DE29704914U1 - Mechanical seal - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur Abdichtung einer rotierenden Welle gegenüber einer Gehäusewand, insbesondere eine einfach zu montierende Gleitringdichtung mit einer stationär angeordneten Rollfaltenbalg-Befederung und -Abdichtung.The invention relates to a mechanical seal for sealing a rotating shaft against a housing wall, in particular an easy-to-install mechanical seal with a stationary roller bellows spring system and seal.
Bekannt sind Gleitringdichtungen, welche zwei axial gegeneinandergedrückte Gleitringe aufweisen, die mit ihren^ Gleitflächen aneinanderliegen und zwischen sich eine Abdichtung bewirken. Einer der Gleitringe wird dabei von einem an der Gehäusewand drehfest angeordneten ersten Gleitringträger gehalten und ist gegenüber der Gehäusewand abgedichtet. Der zweite Gleitring wird von einem mit der Welle rotierenden zweiten Gleitringträger gehalten und ist gegenüber der Welle abgedichtet. Mechanical seals are known which have two sliding rings pressed axially against each other, which lie against each other with their sliding surfaces and create a seal between them. One of the sliding rings is held by a first sliding ring carrier arranged on the housing wall in a rotationally fixed manner and is sealed against the housing wall. The second sliding ring is held by a second sliding ring carrier rotating with the shaft and is sealed against the shaft.
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Aufgrund möglicher Fehlausrichtungen zwischen den verschiedenen Bauteilen erfordern die Gleitringe eine gewisse Beweglichkeit, um trotz der Fehlausrichtungen eine Abdichtung zu bewirken. Diese Fehlausrichtungen werden durch Federvorrichtungen oder durch Faltenbalge, die Federwirkung aufweisen, ausgeglichen. Um die Federwirkung zu erzielen, werden zwei Abstützpunkte benötigt, von denen einer am Gehäuse und der andere an der Welle angeordnet ist. Bei den bekannten Ausführungen wird der am Gehäuse angeordnete1 Abstützpunkt durch einen von außen auf das Gehäuse aufzuschraubenden Haltering realisiert. Der an der Welle befindliche zweite Abstützpunkt wird von einer Schulter der Welle, gegen die der Gleitring abgestützt ist, oder von einem auf der Welle befestigten, zum Beispiel festgeschraubten, Gleitringträger realisiert. Der auf der Welle angeordnete Abstützpunkt befindet sich im Inneren des Gehäuses, so daß die beiden Gleitringe und auch die Federvorrichtung, die die beiden Gleitringe gegeneinander vorspannt, zwischen den beiden Abstützpunkten angeordnet sind. Der Einbau oder der Austausch solch bekannter Gleitringdichtungen ist nur" schwer durchzuführen, da die Welle und das Gehäuse dazu voneinander getrennt und die verschiedenen Einzelkomponenten eines Dichti&ngssystems einzeln und nach technischer Zeichnungsangabe maßgenau eingebaut werden müssen.Due to possible misalignments between the various components, the sliding rings require a certain degree of mobility in order to ensure a seal despite the misalignment. These misalignments are compensated for by spring devices or by bellows which have a spring effect. To achieve the spring effect, two support points are required, one on the housing and the other on the shaft. In the known designs, the first support point on the housing is provided by a retaining ring which is screwed onto the housing from the outside. The second support point on the shaft is provided by a shoulder on the shaft against which the sliding ring is supported, or by a sliding ring carrier which is attached to the shaft, for example screwed in place. The support point on the shaft is located inside the housing, so that the two sliding rings and also the spring device which preloads the two sliding rings against each other are arranged between the two support points. The installation or replacement of such known mechanical seals is difficult to carry out, since the shaft and the housing must be separated from each other and the various individual components of a sealing system must be installed individually and precisely according to the technical drawing specifications.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, die einfach montiert und ausgewechselt werden kann.The invention is based on the object of creating a mechanical seal that can be easily installed and replaced.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung zum Einbau in eine Gehäusewand weist einen ersten Gleitring auf, der mittels eines Halteringes an dem Gehäuse befestigt ist. Der auf der Gehäusewand anzubringende Haltering umfaßt die Welle und verdeckt einen in der Gehäusewand ausgenommenen ringförmigen Aufnahmeraum. In dem Aufnahmeraum befindet sich ein gegen den ersten Gleitring vorgespannter zweiter Gleitring, der an einer auf der Welle befestigbaren Hülse angebracht ist. Diese rohrförmige Hülse ist auf die Welle aufschiebbar und in der Länge derart bemessen, daß sie durch die Gehäusewand und den Haltering hindurchragt. In dem hervorragenden Teil wird die Hülse axial auf der Welle mit einer Fixiervorrichtung fixiert, so daß ein Abstützpunkt für die die Gleitringe gegeneinander vorspannende Kraft entsteht. Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es, einen RoIl-Faltenbalg als Feder- und Abdichtungselement stationär in einer vormontierten Gleitringdichtung zu verwenden, wobei die Gleitringdichtung dann in einem Stück wie eine Patrone auf die Welle aufgeschoben werden kann, ohne daß die Welle von dem Gehäuse getrennt werden muß. Die Befestigung an dem Gehäuse und an der Welle erfolgt nach dem Aufschieben der Gleitringdichtung auf die Welle an der Außenseite der Gehäusewand bzw. an der Welle. . i The mechanical seal according to the invention for installation in a housing wall has a first sliding ring which is fastened to the housing by means of a retaining ring. The retaining ring to be attached to the housing wall surrounds the shaft and covers an annular receiving space recessed in the housing wall. In the receiving space there is a second sliding ring which is pre-tensioned against the first sliding ring and is attached to a sleeve which can be fastened to the shaft. This tubular sleeve can be pushed onto the shaft and is dimensioned in such a way that it protrudes through the housing wall and the retaining ring. In the protruding part, the sleeve is fixed axially to the shaft with a fixing device so that a support point is created for the force which pre-tensions the sliding rings against each other. The structure according to the invention makes it possible to use a roller bellows as a spring and sealing element in a pre-assembled mechanical seal, whereby the mechanical seal can then be pushed onto the shaft in one piece like a cartridge without the shaft having to be separated from the housing. The fastening to the housing and the shaft takes place after the mechanical seal has been pushed onto the shaft on the outside of the housing wall or on the shaft. . i
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung besteht die Fixiervorrichtung aus einem von der Hülse lösbaren Stellring, der mit Setzschrauben durch Löcher der Hülse hindurch auf der Welle befestigt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the fixing device consists of an adjusting ring that can be detached from the sleeve and is fastened to the shaft with set screws through holes in the sleeve.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist zwischen dem Haltering und dem ersten Gleitring ein die Welle abdichtend umgebener Roll-Faltenbalg angebracht. Der Roll-Faltenbalg dient nicht nur als Dichtung, sondernIn a further embodiment of the invention, a rolling bellows is fitted between the retaining ring and the first sliding ring, sealing the shaft. The rolling bellows not only serves as a seal, but also
wirkt gleichzeitig als Federvorrichtung, die die beiden Gleitringe vorspannt. Der Roll-Faltenbalg ermöglicht es, auch bei feststoffhaltigen abzudichtenden Medien axiale Verschiebungen ohne reibenden Verschleiß an den Bälgen auszugleichen und auch Fehlausrichtungen der Aufnahmeteile in bezug auf die Welle zuzulassen. Durch die stationäre Anordnung des. Roll-Faltenbalges zwischen dem Haltering und dem ersten Gleitring ist der RoIl-Faltenbalg keinen Fliehkräften unterworfen, die eine radiale Versetzung der Gleitringe bewirken könnte.simultaneously acts as a spring device that preloads the two sliding rings. The rolling bellows makes it possible to compensate for axial displacements without frictional wear on the bellows, even when the media to be sealed contain solids, and also to allow for misalignment of the receiving parts in relation to the shaft. Due to the stationary arrangement of the rolling bellows between the retaining ring and the first sliding ring, the rolling bellows is not subject to centrifugal forces that could cause radial displacement of the sliding rings.
Der Roll-Faltenbalg kann derart ausgebildet sein, daß die Faltenwände des Roll-Faltenbalgs durch axiale Abstandsbereiche im gegenseitigen Abstand gehalten werden, wodurch die Federwirkung des Roll-Faltenbalges dauerhaft sichergestellt ist. Die axialen Abstandsbereiche verhindern ein Verklemmen oder Verkleben der Faltenwände, wenn der Roll-Faltenbalg einem Feststoffe beinhaltenden oder Feststoffablagerungen bildenden Medium ausgesetzt ist. Da die Federwirkung der Faltenwände dauerhaft gewährleistet ist, ist auch sichergestellt, daß der zweite Gleitring zuverlässig an dem ersten Gleitring in Anlage bleibt und die beiden Gleitringe ihre Abdichtfunktion zuverlässig erfüllen. Vorzugsweise sind die axialen Abstandsbereiche des RoIl-Faltenbalgs gerundet. Durch die Rundung wird die Bildung von Ablagerungen auf dem Roll-Faltenbalg besonders zuverlässig verhindert. Gerundete axiale Abstandsbereiche lassen sich in besonders einfacher Weise dadurch erzeugen, daß der Roll-Faltenbalg aus einem Blech durch Rollen hergestellt ist.The rolling bellows can be designed in such a way that the fold walls of the rolling bellows are kept at a distance from one another by axial spacing areas, whereby the spring effect of the rolling bellows is permanently ensured. The axial spacing areas prevent the fold walls from jamming or sticking when the rolling bellows is exposed to a medium containing solids or forming solid deposits. Since the spring effect of the fold walls is permanently ensured, it is also ensured that the second sliding ring remains reliably in contact with the first sliding ring and that the two sliding rings reliably fulfill their sealing function. Preferably, the axial spacing areas of the rolling bellows are rounded. The rounding prevents the formation of deposits on the rolling bellows particularly reliably. Rounded axial spacing areas can be created in a particularly simple manner by producing the rolling bellows from a sheet metal by rolling.
Vorteilhafterweise sind der Haltering und die Hülse, die normalerweise nur über die beiden Gleitringe inAdvantageously, the retaining ring and the sleeve, which normally only fit over the two sliding rings in
Kontakt stehen, in dem Bereich, in dem die Hülse auf der Welle fixiert wird, zusätzlich über mindestens drei Montageklammern verbunden. Diese Montageklammern dienen einerseits als Transportsicherung, um die Bestandteile der Dichtung axial und radial zueinander zu fixieren und andererseits als Montageschablonen, um die richtige Vorspannung der Gleitringe vorzugeben.Contact, in the area where the sleeve is fixed to the shaft, are additionally connected via at least three mounting clamps. These mounting clamps serve on the one hand as transport locks to fix the components of the seal axially and radially to each other and on the other hand as assembly templates to specify the correct preload of the sliding rings.
Der erste Gleitring kann über einen ersten Gleitringträger an dem Haltering und der zweite Gleitring über einen zweiten Gleitringträger an der Hülse befestigt sein. Die Gleitringträger sind gegen den Haltering bzw. gegen die Hülse abgedichtet. Vorteilig dabei ist, daß bei verschlissenen Gleitringen nicht die komplette Gleitringdichtung ausgewechselt werden muß, sondern nur die Gleitringträger mit den Gleitringen.The first sliding ring can be attached to the retaining ring via a first sliding ring carrier and the second sliding ring can be attached to the sleeve via a second sliding ring carrier. The sliding ring carriers are sealed against the retaining ring or against the sleeve. The advantage of this is that if the sliding rings are worn, the entire sliding ring seal does not have to be replaced, only the sliding ring carriers with the sliding rings.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Die Zeichnung zeigt die Gleitringdichtung, die eine rotierende Welle gegen eine Gehäusewand abdichtet, in Schnittdarstellung.The drawing shows the mechanical seal, which seals a rotating shaft against a housing wall, in a sectional view.
Eine ^Gehäusewand 1 weist ein Durchgangsloch 2 auf, durch das eine rotierende Welle 3 verläuft. Ausgehend von der Außenfläche 4 der Gehäusewand 1 verläuft ein Aufnahmeraum 5, der die Welle 3 ringförmig umgibt. Eine Gleitringdichtung 10 dichtet die Welle 3 gegen die Gehäusewand 1 ab. In den Aufnahmeraum 5 greift eine Dichtungseinheit 11 der Gleitringdichtung 10 ein. Die Dichtungseinheit 11 weist einen drehfest an der Gehäusewand 1 befestigten ersten Gleitring 12 und einen auf der rotierenden Welle 3 befestigten zweiten Gleitring 13 auf.A housing wall 1 has a through hole 2 through which a rotating shaft 3 runs. Starting from the outer surface 4 of the housing wall 1, a receiving space 5 extends which surrounds the shaft 3 in a ring shape. A mechanical seal 10 seals the shaft 3 against the housing wall 1. A sealing unit 11 of the mechanical seal 10 engages in the receiving space 5. The sealing unit 11 has a first sliding ring 12 which is fixedly secured to the housing wall 1 in a rotationally fixed manner and a second sliding ring 13 which is fixed to the rotating shaft 3.
— O ~— O ~
Der erste Gleitring 12 ist an einem Gleitringadapter 14 befestigt, der über einen Roll-Faltenbalg 15 mit einem ersten Gleitringträger IG verbunden ist. Der zweite Gleitring 13 wird von einem zweiten Gleitringträger 17 gehalten, der drehfest mit einer auf der Welle 3 befestigten rohrförmigen Hülse 18 verbunden ist. Der zweite Gleitringträger 17 ist ringförmig und umgibt die Hülse 18. Die Hülse 18 weist mehrere Sicherungsstifte 19 auf, die in schlitzförmige Ausnehmungen 20 des zweiten Gleitringträgers 17 als Verdrehsicherungen eingreifen. The first sliding ring 12 is attached to a sliding ring adapter 14, which is connected to a first sliding ring carrier IG via a rolling bellows 15. The second sliding ring 13 is held by a second sliding ring carrier 17, which is connected in a rotationally fixed manner to a tubular sleeve 18 attached to the shaft 3. The second sliding ring carrier 17 is ring-shaped and surrounds the sleeve 18. The sleeve 18 has several locking pins 19, which engage in slot-shaped recesses 20 of the second sliding ring carrier 17 as anti-twisting devices.
Der erste Gleitringträger 16 ist drehfest an einem Haltering 21, der mittels Schrauben 22 auf der Außenfläche 4 der Gehäusewand 1 angeschraubt ist, befestigt. Der erste Gleitringträger 16 weist eine schlitzförmige Ausnehmung 23 auf, in die ein Stift 24 des Halteringes 21 als Verdrehsicherung eingreift. Die Hülse 18 erstreckt sich von dem innerhalb des Aufnahmeraumes 5 befindlichen zweiten Gleitringträger 17 durch die Gehäusewand 1 und der Haltering 21 bis zu einem Befestigungsbereich 25, der frei von außen zugänglich vor der Gehäusevorderfläche 4 und dem darauf befestigten Haltering 21 liegt. In dem außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Befestigungsbereich 25 weist die Hülse 18 radial verteilte Löcher 26 auf, in die Setzschrauben 27 eines Stellringes 28 eingreifen. Diese Setzschrauben 27 werden gegen die Welle 3 geschraubt, so daß der Stellring 28 axial gesichert ist. Auf der Hülse 18 ist ein Sprengring 29 befestigt, der sich gegen den Stellring 28 abstützt, so daß Stellring 28 und Hülse 18 axial gegeneinander gesichert sind und die von dem Roll-Faltenbalg 15 ausgeübte Federkraft von dem Sprengring 2 9 aufgenommen werden kann.The first sliding ring carrier 16 is fixed in a rotationally fixed manner to a retaining ring 21, which is screwed onto the outer surface 4 of the housing wall 1 by means of screws 22. The first sliding ring carrier 16 has a slot-shaped recess 23, into which a pin 24 of the retaining ring 21 engages as an anti-twist device. The sleeve 18 extends from the second sliding ring carrier 17 located inside the receiving space 5 through the housing wall 1 and the retaining ring 21 to a fastening area 25, which is freely accessible from the outside and lies in front of the housing front surface 4 and the retaining ring 21 fastened to it. In the fastening area 25 located outside the housing 1, the sleeve 18 has radially distributed holes 26, into which set screws 27 of an adjusting ring 28 engage. These set screws 27 are screwed against the shaft 3, so that the adjusting ring 28 is axially secured. A snap ring 29 is attached to the sleeve 18 and rests against the adjusting ring 28 so that the adjusting ring 28 and the sleeve 18 are axially secured against one another and the spring force exerted by the rolling bellows 15 can be absorbed by the snap ring 29.
Der erste Gleitringträger 16 weist an seinem Außenradius eine ringförmige Ausnehmung auf, die einen Dichtring 3 0 aufnimmt. Durch die Federkraft des RoIl-Faltenbalges 15 wird der Dichtring 30 gegen den Haltering 21 gepreßt, um den unter Druck stehenden oder mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum des Gehäuses gegenüber der Umgebung abzudichten. Der Roll-Faltenbalg 15 hat neben der Federwirkung auch noch dichtende Wirkung. Zwischen dem Haltering 21 und der Vorderwand 4 des Gehäuses 1 ist eine ringförmige Flachdichtung 31 eingeklemmt. Der in dem Aufnahmeraum 5 befindliche zweite Gleitringträger 17 und die Hülse 18 weisen jeweils einen ringförmigen Absatz auf, die zusammen eine Ausnehmung bilden, die einen Dichtring 32 aufnimmt. Im Bereich des Absatzes der Hülse 18 dichtet ein Dichtring 33 die Welle 3 gegen die Hülse 18 ab. Diese Dichtungen 30,31,32,33 sind im wesentlichen statische Dichtungen und unterliegen daher keinem Reibungsverschleiß.The first sliding ring carrier 16 has an annular recess on its outer radius which accommodates a sealing ring 30. The spring force of the rolling bellows 15 presses the sealing ring 30 against the retaining ring 21 in order to seal the pressurized or liquid-filled interior of the housing from the environment. The rolling bellows 15 has a sealing effect in addition to the spring effect. An annular flat seal 31 is clamped between the retaining ring 21 and the front wall 4 of the housing 1. The second sliding ring carrier 17 located in the receiving space 5 and the sleeve 18 each have an annular shoulder which together form a recess which accommodates a sealing ring 32. In the area of the shoulder of the sleeve 18, a sealing ring 33 seals the shaft 3 against the sleeve 18. These seals 30,31,32,33 are essentially static seals and are therefore not subject to frictional wear.
Der erste Gleitring 12 wird durch die Federkraft des Roll-Faltenbalges 15 gegen den zweiten Gleitring 13 gepreßt. Die beiden Gleitflächen der Gleitringe 12,13 sind bis auf ein Heliumlichtband Oberflächengenauigkeit feinstbearbeitet (geläppt) , so daß auch die von den beiden Gleitringen 12,13 gebildete dynamische Dichtung den Gehäuseinnenraum von der Umwelt trennt.The first sliding ring 12 is pressed against the second sliding ring 13 by the spring force of the rolling bellows 15. The two sliding surfaces of the sliding rings 12, 13 are precision machined (lapped) to a surface accuracy of a helium light band, so that the dynamic seal formed by the two sliding rings 12, 13 also separates the housing interior from the environment.
Für den Transport und Einbau der Gleitringdichtung 10 wird die Dichtungseinheit 11 mit mehreren Montageklammern 34, die mit Zentrierschrauben 35 an dem Stellring 22 befestigt sind, axial und radial an dem Haltering 21 fixiert. Eine solche Montageklammer 34 weist einen Vorsprung 3 6 auf, der zwischen den Haltering 21 und den Stellring 28 ragt. Die Breite dieses Vorsprunges 36For the transport and installation of the mechanical seal 10, the sealing unit 11 is fixed axially and radially to the retaining ring 21 using several mounting clamps 34, which are attached to the adjusting ring 22 using centering screws 35. Such a mounting clamp 34 has a projection 36 that protrudes between the retaining ring 21 and the adjusting ring 28. The width of this projection 36
gibt die Federkraft, mit der die beiden Gleitringe 12 und 13 zusammengepreßt werden, vor. Wird zum Beispiel der Vorsprung 3 6 verbreitert, so wird der Roll-Faltenbalg 15 stärker komprimiert, so daß die Federkraft, welche die beiden Gleitringe 12,13 gegeneinander vorspannt, erhöht wird.specifies the spring force with which the two sliding rings 12 and 13 are pressed together. For example, if the projection 3 6 is widened, the rolling bellows 15 is compressed more strongly, so that the spring force which preloads the two sliding rings 12, 13 against each other is increased.
Bei der Montage wird die komplette Gleitringdichtung 10 wie eine Patrone auf die Welle 3 aufgeschoben. Zunächst wird der Haltering 21 mit Schrauben 22 an der Außenfläche 4 der Gehäusewand 1 befestigt. Der radiale Abstand zwischen Haltering 21 und der Hülse 18 und damit auch die benötigte Vorspannung für die Gleitringe 12 und 13 ist durch die Montageklammern 34 vorgegeben. Daher entfällt bei der Montage die Justierung der Gleitringdichtung 10. Die Setzschrauben 27 sind radial zwischen den Montageklammern angeordnet und können sofort von außen angezogen werden, so daß die rotierenden Teile der Gleitringdichtung 10 axial auf der Welle 3 fixiert sind. Nun können die Montageklammern 34, die bisher die axiale und radiale Fixierung sichergestellt hatten, durch Lösen der Schrauben 3-5 entfernt werden, so daß die rotierenden und drehfesten Teile der Gleitringdichtung 10 sich nur noch über die Gleitringe 12 und-13 berühren.During assembly, the complete mechanical seal 10 is pushed onto the shaft 3 like a cartridge. First, the retaining ring 21 is attached to the outer surface 4 of the housing wall 1 with screws 22. The radial distance between the retaining ring 21 and the sleeve 18 and thus also the required preload for the mechanical seals 12 and 13 is specified by the assembly clamps 34. Therefore, the adjustment of the mechanical seal 10 is not necessary during assembly. The set screws 27 are arranged radially between the assembly clamps and can be tightened immediately from the outside so that the rotating parts of the mechanical seal 10 are axially fixed on the shaft 3. The assembly clamps 34, which had previously ensured the axial and radial fixation, can now be removed by loosening the screws 3-5 so that the rotating and non-rotating parts of the mechanical seal 10 only touch each other via the mechanical seals 12 and 13.
Claims (7)
daß der zweite Gleitring (13) an einer auf die Welle (3) aufschiebbaren Hülse (18) angebracht ist, die durch den Haltering (21) hindurchragt und außerhalb des Halteringes (21) eine Fixiervorrichtung (27,28) zum Befestigen auf der Welle (3) aufweist .characterized,
that the second sliding ring (13) is attached to a sleeve (18) which can be pushed onto the shaft (3), which projects through the retaining ring (21) and has a fixing device (27,28) outside the retaining ring (21) for fastening to the shaft (3).
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R081 | Change of applicant/patentee |
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