DE29822073U1 - Bearing arrangement with mechanical seal - Google Patents
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Description
Meissner, &Bgr;&ogr;&egr;&idigr;&iacgr;&Ggr;&Meissner, &Bgr;&ogr;&egr;&idigr;&iacgr;&Ggr;&
Anwaltssozietat
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81633 MünchenLaw firm
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Anmelderin München, den 10. Dezember 1998 Applicant Munich, 10 December 1998
Pfaudler Werke GmbH M/PFA-034-DE/IPfaudler Werke GmbH M/PFA-034-DE/I
Pfaudlerstraße MB/PO/AP/jl 68723 SchwetzingenPfaudlerstrasse MB/PO/AP/jl 68723 Schwetzingen
Lageranordnung mit GleitringdichtungBearing arrangement with mechanical seal
Die Erfindung betrifft eine Lager- und Dichtanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a bearing and sealing arrangement according to the preamble of claim 1.
An eine Lager- und Dichtanordnung für eine drehangetriebene Welle eines Rührbehälters, die sich etwa vertikal durch einen in einem Reaktionsbehälter ausgebildeten Durchgang hindurcherstreckt, werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit gestellt. Zweckmäßigerweise wird dazu eine Gleitringdichtung verwendet, die sich zwischen der Welle und dem Behälterdurchgang bzw. einem am Behälterdurchgang angeordneten Lagergehäuse befindet. Die Gleitringdichtung ist in der Regel drehfest mit der Welle verbunden und axial zwischen einem oberen und einem unteren Dichtring, insbesondere Keramikring wirksam. Ein Drehlager ist relativ zur Gleitringdichtung weiter außen angeordnet, so daß es vor den im Behälter reagierenden Medien geschützt ist. Weiterhin ist eine zwischen Welle und Reaktionsbehälter wirksame Detektionseinrichtung erforderlich, um die Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit der Welle zu erfassen. Eine derartige Detektionseinrich-0 tung umfaßt einen Signalgeber und einen Signalempfänger. Üblicherweise ist der Signalgeber am außen liegenden Ende der Welle, d.h. außerhalb des Behälters und der Lageranordnung, und der Signalempfänger in einem geeigneten Abstand vom Signalgeber angeordnet. Der Signalgeber und der Signalempfänger sind vor-A bearing and sealing arrangement for a rotary-driven shaft of a stirred tank, which extends approximately vertically through a passage formed in a reaction tank, is subject to high requirements in terms of tightness. A mechanical seal is expediently used for this purpose, which is located between the shaft and the tank passage or a bearing housing arranged on the tank passage. The mechanical seal is usually connected to the shaft in a rotationally fixed manner and operates axially between an upper and a lower sealing ring, in particular a ceramic ring. A rotary bearing is arranged further outwards relative to the mechanical seal so that it is protected from the media reacting in the tank. Furthermore, a detection device effective between the shaft and the reaction tank is required in order to record the speed or angular velocity of the shaft. Such a detection device comprises a signal transmitter and a signal receiver. Typically, the signal transmitter is located at the outer end of the shaft, i.e. outside the container and the bearing arrangement, and the signal receiver is located at a suitable distance from the signal transmitter. The signal transmitter and the signal receiver are preferably
fc\ANMELDÜM\pfaO3«»2.tt.fc\ANMELDÜM\pfaO3«»2.tt.
Meissner, BoLTE& Partner *: : ^ *l ' #&iacgr; # ·..; .•pfa-034-de/iMeissner, BoLTE& Partner *: : ^ *l ' # &iacgr;#·..;.•pfa-034-de/i
zugsweise induktiv, kapazitiv oder optisch miteinander gekoppelt.preferably inductively, capacitively or optically coupled with each other.
Eine derart ungeschützte externe Anordnung der Detektionseinrichtung hat den Nachteil, daß die Erfassung der Drehzahl unzuverlässig ist. Es besteht die Gefahr, daß durch Umwelteinflüsse, wie Staub oder auch elektromagnetische Strahlung die Detektionseinrichtung gestört wird. Die von der Detektionseinrichtung erfaßte Drehzahl der Welle wird meistens für die Steuerung weiterer Funktionselemente verwendet. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Drehzahl die Zufuhr von Chemikalien in den Reaktionsbehälter durch das Öffnen und Schließen von Ventilen gesteuert werden. Eine unerwünschte chemische Reaktion aufgrund falscher Drehzahlerfassung kann daher gefährliehe Folgen haben.Such an unprotected external arrangement of the detection device has the disadvantage that the detection of the speed is unreliable. There is a risk that the detection device will be disturbed by environmental influences, such as dust or electromagnetic radiation. The speed of the shaft detected by the detection device is usually used to control other functional elements. For example, the supply of chemicals to the reaction vessel can be controlled by opening and closing valves depending on the speed. An undesirable chemical reaction due to incorrect speed detection can therefore have dangerous consequences.
Außerdem sind für die externe Anordnung der Detektionseinrichtung Haltevorrichtungen und dgl. erforderlich, was einen relativ hohen Aufwand bedeutet. Die herkömmlichen externen 0 Detektionseinrichtungen umfassen in der Regel auch rotierende Teile, die radial nach außen vorstehen und ein sicherheitstechnisches Problem darstellen.In addition, holding devices and the like are required for the external arrangement of the detection device, which means a relatively high level of effort. The conventional external detection devices usually also include rotating parts that protrude radially outwards and represent a safety problem.
Weiterhin ist es mit einer Lager- und Dichtanordnung gemäß dem Stand der Technik nicht möglich, Verschleißerscheinungen an der Gleitringdichtung festzustellen. Da die Gleitringdichtung eine Schwachstelle im Hinblick auf die Dichtigkeit des Reaktionsbehälters darstellt, kann somit auch die Dichtigkeit nicht zuverlässig erfaßt werden. Insbesondere aus Gründen der Sicherheit 0 ist es erwünscht, Verschleißerscheinungen an der Gleitringdichtung zu erfassen. Nur dann kann sicher vermieden werden, daß durch eine aufgrund von Verschleiß defekte Dichtung Umgebungsluft in den Reaktionsbehälter eindringt und unerwünschte chemische Reaktionen auslöst. 35Furthermore, with a bearing and sealing arrangement according to the state of the art, it is not possible to detect signs of wear on the mechanical seal. Since the mechanical seal represents a weak point with regard to the tightness of the reaction vessel, the tightness cannot be reliably detected. Particularly for reasons of safety, it is desirable to detect signs of wear on the mechanical seal. Only then can it be reliably prevented that ambient air penetrates into the reaction vessel through a seal that is defective due to wear and triggers undesirable chemical reactions. 35
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lager- und Dichtanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der die Zuverlässigkeit der Drehzahlerfassung für die Welle verbessertIt is the object of the invention to provide a bearing and sealing arrangement of the type mentioned above, in which the reliability of the speed detection for the shaft is improved
Meissner, BoLTE& Partner ·· j"; ·· ·**; : : *..£fa-034-de/iMeissner, BoLTE& Partner ·· j"; ·· ·**; : : *..£fa-034-de/i
ist und außerdem ein Verschleiß der Gleitringdichtung erfaßt werden kann.and wear of the mechanical seal can also be detected.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. 5This object is achieved by the features of claim 1. 5
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Detektionsexnrichtung innerhalb des Behälterdurchganges, insbesondere des Lagergehäuses, angeordnet ist.According to the invention, the detection device is arranged within the container passage, in particular the bearing housing.
Durch die Anordnung der Detektionsexnrichtung innerhalb des Behälterdurchgangs bzw. des Lagergehäuses ist die Detektionsexnrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt. Innerhalb des Behälterdurchganges bzw. des Lagergehäuses sind diejenigen Bewegungen der Welle, die von einer exakten Drehbewegung um ihre Längsachse abweichen, am geringsten. Äußere Vibrationen beeinflussen die Welle innerhalb des Behälterdurchganges am wenigsten. Die Detektionsexnrichtung ist erfindungsgemäß in einem Bereich angeordnet, in dem die Welle am genauesten die vorgesehene Drehbewegung ausführt.By arranging the detection device within the container passage or the bearing housing, the detection device is protected from external influences. Within the container passage or the bearing housing, those movements of the shaft that deviate from an exact rotational movement around its longitudinal axis are the smallest. External vibrations have the least effect on the shaft within the container passage. According to the invention, the detection device is arranged in an area in which the shaft carries out the intended rotational movement most precisely.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß Signalgeber und Sensor zwischen oberem und unterem Dichtring positioniert sind. In diesem Bereich sind äußere Einflüsse, insbesondere auch Vibrationen der Welle am" geringsten. Somit befindet sich die Detektionseinrichtung in einer weitgehend störungsfreien Position.Preferably, the signal generator and sensor are positioned between the upper and lower sealing rings. In this area, external influences, in particular vibrations of the shaft, are at their lowest. The detection device is therefore in a largely interference-free position.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Gleitringdichtung zwei Ringdichtungen umfaßt, die mittels Druckfedern in Axialrichtung vorgespannt und jeweils gegen den oberen bzw. unteren Dichtring 0 wirksam sind. Dadurch wird nach einem Abrieb der Ringdichtungen einerseits die Dichtigkeit zwischen Ringdichtungen und Dichtringen gewährleistet und andererseits eine Verschiebung der Ringdichtungen gegen die Dichtringe bewirkt. Die Verschiebung kann meßtechnisch erfaßt werden, so daß ein Verschleiß, insbesondere übermäßiger Verschleiß der Ringdichtungen erkannt werden kann.Furthermore, it can be provided that the mechanical seal comprises two ring seals, which are pre-tensioned in the axial direction by means of compression springs and are each effective against the upper and lower sealing rings 0. This ensures that after the ring seals have worn down, on the one hand the seals are tight between the ring seals and the sealing rings, and on the other hand the ring seals are displaced against the sealing rings. The displacement can be measured so that wear, in particular excessive wear, of the ring seals can be detected.
Meissner, BoLTE& Partner .: .**. ·· ·**· j":',pfa-034-de/iMeissner, BoLTE& Partner .: .**. ·· ·**· j":',pfa-034-de/i
Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Signalgeber drehfest an der Welle und der Sensor am Lagergehäuse montiert ist. Durch die Anordnung des Signalgebers an der Welle ist der konstruktive Aufwand gering. Ein elektrisch betriebener Signalgeber benötigt beispielsweise höchstens zwei Zuleitungen. Wird als Signalgeber ein Dauermagnet verwendet, ist überhaupt keine Zuleitung erforderlich. Der Signalgeber kann mit dem Sensor optisch, kapazitiv, induktiv oder mechanisch gekoppelt sein.In one embodiment, it can be provided that the signal generator is mounted on the shaft in a rotationally fixed manner and the sensor is mounted on the bearing housing. By arranging the signal generator on the shaft, the design effort is minimal. An electrically operated signal generator, for example, requires a maximum of two supply lines. If a permanent magnet is used as the signal generator, no supply line is required at all. The signal generator can be coupled to the sensor optically, capacitively, inductively or mechanically.
Für eine konstruktiv einfache Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Signalgeber durch eine Markierung am Umfang der Gleitringdichtung bzw. Ringdichtung gebildet ist. Wird dabei eine reflektierende und/oder reemittierende Markierung verwendet, können sowohl eine Lichtquelle als auch der Sensor stationär im Lagergehäuse angeordnet sein.For a structurally simple embodiment, it can be provided that the signal transmitter is formed by a marking on the circumference of the mechanical seal or ring seal. If a reflective and/or re-emitting marking is used, both a light source and the sensor can be arranged stationary in the bearing housing.
Eine prismaförmige Umfangsflache der Gleitringdichtung mit reflektierenden ebenen Flächen ermöglicht eine besonders genaue 0 Drehzahlerfassung der Rührerwelle.A prism-shaped circumferential surface of the mechanical seal with reflective flat surfaces enables particularly precise 0 speed detection of the agitator shaft.
Als Markierung kann weiterhin die stirnseitige Umfangskante der Gleitringdichtung bzw. Ringdichtungen verwendet werden. Ein Verschleiß der Ringdichtungen bewirkt eine Verschiebung der Umfangskante, die vom Sensor erfaßt werden kann.The front peripheral edge of the mechanical seal or ring seals can also be used as a marking. Wear of the ring seals causes a shift in the peripheral edge, which can be detected by the sensor.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Sensor an der Welle und der Signalgeber am Lagergehäuse montiert ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn ein verhältnis-0 mäßig komplex ausgebildeter Signalgeber vorgesehen ist und/oder für den Signalgeber eine größere Anzahl von Anschlüssen erforderlich ist.In an alternative embodiment, the sensor can be mounted on the shaft and the signal generator on the bearing housing. This is advantageous if a relatively complex signal generator is provided and/or a large number of connections are required for the signal generator.
Für die Ausbildung der Detektionseinrichtung kann vorgesehen 5 sein, daß der Signalgeber und der Sensor induktiv miteinander gekoppelt sind. Dazu können für den Signalgeber und Signalempfänger jeweils eine oder mehrere Spulen verwendet werden, die verhältnismäßig kostengünstig sind.For the design of the detection device, it can be provided that the signal transmitter and the sensor are inductively coupled to one another. For this purpose, one or more coils can be used for the signal transmitter and signal receiver, which are relatively inexpensive.
Meissner, Bolte & Partner ·&idigr; .**· ·; · : : :'.pfa-034-de/iMeissner, Bolte & Partner ·&idigr; .**· ·; · : : :'.pfa-034-de/i
Ebenso kann für die Ausbildung der Detektionseinrichtung vorgesehen sein, daß der Signalgeber und der Signalempfänger optisch miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall kann beispielsweise als Signalgeber eine Leuchtdiode und als Signalempfänger eine Fotozelle verwendet werden. Diese sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern, die beispielsweise von einem Antriebsmotor für die Welle erzeugt werden.Likewise, the design of the detection device can be such that the signal transmitter and the signal receiver are optically coupled to one another. In this case, for example, a light-emitting diode can be used as the signal transmitter and a photocell as the signal receiver. These are insensitive to electromagnetic fields that are generated, for example, by a drive motor for the shaft.
Vorzugsweise sind dabei sowohl die Leuchtdiode als auch die Fotozelle stationär im Lagergehäuse montiert. Als Signalgeber dient ein drehfest montierter Reflektor, der das Licht der Leuchtdiode zur Fotozelle bei einer bestimmten Drehstellung der Welle reflektiert.Preferably, both the LED and the photocell are mounted stationary in the bearing housing. A non-rotatably mounted reflector serves as a signal transmitter, which reflects the light from the LED to the photocell when the shaft is in a certain rotational position.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further features and advantages of the invention are the subject of the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur näher beschrieben. The invention is described in more detail below using an embodiment with reference to the attached single figure.
Die einzige Figur zeigt eine Teillängsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Eine Rührerwelle 10 erstreckt sich etwa vertikal durch einen Durchgang 12 hindurch, der in der oberen Behälterwand 14 eines nicht: näher dargestellten Reaktionsbehälters 16 ausgebildet ist. Außenseitig ist am Behälterdurchgang 12 ein Lagergehäuse 18 angebracht, das die Rührerwelle 10 umschließt. Im Bereich des Lagergehäuses 18 ist die Rührerwelle 10 von einer Hülse 20 umgeben, die mit der Rührerwelle 10 drehfest verbunden ist. Die Hülse 20 ist zweistückig ausgebildet und weist eine, vorzugsweise keramische Vorsatzhülse 20' auf. Zwischen der Hülse 20 und dem Lagergehäuse 18 befindet sich ein Drehlager 22. Dieses ist als Wälzlager, insbesondere Kugellager ausgebildet. Das Drehlager 22 umschließt mit seinem drehbaren Innenring formschlüssig die Hülse 20. Der stationäre Ring des Drehlagers 22 ist fest mit dem Lagergehäuse 18 verbunden. Im Bereich des Drehlagers 22 istThe single figure shows a partial longitudinal sectional view of a bearing arrangement according to the invention. A stirrer shaft 10 extends approximately vertically through a passage 12 which is formed in the upper container wall 14 of a reaction container 16 (not shown in detail). A bearing housing 18 which encloses the stirrer shaft 10 is attached to the outside of the container passage 12. In the area of the bearing housing 18, the stirrer shaft 10 is surrounded by a sleeve 20 which is connected to the stirrer shaft 10 in a rotationally fixed manner. The sleeve 20 is formed in two parts and has a preferably ceramic front sleeve 20'. Between the sleeve 20 and the bearing housing 18 there is a rotary bearing 22. This is designed as a rolling bearing, in particular a ball bearing. The pivot bearing 22 surrounds the sleeve 20 with its rotating inner ring in a form-fitting manner. The stationary ring of the pivot bearing 22 is firmly connected to the bearing housing 18. In the area of the pivot bearing 22,
Meissner, Bolte & Partner · ··. .: .··. .··. .*^fa-034-de/iMeissner, Bolte & Partner · ··. .: .··. .··. .*^fa-034-de/i
die Hülse 20 auf die Welle 10 vorzugsweise mit einem Klemmring 41 aufgespannt. Oberhalb des Lagergehäuses 18 umschließt der Klemmring 41 die Hülse 20. Zwischen dem Drehlager 22 und der Behälterwand 14 ist an der Außenseite der Hülse 20 eine Gleitringdichtung 24 angeschlossen. Die Gleitringdichtung 24 ist mittels wenigstens einer Schraube 25 an der Hülse 20 befestigt und besteht vorzugsweise aus zwei hülsenartigen Kohleringen 24' und 24''. In dem Bereich, in dem die Gleitringdichtung 24 die Hülse 20 umschließt, ist die Innenoberfläche der Hülse 20 von der Außenoberfläche der Rührerwelle 10 geringfügig beabstandet. Die Gleitringdichtung 24 ist axial zwischen einem oberen 26 und einem unteren 28 Gleitdichtring, insbesondere Keramikring wirksam, wobei der eine Kohlering 24' dem oberen Keramikring 26 und der andere Kohlering 24'' dem unteren Keramikring 28 zugeordnet ist. Die Kohleringe 24' und 24'' werden mittels Druckfedern 40 oder dgl. elastischen Vorspannelementen gegen die Gleitdichtringe 26 bzw. 2 8 gedrückt. Der obere 2 6 und untere 2 8 Keramikring sind am Lagergehäuse 18 befestigt und erstrecken sich in radialem Abstand um die Rührerwelle 10 bzw. Hülse 20 herum. Zwischen Rührerwelle 10 und dem unteren Ende der Hülse 2 0 sowie zwischen Hülse 20 und den stirnseitigen Endabschnitten der Gleitringdichtung 24 befinden sich noch Dichtringe 34 bzw. 36, insbesondere O-Ringe aus Hartgummi odesr dgl., um den Einschluß von Reaktionsmedium zwischen Rührerwelle 10 und Hülse 20 bzw. Hülse 20 und Gleitringdichtung 24 zu vermeiden.the sleeve 20 is clamped onto the shaft 10 preferably with a clamping ring 41. Above the bearing housing 18, the clamping ring 41 encloses the sleeve 20. Between the pivot bearing 22 and the container wall 14, a mechanical seal 24 is connected to the outside of the sleeve 20. The mechanical seal 24 is attached to the sleeve 20 by means of at least one screw 25 and preferably consists of two sleeve-like carbon rings 24' and 24''. In the area in which the mechanical seal 24 encloses the sleeve 20, the inner surface of the sleeve 20 is slightly spaced from the outer surface of the agitator shaft 10. The mechanical seal 24 is axially effective between an upper 26 and a lower 28 sliding seal ring, in particular a ceramic ring, with one carbon ring 24' being assigned to the upper ceramic ring 26 and the other carbon ring 24'' being assigned to the lower ceramic ring 28. The carbon rings 24' and 24'' are pressed against the sliding seal rings 26 and 28 by means of compression springs 40 or similar elastic pre-tensioning elements. The upper 26 and lower 28 ceramic rings are attached to the bearing housing 18 and extend at a radial distance around the stirrer shaft 10 and sleeve 20, respectively. Between the stirrer shaft 10 and the lower end of the sleeve 20 and between the sleeve 20 and the front end sections of the mechanical seal 24 there are sealing rings 34 and 36, respectively, in particular O-rings made of hard rubber or the like, in order to avoid the inclusion of reaction medium between the stirrer shaft 10 and the sleeve 20 or between the sleeve 20 and the mechanical seal 24.
Zwischen dem oberen 2 6 und unteren 2 8 Keramikring sind zwei Signalempfänger 32' und 32'' stationär im Lagergehäuse montiert. Jedem Signalempfänger 32' und 32'' ist ein Signalgeber 30' und 30'' zugeordnet, die als Markierung neben dem oberen 2 6 bzw. unteren 2 8 Keramikring am Kohlering 24' bzw. 24'' ausgebildet sind. Der Signalgeber 30' bzw. 30'' und der Signalempfänger 32' bzw 32'' können beispielsweise auch induktiv oder kapazitiv miteinander gekoppelt sein. Bei einer induktiven Kopplung kann als Signalgeber eine Spule oder ein Dauermagnet und als Signalempfänger eine Spule verwendet werden.Two signal receivers 32' and 32'' are mounted stationary in the bearing housing between the upper 2 6 and lower 2 8 ceramic rings. Each signal receiver 32' and 32'' is assigned a signal transmitter 30' and 30'', which are designed as a marking next to the upper 2 6 and lower 2 8 ceramic rings on the carbon ring 24' and 24''. The signal transmitter 30' and 30'' and the signal receiver 32' and 32'' can also be coupled to one another inductively or capacitively, for example. With an inductive coupling, a coil or a permanent magnet can be used as the signal transmitter and a coil as the signal receiver.
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Da sich die aus dem Signalgeber 30', 30'' und dem Signalempfänger 32', 32'' bestehende Detektionseinrichtung innerhalb des Lagergehäuses 18 befindet, sind Störungen der Detektionseinrichtung nahezu ausgeschlossen. Das vorzugsweise metallene Lagergehäuse 18 dient auch als Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen. Durch die geometrisch abgeschlossene Anordnung der Detektionseinrichtung ist gewährleistet, daß Signalgeber und Signalempfänger, sowie der dazwischen liegende Bereich gegen Umwelteinflüsse, wie Staub oder dgl. geschützt sind. Ebenso ist die Detektionseinrichtung keinem unkontrollierten Lichteinfall von außen ausgesetzt. Durch die Anordnung der Signalgeber und Signalempfänger innerhalb des Lagergehäuses 18 sind umweltbedingte Ursachen für eine Funktionsstörung der Detektionseinrichtung beseitigt. Die Detektionseinrichtung ist in erster Linie dazu vorgesehen, die Drehzahl bzw. Rotatonsgeschwindigkeit der Rührerwelle 10 zu erfassen. Dabei ist die Gleitringdichtung 24 im Bereich der Detektionseinrichtung z.B. prismatisch geschliffen, so daß die Umfangsflache der Gleitringdichtung 24 ebene Flächen aufweist. Die ebenen Flächen sind mit einer reflektierenden Schicht versehen. Sowohl eine Lichtquelle für den Signalgeber 30' bzw. 30'' als auch der Signalempfänger 32' bzw. 32'' sind innerhalb des Lagergehäuses 18 stationär angeordnet. Der lichtemittierende Bereich der Anzahl der Leuchtdioden entsprechende Signalgeber 30' bzw. 30'' und der lichtempfindliche Bereich des Signalempfängers 32' bzw. 32'' sind unmittelbar nebeneinander angeordnet und zum reflektierenden Teil der Gleitringdichtung 24 hin gerichtet, so daß sie im wesentlichen eine gemeinsame optische Achse aufweisen. Sobald eine der reflektierenden ebenen Schichten senkrecht zur gemeinsamen optischen Achse steht, wird das von der Lichtquelle emittierte Licht vom Signalempfänger 32' bzw. 32'' erfaßt. Dreht sich die Gleitringdichtung 24, so werden Lichtimpulse vom Signalempfänger 32' bzw. 32'' erfaßt.Since the detection device consisting of the signal transmitter 30', 30'' and the signal receiver 32', 32'' is located inside the bearing housing 18, malfunctions in the detection device are almost impossible. The preferably metal bearing housing 18 also serves as a shield against electromagnetic interference. The geometrically closed arrangement of the detection device ensures that the signal transmitter and signal receiver, as well as the area between them, are protected against environmental influences such as dust or the like. The detection device is also not exposed to uncontrolled light from outside. The arrangement of the signal transmitter and signal receiver inside the bearing housing 18 eliminates environmental causes for malfunctions in the detection device. The detection device is primarily intended to detect the speed or rotational speed of the stirrer shaft 10. The mechanical seal 24 is ground prismatically in the area of the detection device, for example, so that the circumferential surface of the mechanical seal 24 has flat surfaces. The flat surfaces are provided with a reflective layer. Both a light source for the signal transmitter 30' or 30'' and the signal receiver 32' or 32'' are arranged stationary within the bearing housing 18. The light-emitting area of the signal transmitter 30' or 30'' corresponding to the number of light-emitting diodes and the light-sensitive area of the signal receiver 32' or 32'' are arranged directly next to each other and directed towards the reflective part of the mechanical seal 24, so that they essentially have a common optical axis. As soon as one of the reflective flat layers is perpendicular to the common optical axis, the light emitted by the light source is detected by the signal receiver 32' or 32''. If the mechanical seal 24 rotates, light pulses are detected by the signal receiver 32' or 32''.
Weiterhin kann die Detektionseinrichtung dazu vorgesehen sein, einen Verschleiß der Gleitringdichtung 24 bzw. Kohleringe 24',Furthermore, the detection device can be provided to detect wear of the mechanical seal 24 or carbon rings 24',
Meissner, BoLTE& Partner .: .·'. .1 .**. .**· ·*&rgr;»&Rgr;&Agr;-034-&udigr;&Egr;/&idiagr;Meissner, BoLTE& Partner .: .·'. .1 .**. .**· ·*&rgr;»&Rgr;&Agr;-034-&udigr;&Egr;/&idiagr;
24'' zu erfassen. Bei einem Abrieb der Kohleringe 24', 24'' werden diese mittels der Druckfedern 40 gegen die Keramikringe 2 6 bzw. 2 8 gedrängt. Dadurch ändert sich die Intensität der von den Signalempfängern 32' und 32'' erfaßten Lichtsignale. Auf diese Weise läßt sich der Verschleiß der Kohleringe 24', 24'' meßtechnisch erfassen. Ein am Ausgang des Signalempfängers 32' oder 32'' anliegendes elektrisches Signal enthält Informationen sowohl über die Drehzahl der Rührerwelle 10 als auch über den Verschleiß der Kohleringe 24' und 24''., wobei die Drehzahl der Frequenz und der Verschleiß der Intensitätsänderung des elektrischen Signales entsprechen.24''. When the carbon rings 24', 24'' wear, they are pressed against the ceramic rings 2 6 and 2 8 by means of the compression springs 40. This changes the intensity of the light signals detected by the signal receivers 32' and 32''. In this way, the wear of the carbon rings 24', 24'' can be measured. An electrical signal present at the output of the signal receiver 32' or 32'' contains information about both the speed of the stirrer shaft 10 and the wear of the carbon rings 24' and 24'', with the speed corresponding to the frequency and the wear corresponding to the change in intensity of the electrical signal.
Alternativ dazu können Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden drehfest an der Rührerwelle 10 und/oder Gleitringdichtung 24 und der Signalempfänger stationär im Lagergehäuse 18 angebracht sein. Der reflektierende prismaförmige Bereich wäre in diesem Fall nicht erforderlich. Bei einer optischen Kopplung liefert die als Signalempfänger arbeitende Fotozelle pro Umdrehung der Rührerwelle 10 der Anzahl der Leuchtdioden entsprechende elektrische Impulse. Mit einem nachgeschalteten Impulszähler läßt sich die Drehzahl bestimmen und daraus die Winkelgeschwindigkeit berechnen. Der Signalgeber kann auch mehrere Leuchtdioden umfassen, die beispielsweise in gleichen Winkelabständen um die Rührerwelle 10 herum angeordnet sind. Damit läßt sich die Drehzahl auch bei einer sehr geringen Drehgeschwindigkeit der Rührerwelle 10 genau erfassen. Ferner läßt sich damit auch die Drehstellung der Rührerwelle exakt feststellen. Bei einer induktiven Kopplung liefert eine als Signalempfänger arbeitende Spule 0 einen Induktionsstrom, der proportional zur Drehgeschwindigkeit der Rührerwelle 10 ist.Alternatively, light sources, such as light-emitting diodes, can be mounted in a rotationally fixed manner on the stirrer shaft 10 and/or mechanical seal 24 and the signal receiver can be mounted stationary in the bearing housing 18. The reflective prism-shaped area would not be required in this case. With an optical coupling, the photocell acting as a signal receiver delivers electrical pulses corresponding to the number of light-emitting diodes per revolution of the stirrer shaft 10. With a downstream pulse counter, the speed can be determined and the angular velocity calculated from this. The signal generator can also comprise several light-emitting diodes, which are arranged, for example, at equal angular intervals around the stirrer shaft 10. This allows the speed to be recorded precisely even when the stirrer shaft 10 is rotating at a very low speed. Furthermore, the rotational position of the stirrer shaft can also be determined precisely. With an inductive coupling, a coil 0 acting as a signal receiver delivers an induction current that is proportional to the rotational speed of the stirrer shaft 10.
Grundsätzlich ist auch eine Strich-Markierung anstatt der oben erwähnten prismatischen Ausbildung der Gleitringdichtung 24 5 denkbar.In principle, a line marking is also conceivable instead of the above-mentioned prismatic design of the mechanical seal 24 5.
Der Reaktionsbehälter 16 ist u.a. für Chemikalien vorgesehen, die sehr aggressiv und gesundheitschädlich sein können. DaherThe reaction vessel 16 is intended for chemicals that can be very aggressive and harmful to health.
Meissner, Bolte & Partner .: ·"· .1 »". jtir;»*j>FA-034-DE/iMeissner, Bolte & Partner .: ·"· .1 »". j tir ;»*j>FA-034-DE/i
können sowohl die Behälterinnenwand als auch die Rührerwelle 10 behälterinnenseitig emailliert sein. Dies führt zu einer hohen Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen. Die Emailschicht ist ebenfalls gegenüber raschen Temperatüränderungen, sogenannten Hitzeschocks, beständig. Diese werden durch exotherme chemische Reaktionen sowie durch extreme Heiz- und Kühlbedingungen in dem Behälter 16 ausgelöst. Die mechanische Schwachstelle dieses Systems, nämlich die Gleitringdichtung 24 und die beiden Keramikringe 26 und 28, kann durch die erfindungsgemäße Lageranordnung mit dem Signalgeber 3 0 und dem Signalempfänger 3 2 zuverlässig überwacht werden.Both the inner wall of the container and the stirrer shaft 10 can be enamelled on the inside of the container. This leads to a high level of resistance to acids and alkalis. The enamel layer is also resistant to rapid temperature changes, so-called heat shocks. These are triggered by exothermic chemical reactions and by extreme heating and cooling conditions in the container 16. The mechanical weak point of this system, namely the mechanical seal 24 and the two ceramic rings 26 and 28, can be reliably monitored by the bearing arrangement according to the invention with the signal transmitter 3 0 and the signal receiver 3 2.
Es sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, daß die Gleitringdichtung 24 unter Zwischenschaltung einer radial außen anliegenden Zylinderschale 37 mittels der Schraube 25 an der fest mit der Welle 10 verbundenen, vorzugsweise auf diese aufgeklemmten oder aufgeschrumpften Hülse 2 0 gehalten ist derart, daß sich unter dem Einfluß der Druckfedern 40 die Ringdichtungen 24', 24'' axial verschieben können. Desweiteren sei darauf hingewiesen, daß die Gleitringdichtung 24 bei der dargestellten Ausführungsform oben und unten axiale Ringvorsprünge 38, 39 aufweist, die mit dem oberen 26 bzw. unteren 2 8 Keramikring fluidabdichtend korrespondieren.It should also be noted at this point that the mechanical seal 24 is held by means of the screw 25 on the sleeve 20, which is firmly connected to the shaft 10 and is preferably clamped or shrunk onto it, with the interposition of a radially externally located cylinder shell 37, in such a way that the ring seals 24', 24'' can move axially under the influence of the compression springs 40. Furthermore, it should be noted that the mechanical seal 24 in the embodiment shown has axial ring projections 38, 39 at the top and bottom, which correspond to the upper 26 and lower 28 ceramic rings in a fluid-sealing manner.
5 Der Verschleiß der Gleitringdichtung 24 kann auch durch ein akustisches Signal angezeigt werden. Dazu umfaßt die Gleitringdichtung 24 z.B. einen metallenen Kern, der dann zum Vorschein kommt, wenn die am Keramikring 26 bzw. 28 anliegende Kohleschicht abgerieben bzw. verschlissen ist. Die 0 resultierende Reibung zwischen dem metallenen Kern und dem Keramikring 2 6 bzw. 2 8 verursacht ein Geräusch, das den Verschleiß der Gleitringdichtung hörbar anzeigt.5 The wear of the mechanical seal 24 can also be indicated by an acoustic signal. For this purpose, the mechanical seal 24 comprises, for example, a metal core, which becomes visible when the carbon layer on the ceramic ring 26 or 28 is rubbed off or worn. The resulting friction between the metal core and the ceramic ring 26 or 28 causes a noise that audibly indicates the wear of the mechanical seal.
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (24) zwei Ringdichtungen (24', 24'') umfaßt, die mittels Druckfedern (40) in Axialrichtung vorgespannt und jeweils gegen den oberen (26) bzw. unteren (28) Dichtring wirksam sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2,
characterized in that the mechanical seal (24) comprises two ring seals (24', 24'') which are prestressed in the axial direction by means of compression springs (40) and are each effective against the upper (26) and lower (28) sealing rings.
20characterized in that the marking is formed by a prism-shaped peripheral surface of the mechanical seal (24) or ring seal (24';24''), the flat surfaces of the prism-shaped peripheral surface at least partially having a reflective layer.
20
30the signal transmitter (30) and the signal receiver (32) are inductively coupled to one another.
30
35the signal transmitter (30) and the signal receiver (32) are optically coupled to one another.
35
5the mechanical seal (24) is rotationally connected to the shaft (10) and the upper (26) and lower (28) ceramic rings are attached to the bearing housing (18) and tank passage (12) respectively.
5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29822073U DE29822073U1 (en) | 1998-11-06 | 1998-12-10 | Bearing arrangement with mechanical seal |
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DE29819871 | 1998-11-06 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE29822073U1 true DE29822073U1 (en) | 1999-02-25 |
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ID=8064982
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DE29822073U Expired - Lifetime DE29822073U1 (en) | 1998-11-06 | 1998-12-10 | Bearing arrangement with mechanical seal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29822073U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007014016A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Schaeffler Kg | Bearing for supporting a body rotatable about an axis with a cover body |
DE102007021407A1 (en) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Kurt Schneider Ohg | Shaft seal for mixing shaft in shaft bearing house of e.g. vacuum agitator, has temperature sensor arranged on radial shaft seal and pressed slightly on radial shaft seal by tension spring |
-
1998
- 1998-12-10 DE DE29822073U patent/DE29822073U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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