal loaded only with low pressure.

Außerdem werden sie dauernd von Sperrflüssigkeit umgeben, und zwar auch dann, wenn die Hauptdichtung undicht wird. Es wird somit die Schmierung der Gleitringe der Zusatzdichtung auch dann gewährleistet, wenn die Hauptdichtung übermäßig leckt. Selbst wenn ein leicht siedendes Produkt durch die Hauptdichtung abzudichten ist, wird bei Leckage der Hauptdichtung die Funktionsfähigkeit der Zusatzdichtung nicht beeinträchtigt. Zwar wird das durch die undichte Hauptdichtung tretende Produkt im Sammeiraum bei großer Volumenänderung in die Gasphase übergehen, doch gelangt dieses Gas nicht unmittelbar an die Zusatzdichtung, so daß es hier auch nicht die Sperrflüssigkeit verdrängen kann. Das Gas wird vielmehr über die weite Leitung vom Sammeiraum zum Vorlagebehälter geleitet und drückt nun mit seinem eigenen Druck auf die Sperrflüssigkeit im Vorlagebehälter. Somit wird die Sperrflüssigkeit unter den gleichen Druck wie die Leckage gesetzt. Sie wird aber nicht durch die Leckage der Hauptdichtung von der Zusatzdichtung verdrängt. Daher bleibt die Schmierung der Zusatzdichtung auch dann erhalten, wenn die Hauptdichtung undicht wird. In diesem Fall vermag die Zusatzdichtung ohne weiteres die Funktion der Hauptdichtung zu übernehmen. Wenn dafür gesorgt wird, daß im Vorlagebehälter Leckmedium nur in Gasform vorhanden ist, dann kann sich dieses Gas allenfalls bis zur Sättigung mit der Sperrflüssigkeit mischen.In addition, they are constantly surrounded by sealing liquid, namely even if the main seal leaks. It is thus the lubrication of the The slip rings of the auxiliary seal are guaranteed even if the main seal is excessive licks. Even if a low-boiling product has to be sealed by the main seal is, if the main seal leaks, it will not function properly the Additional seal not affected. This is due to the leaky main seal emerging product in the collecting space pass into the gas phase in the event of a large change in volume, but this gas does not get directly to the additional seal, so that it is here also cannot displace the sealing liquid. Rather, the gas is on the wide line passed from the collecting space to the storage container and now presses with his own pressure on the sealing liquid in the storage tank. Thus, the barrier fluid becomes put under the same pressure as the leak. But it is not through the Leakage of the main seal displaced by the additional seal. Therefore, the lubrication remains the additional seal is retained even if the main seal leaks. In this In this case, the additional seal can easily take over the function of the main seal. If it is ensured that leakage medium is only present in gaseous form in the storage tank is, then this gas can at most up to saturation with the barrier liquid Mix.

Es wird somit vor der Zusatzdichtung immer eine Flüssigkeit anstehen, die sehr viel leichter abzudichten ist als das Leckagemedium.There will always be a liquid in front of the additional seal, which is much easier to seal than the leakage medium.

Damit die in den Vorlagebehälter gelangende Leckage hier nur in Gasform vorhanden sein kann, empfiehlt es sich noch, im Vorlagebehälter eine Heizung einzubauen, welche die nach dort gelangende Leckage entsprechend erwärmt.So that the leakage getting into the storage tank is only in gaseous form here may be present, it is recommended to install a heater in the storage tank, which heats the leakage that reaches there accordingly.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.The invention is explained below with reference to the drawing, which illustrates an embodiment.

Die dargestellte doppeltwirkende Gleitringdichtung dient dazu, das Produkt, beispielsweise einen leichten Kohlenwasserstoff, im Innenraum 1 der nicht näher gezeigten Pumpe mit der rotierenden Welle 2 gegenüber der Atmosphäre 3 abzudichten. Die doppeltwirkende Gleitringdichtung weist eine Hauptdichtung mit dem umlaufenden Gleitring 4 und dem mit diesem paarenden, stationären Gegenring 5 und eine Zusatzdichtung mit dem umlaufenden Gleitring 6 und dem mit diesem paarenden, stationären Gegenring 7 auf. Sowohl die Gleitringe der Hauptdichtung als auch die Gleitringe der Zusatzdichtung liegen stets mit ihren Gleitflächen aneinander; ihre Dichtspalte sind also immer geschlossen.The double-acting mechanical seal shown serves to ensure that Product, for example a light hydrocarbon, in the interior 1 of the not to seal the pump shown in more detail with the rotating shaft 2 from the atmosphere 3. The double-acting mechanical seal has a main seal with the rotating one Slip ring 4 and with this paired, stationary counter ring 5 and an additional seal with the rotating slide ring 6 and the stationary counter ring that mates with it 7 on. Both the slide rings of the main seal and the slide rings of the additional seal always lie against one another with their sliding surfaces; so their sealing gaps are always closed.

Der Raum zwischen der Hauptdichtung 4, 5 und der Zusatzdichtung 6, 7 ist durch eine Drossel 8 getrennt. Es wird so ein Sammelraum 9 und eine durch die Drossel 8 von diesem getrennte Kammer 10 gebildet. Der Sammelraum 9 ist mittels einer Leitung 11 mit dem Gasteil 12 eines Vorlagebehälters 13 verbunden. Dieser ist im übrigen über die Leitung 14 mit der Blende 15 an eine nichtgezeigte Fackel angeschlossen. Der untere Teil des Vorlagebehält1ers 13 nimmt Flüssigkeit 16 auf. Diese Flüssigkeit wird so gewählt, daß sie einerseits gut schmierend, anderseits gut verträglich gegenüber dem abzudichtenden Produkt ist.The space between the main seal 4, 5 and the additional seal 6, 7 is separated by a throttle 8. There will be a collecting space 9 and one through the throttle 8 is formed from this separate chamber 10. The collecting space 9 is means a line 11 is connected to the gas part 12 of a storage container 13. This is otherwise via the line 14 with the aperture 15 to a torch, not shown connected. The lower part of the storage container 13 receives liquid 16. This liquid is chosen so that it lubricates well on the one hand, and on the other hand is well tolerated by the product to be sealed.

Aus dem Vorlagebehälter 13 gelangt Sperrflüssigkeit 16 über die Leitung 17 in die Kammer 10. Aus der Kammer 10 kann die Sperrflüssigkeit über die Leitung 18 in den Vorlagebehälter 13 zurückfließen. An dem Gleitringpaar 6, 7 steht somit immer gut schmierende Sperrflüssigkeit. Der Druck innerhalb des Vorlagebehälters 13 stimmt etwa mit dem Druck der Atmosphäre 3 überein oder liegt nur wenig darüber. Aufgrund der Thermosiphonwirkung ergibt sich ein dauernder Umlauf der Sperrflüssigkeit. Dieser Sperrflüssigkeitsumlauf kann gegebenenfalls auch durch eine zusätzliche kleine Pumpe noch gesteigert werden.Barrier liquid 16 passes from the storage container 13 via the line 17 into the chamber 10. From the chamber 10, the barrier fluid can be passed through the line 18 flow back into the storage container 13. There is thus on the pair of sliding rings 6, 7 always well-lubricating sealing liquid. The pressure inside the receiver 13 roughly corresponds to the pressure of atmosphere 3 or is only slightly higher. Due to the thermosiphon effect, the barrier fluid circulates continuously. This barrier fluid circuit can optionally also be provided with an additional small Pump can be increased.

Bei einem etwaigen Undichtwerden der Hauptdichtung 4, 5 gelangt die Leckage in den Sammelraum 9. Ist das abzudichtende Medium eine leicht siedende Flüssigkeit, dann wird die Leckage beim Eintritt in den Saelraum 9 sofort in den Glaszustand übergehen und infolge der erheblichen VolumenvergrUflerung einen beachtlich großen Raum beanspruchen. Deshalb sind der Sammelraum 9 und die Leitung 11 entsprechend groß bzw. weit bemessen. Der unmittelbare Zutritt zum Gleitringpaar 6, 7 der Reservedichtung ist der Leckage durch die Drossel 8 versperrt. Die Leckage wird daher in den Gasteil 12 des Vorlagebehälters 13 eintreten und bewirken, daß auf der Sperrflüssigkeit in der Kammer 10 der gleiche Druck lastet, mit dem sie selbst behaftet ist. Auf keinen Fall wird sie aber die die Gleitringe 6, 7 schmierende Sperrflüssigkeit von diesen Gleitringen verdrängen.If the main seal 4, 5 leaks, the Leak into the collecting space 9. If the medium to be sealed is a low-boiling liquid, then the leakage is immediately in the glass state when entering the hall 9 and due to the considerable increase in volume a considerable huge Take up space. Therefore, the collecting space 9 and the line 11 are corresponding large or wide. Direct access to the sliding ring pair 6, 7 of the reserve seal the leakage is blocked by the throttle 8. The leakage is therefore in the gas part 12 of the storage container 13 and cause that on the barrier liquid in the chamber 10 is the same pressure that it is subject to. on In no case, however, will it become the barrier fluid of lubricating the sliding rings 6, 7 displace these slip rings.

Durch den einbau einer Heizung in den Vorlagebehälter, welche die nach dort gelangende Leckage erwärmt, kann dafür gesorgt werden, daß im Gasteil 12 die Leckage immer nur in Gasform vorhanden ist. Dieses Gas kann sich dann nur bis zur Sättigung mit der Flüssigkeit 16 vermischen. Infolgedessen wird am Gleitringe paar 6, 7 der Zusatzdichtung immer nur eine Flüssigkeit anstehen, die leichter abzudichten ist als die Leckage.By installing a heater in the storage tank, which the heated after leakage reached there, it can be ensured that in the gas part 12 the leakage is only ever present in gaseous form. This gas can then only Mix with liquid 16 until saturation. As a result, the slip rings pair 6, 7 of the additional seal always have only one liquid that is easier to seal is than the leak.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist noch eine Ringscheibe 19 vor die Drossel 8 geschaltet. Diese Ringscheibe weist gegenüber der einen Stirnseite der Drossel 8 einen ihr zugekehrten Vorsprung auf, mit dem sie fest an der Drossel anliegt. Im übrigen ist sie schwächer gehalten, so daß eine ringförmige Lippe 20 entsteht. Zwischen dieser und der Drossel 8 ist ein Spalt 21 vorhanden. Die Lippe 20 ist federnd nachgiebig. Die Ringscheibe kann beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehen.In the embodiment shown, an annular disk 19 is also present the throttle 8 switched. This annular disk faces one end face the throttle 8 has a projection facing it, with which it is firmly attached to the throttle is present. Otherwise it is kept weaker, so that an annular lip 20 arises. A gap 21 is present between this and the throttle 8. The lip 20 is resilient. The washer can, for example, be made of polytetrafluoroethylene exist.

Wenn die Hauptdichtung undicht wird, dann bewirkt die Leckage das federnde Verstellen der Lippe 20 in Richtung des Pfeiles P, so daß die Lippe sich unter Schließen des Spaltes 21 an die Hülse 22 anlegt und die drosselnde Wirkung der Drossel 8 noch erhöht. Die Drossel selbst kann jede beliebige Ausbildung erfahren, wichtig ist allein, daß sie die hier erforderliche Drosselwirkung hat. Von Vorteil ist es allerdings, wenn sie aus laminarem Graphit gefertigt ist.If the main seal starts to leak, it is the leakage that causes it resilient adjustment of the lip 20 in the direction of arrow P so that the lip is while closing the gap 21 applies to the sleeve 22 and the throttling effect the throttle 8 is still increased. The thrush itself can be trained in any way, The only important thing is that it has the throttling effect required here. Advantageous it is, however, if it is made of laminar graphite.

Claims

Claims Double-acting mechanical seal with main seal and closed additional seal, which by means of liquid from a storage container is lubricated, characterized in that the space between the two mechanical seals (4,5; 6,7) is separated by a throttle (8) and that of the main seal (4,5) facing collecting space (9) via a line (11) to the gas space (12) of the storage container (13) is connected, whereas its liquid space (16) via an inlet (17) and a return (18) with the chamber (10) facing the additional seal (6, 7) communicates.

2. Double-acting mechanical seal according to claim 1, characterized in that that the liquid in the chamber (10) is usually under the pressure of the ambient air or a little above it.

3. Double-acting mechanical seal according to claims 1 and 2, characterized in that the throttle (8) consists of laminar graphite.

4. Double-acting mechanical seal according to one or more of the preceding claims, characterized in that the throttle (8) from the collecting space (9) ago an annular disc (19) with spring-like adjustable, in case of overpressure in the Chamber (10) sealing lip (20) is connected upstream.

5. Double-acting mechanical seal according to claim 4, characterized in that that the annular disc (19) consists of polytetrafluoroethylene.

6. Double-acting mechanical seal according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the storage container (13) a the leakage medium is installed in the form of a gas heater.