DE3520431C2

DE3520431C2 -

Info

Publication number: DE3520431C2
Application number: DE19853520431
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 2165 Ruschwedel De Janssen; Gert Lorders; Harald Dipl.-Ing. 2000 Hamburg De Luebberstedt; Guenther 2105 Seevetal De Mamminga; Juergen 2000 Hamburg De Neubauer; Reinhard Ing. Wessels (Grad.), 2110 Buchholz, De
Original assignee: Martin Merkel & Co Kg 2102 Hamburg De GmbH
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1990-09-13
Also published as: DE3520431A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitringdichtung mit einem Gleitring, einer die axiale Dichtkraft des Gleitrings erzeugenden Feder, einem die Federkraft auf den Gleitring übertragenden Druckring und einem Dicht ring aus nachgiebigem Werkstoff, der zur Bildung einer Sekundärdichtung in einem gemeinsam von dem Gleitring und dem Druckring gebildeten Dichtungsraum eingeschlossen ist und unter der Federkraft dichtend an der rückseitigen Stirnfläche des Gleitrings und der Wellenoberfläche anliegt.The invention relates to a mechanical seal with a mechanical ring, a spring generating the axial sealing force of the slide ring, one the Spring force on the slide ring transmitting pressure ring and a seal ring made of resilient material that forms a secondary seal in a jointly formed by the slide ring and the pressure ring Sealing space is enclosed and sealing under the spring force the back face of the slide ring and the shaft surface is present.

Bei einer bekannten Gleitringdichtung dieser Art (DE-GM 74 29 016) ist der Dichtring aus nachgiebigem Werkstoff zum größeren Teil in der Aus drehung des Druckrings gehalten. Er wirkt auf der anderen Seite mit einer Stirnfläche des Gleitrings und einer Stirnfläche des Gleitringgehäu ses zusammen, wobei verhältnismäßig weite Spalte zwischen der Stirnfläche des Gleitrings und der Stirnfläche des Gleitringgehäuses vorhanden sind. Als Material für den nachgiebigen Dichtring verwendet man häufig Polyfluorkohlenstoff-Werkstoffe, die bei dauernder Einwirkung hoher Kräfte zu bleibenden Verformungen neigen. Bei diesen Werkstoffen kann es bei den weiten Spalten der bekannten Dichtungsausführung zu Extru sionserscheinungen kommen; daher ist die bekannte Ausführung für der artige Werkstoffe nicht geeignet. Andererseits ist es bekannt (Trutnovsky: Berührungsdichtungen, 2. Aufl. 1975, Seite 118 und 225- 227), die an Dichtungsräume angrenzende Spalte sehr eng auszuführen, um derartige Extrusion zu verhindern. Die geringen Toleranzen verteuern aber nicht nur die Herstellung, sondern erschweren auch die Montage, weil die Gefahr besteht, daß die mit nur geringem Übermaß über die Welle passenden Teile der Gleitringdichtung die Wellenoberfläche bei der Montage verletzen. Zur Vermeidung dieser Gefahr kann man Backringe einsetzen (Trutnovsky a. a. O.), die aber in Gleitringdichtungen wegen des zusätz lichen axialen Raumbedarfs ungern benutzt werden. In der Praxis zieht man deshalb geringe Toleranzen vor und sorgt durch zusätzliche, kost spielige Vorkehrungen dafür, daß der Gleitring dennoch ohne Beschädi gung der Welle montiert werden kann, indem er genau im Dichtungs gehäuse zentriert wird (EP-OS 00 11 587).In a known mechanical seal of this type (DE-GM 74 29 016) the sealing ring made of flexible material for the most part in the out rotation of the pressure ring held. He participates on the other side an end face of the slide ring and an end face of the slide ring housing ses together, with relatively wide gaps between the end face of the slide ring and the end face of the slide ring housing are present. Often used as the material for the flexible sealing ring Polyfluorocarbon materials that are high when subjected to continuous exposure Forces tend to deform permanently. With these materials can it in the wide columns of the well-known seal design to Extru phenomena come; therefore the well-known version for the like materials not suitable. On the other hand, it is known (Trutnovsky: Touch seals, 2nd ed. 1975, pages 118 and 225- 227), to make the gap adjacent to sealing spaces very narrow, to prevent such extrusion. Making the small tolerances more expensive but not only the manufacture, but also complicate assembly, because there is a risk that the shaft is only slightly oversized matching parts of the mechanical seal the shaft surface during assembly violate. To avoid this danger, baking rings can be used (Trutnovsky op. Cit.), Which, however, in mechanical seals due to the additional reluctant to use axial space. In practice, pulls Therefore, low tolerances are provided and additional costs are incurred playful arrangements to ensure that the slide ring is still without damage shaft can be mounted by placing it precisely in the seal housing is centered (EP-OS 00 11 587).

Bei einer anderen bekannten Gattung von Gleitringdichtungen (Trutnovsky a. a. O. Seite 252 Bild 21 109 a und b) ist der die Sekundärdichtung bildende O-Ring in einer dreiseitig geschlossenen Kammer des Gleitrings, entlastet von der Federkraft, untergebracht. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß die Initialdichtheit ausschließlich auf der Eigenelastizität des Dichtrings beruht, die aber gerade bei denjenigen Werkstoffen (bei spielsweise Polyfluorkohlenstoff-Werkstoffen) rasch nachläßt, welche auch der Gefahr von Beschädigungen durch Extrusion in den Dichtspalt besonders stark ausgesetzt sind. Die Erfindung bezieht sich daher auf diejenige Gattung, bei der der Sekundärdichtring die Federkraft überträgt und dadurch an eine Stirnfläche des Gleitrings und an die Wellenoberfläche gedrückt wird.In another known type of mechanical seals (Trutnovsky a. a. O. Page 252 Figure 21 109 a and b) is the secondary seal forming O-ring in a chamber of the slide ring which is closed on three sides, relieved of the spring force, housed. Such an arrangement has the disadvantage that the initial tightness is based solely on the inherent elasticity of the sealing ring, but which is precisely for those materials (for for example, polyfluorocarbon materials) quickly subsides, which also especially the risk of damage due to extrusion into the sealing gap are heavily exposed. The invention therefore relates to that Type in which the secondary sealing ring transmits the spring force and thereby to an end face of the slide ring and to the Shaft surface is pressed.

Da die Reibkräfte einer Sekundärdichtung auf der Wellenoberfläche be trächtlich sein können, hat man für solche Anwendungsfälle, in denen diese Reibkraft eine ordnungsgemäße Nachstellung des Gleitrings im Falle von Relativbewegungen gegenüber der Welle gefährdet, Konstruktionen entwickelt, in den die Sekundärdichtung zusammengesetzt ist aus einem unbeweglich und dichtend mit der Wellenoberfläche zusammenwirkenden Teil und einem die Axialbewegung zwischen diesem unbeweglichen Teil und dem Gleitring aufnehmenden Teil, der meist als Balg oder Membran ausge führt ist. Bei einer bekannten Gleitringdichtung dieser Art (CH-PS 3 73 933), bei der dieser Teil als Rundschnurring ausgebildet ist, der durch den Mediumsdruck und seine Elastizität zwischen einander axial gegenüberstehende Keilflächen gepreßt wird, ist zwischen den unter der Federkraft der Gleitringdichtung unmittelbar aneinanderliegenden Gleit- und Druckringen eine O-Ring-Dichtung in einer Nut des Druckrings ent halten, die axial zum Gleitring hin offen ist und von diesem unter der Federkraft der Gleitringdichtung geschlossen wird. Die Dichtwirkung beruht darauf, daß der O-Ring axial zusammengedrückt wird, wobei das Maß dieser Zusammendrückung durch das entsprechende Maß des Einbau raums bestimmt ist. Diese ganz im Rahmen üblicher, unbewegter Dich tungsbauarten liegende O-Ring-Dichtung vermag keine Lehre für die Gestaltung einer gattungsgemäßen, beweglich mit der Wellenoberfläche zusammenwirkenden Dichtungsanordnungen zu geben, zumal der Fachmann ohnehin dafür keine Anregungen vermutet bei einer Gleitringdichtung, deren Ziel es ist, eine beweglich mit der Wellenoberfläche zusammenwir kende Sekundärdichtung zu vermeiden.Since the frictional forces of a secondary seal on the shaft surface be can be pregnant for such use cases in which this friction force a proper readjustment of the slide ring in the case endangered by relative movements relative to the shaft, constructions developed in which the secondary seal is composed of one interacting immovably and sealingly with the shaft surface Part and the axial movement between this immovable part and the slide ring receiving part, which is usually made as a bellows or membrane leads is. In a known mechanical seal of this type (CH-PS 3 73 933), in which this part is designed as a round cord ring, the due to the medium pressure and its elasticity between each other axially opposing wedge surfaces is pressed between the under the Spring force of the mechanical seal and pressure rings ent an O-ring seal in a groove of the pressure ring ent keep that is open axially to the slide ring and of this under the Spring force of the mechanical seal is closed. The sealing effect is based on the fact that the O-ring is compressed axially, the Measure of this compression by the corresponding measure of the installation is determined. This completely within the scope of the usual, unmoving you O-ring seal lying in the design types cannot teach the Design of a generic type, movable with the shaft surface to give cooperating sealing arrangements, especially since the expert anyway no suggestions for a mechanical seal, the aim of which is to interact flexibly with the surface of the shaft avoid secondary seal.

Schließlich ist eine gattungsgemäße Gleitringdichtung bekannt (DE- GM 76 29 817), bei welcher zwischen dem Druckring und dem Mitnehmer gehäuse zusammenwirkende Anschlagflächen vorgesehen sind, die den Hub des Druckrings gegenüber dem Mitnehmergehäuse, nicht aber gegenüber dem Gleitring begrenzen. Eine Lehre zur Vermeidung von Extrusionsschäden am Sekundärdichtring läßt sich dieser Veröffentlichung daher nicht ent nehmen.Finally, a generic mechanical seal is known (DE- GM 76 29 817), in which between the pressure ring and the driver Housing cooperating stop surfaces are provided, which the stroke of the Pressure ring against the driver housing, but not against the Limit slide ring. A lesson to avoid extrusion damage on the secondary sealing ring, therefore, this publication cannot be avoided to take.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Gleitringdichtung Extrusionsschäden an der Sekundärdichtung ohne Not wendigkeit enger Toleranzen zu vermeiden.The invention has for its object in the aforementioned Mechanical seal Extrusion damage to the secondary seal without need avoid maneuverability of tight tolerances.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Druckring und der Gleitring zur Übertragung eines Teils der Federkraft aneinanderliegende Anschlagflächen aufweisen.The solution according to the invention is that the pressure ring and Sliding ring for transferring part of the spring force to each other Have stop surfaces.

Dadurch wird bewirkt, daß die Anschlagflächen bei einer Axialkraft, die unterhalb der Überbeanspruchungsgrenze des Dichtrings liegt, in gegen seitige Anlage gelangen. Dies bedeutet, daß nicht die gesamte Axialkraft der die Dichtpressung für den Gleitring erzeugenden Feder über den Dichtring übertragen wird, wie dies im Stand der Technik vorgesehen ist, sondern nur ein solcher Teil dieser Axialkraft, der für die Verformung des Dichtrings zur Erzielung einer hinreichenden Dichtpressung an dem selben vorgesehen ist, während der übrige Teil der Axialkraft direkt vom Druckring auf den Gleitring über die an diesen Ringen vorgesehenen Anschlagflächen übertragen werden kann. Zweckmäßigerweise kommen die Anschlagflächen schon bei einer solchen Axialkraft, die unterhalb der normalen Betriebskraft liegt, in gegenseitige Anlage. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Anschlagflächen bereits bei einer solchen Axial kraft zur gegenseitigen Anlage kommen, die nur ein Drittel bis zwei Drittel der vorgesehenen Betriebskraft ausmacht.This causes the stop surfaces at an axial force that is below the overstress limit of the sealing ring, in against sided system. This means that not all of the axial force the spring that generates the sealing pressure for the slide ring via the Sealing ring is transmitted, as is provided in the prior art, but only such a part of this axial force that is used for the deformation of the sealing ring to achieve a sufficient sealing pressure on the The same is provided, while the rest of the axial force directly from Pressure ring on the slide ring over the provided on these rings Stop surfaces can be transferred. Conveniently they come Stop surfaces already with such an axial force that is below the normal operating power lies in mutual investment. For example be provided that the stop surfaces already at such an axial by mutual investment, which is only a third to two Makes up a third of the planned operating force.

Bei den bekannten Gleitringdichtungen liegt der Gleitring lose vor dem Druckring im Mitnehmergehäuse; er kann daher bei der Handhabung der Dichtungsanordnung versehentlich herausfallen oder bei der Montage in eine nicht vorgesehene Stellung zu den übrigen Komponenten geraten. Dies verlangt zusätzliche Aufmerksamkeit, die gemäß der Erfindung da durch entbehrlich werden kann, daß der Druckring eine auf die Außen fläche des Ringvorsprungs des Gleitrings einwirkende Reibhalterung aufweist. Diese Reibhalterung kann beispielsweise als ein Federring ausge bildet sein, der in dem einen Ringvorsprung des Gleitrings umfassenden Kragen des Druckrings in einer Ringnut enthalten ist und sich beim Einschieben des Ringvorsprungs des Gleitrings klemmend auf dessen zylindrische Außenfläche setzt und dadurch den Druckring und den Gleitring durch Reibkraft zusammenhält.In the known mechanical seals, the mechanical seal is loose in front of the Pressure ring in the driver housing; he can therefore handle the Sealing arrangement accidentally fall out or when mounting in an unintended position to the other components. This requires additional attention because of the invention can be dispensed with that the pressure ring one on the outside surface of the ring projection of the slide ring acting friction holder having. This friction bracket can for example be a spring ring forms, which in the one ring projection of the sliding ring Collar of the pressure ring is contained in an annular groove and at Insert the ring projection of the slide ring by clamping it cylindrical outer surface sets and thereby the pressure ring and Sliding ring holds together by friction.

Ein Ausführungsbeispiel der Gleitringdichtung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeich nung erläutert. Darin zeigtAn embodiment of the mechanical seal is in the following with reference to the drawing explained. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt und Fig. 1 shows a longitudinal section and

Fig. 2 den Dichtungsraum vor der Montage. Fig. 2 shows the seal space before assembly.

Der Einfachheit halber ist die Anordnung, die man sich bekanntlich ring förmig geschlossen vorzustellen hat, lediglich auf einer Seite der Achse dargestellt. For the sake of simplicity, the arrangement is known to be ring has to present in a closed form, only on one side of the axis shown.

Auf der Welle 1 ist mittels Schraube 2 das Mitnehmergehäuse 3 fixiert, das aus einem ringförmig geschlossenen Teil 4 und zwei diametral einander gegenüberliegenden, axial gerichteten Mitnehmerklauen 5 besteht. Im Ringteil 4 des Mitnehmergehäuses 3 ist die axiale Druckfeder 25 konzen trisch gehalten, die auf den zwischen den Mitnehmerklauen 5 lose zen trierten Druckring 6 einwirkt, der als Winkelring einen radial verlaufen den Flansch 7 und einen axial verlaufenden Teil 8 umfaßt, der in einen Kragen 9 ausläuft. Innerhalb des Winkelrings ist der Dichtungsraum zur Aufnahme des Dichtrings 10 enthalten. An den Druckring 6 schließt sich der Gleitring 11 an, der auf beiden Stirnseiten symmetrisch übereinstim mende Ringvorsprünge 12 trägt, deren Stirnflächen 13 einerseits an der Bildung des Gleitdichtspalts und andererseits an der Bildung des Dich tungsraums 14 zurAufnahme des Dichtrings 10 beteiligt sind. Es schließt sich der Gegenring 15 an, der über Vermittlung des Dichtrings 16 dicht in einem Gehäuse gehalten ist.The driver housing 3 , which consists of an annularly closed part 4 and two diametrically opposite, axially directed driver claws 5, is fixed on the shaft 1 by means of screw 2 . In the ring part 4 of the driver housing 3 , the axial compression spring 25 is held con centrically, which acts on the loosely trimmed pressure ring 6 between the driver claws 5 , which, as an angular ring, comprises a radially extending flange 7 and an axially extending part 8 , which in a collar 9 expires. The sealing space for receiving the sealing ring 10 is contained within the angle ring. At the pressure ring 6 , the slide ring 11 connects, which carries on both end faces symmetrically matching ring projections 12 , the end faces 13 on the one hand in the formation of the sliding seal gap and on the other hand in the formation of the processing space 14 for receiving the sealing ring 10 . This is followed by the counter ring 15 , which is held tightly in a housing by means of the sealing ring 16 .

In der Fig. 2 erkennt man genauer das Zusammenwirken des Druckrings 6 mit dem Gleitring 11. Die zylin drische Außenfläche 17 des dem Druckring 6 zugewandten Ringvorsprungs 12 liegt innerhalb des Kragens 9 des Druckrings, der in einer Umfangsnut einen Federring 18 enthält, der auf die Zylinderfläche 17 einwirkt und dadurch den Gleitring unter einer Reibkraft, die wesentlich größer ist als das Eigengewicht des Gleitrings, am Druckring festhält, so daß die ge genseitige Montagestellung dieser Teile gesichert ist.The interaction of the pressure ring 6 with the slide ring 11 can be seen more precisely in FIG. 2. The zylin-cylindrical outer surface 17 of the pressure ring 6 facing annular projection 12 is located within the collar 9 of the pressure ring, which contains in a circumferential groove a spring ring 18 which acts on the cylindrical surface 17 and thereby the slide ring under a frictional force which is substantially greater than the own weight of the slide ring, holds on to the pressure ring, so that the mutual mounting position of these parts is secured.

Innerhalb des Kragens 9 steht die Stirnfläche 13 des Gleitrings 11 einer Anschlagfläche 19 des Druckrings mit geringem Abstand gegenüber, wenn der Dichtring 10 entspannt ist. Die Dimensionen der den Dichtungsraum einschließenden Flächen 20, 21, 13 und der Welle sind in Bezug aufeinander und auf den Anschlagabstand der Flächen 13 und 19 so dimensioniert, daß der Dichtring 10 gerade dann eine hinreichende Verformung zur sicheren Erzeu gung der erforderlichen Dichtpressungen an der Wellenoberfläche und an der Fläche 13 erhält, wenn die Flächen 13 und 19 aneinander liegen. Bei dieser Dimensionierung kann selbstverständlich berücksichtigt werden, daß auch die am Dichtring herrschende Druckdifferenz zur Erzeugung der erforderlichen Dichtpressung zusätzlich beiträgt.Within the collar 9 , the end face 13 of the slide ring 11 faces a stop face 19 of the pressure ring at a short distance when the sealing ring 10 is relaxed. The dimensions of the sealing space enclosing surfaces 20, 21, 13 and the shaft are dimensioned in relation to each other and to the stop distance of the surfaces 13 and 19 so that the sealing ring 10 just enough deformation for safe generation of the required sealing pressures on the shaft surface and obtained on the surface 13 when the surfaces 13 and 19 abut each other. With this dimensioning it can of course be taken into account that the pressure difference prevailing at the sealing ring also contributes to the generation of the required sealing pressure.

Wenn die Flächen 13 und 19 aneinanderliegen, wird ein wesentlicher Teil der von der Feder 5 erzeugten Axialkraft über diese Flächen statt über den Dichtring 10 übertragen. Dieser wird daher darüber hinaus nicht weiter belastet, so daß die Extrusionsgefahr verringert und die an den Dichtungsraum 14 anschließenden Spalten zwischen der Wellenoberfläche einerseits und den Bohrungen des Druckrings 6 und des Gleitrings 11 andererseits nicht sehr knapp bemessen zu werden brauchen. Um hinrei chenden Dimensionierungsspielraum zu haben, verwendet man für den Dichtring 10 zweckmäßigerweise ein Material mit vergleichsweise geringem Elastizitätsmodul, beispielsweise aus mit Polytetrafluoräthylen ummanteltem, gummielastischem Werkstoff.If the surfaces 13 and 19 abut one another, a substantial part of the axial force generated by the spring 5 is transmitted via these surfaces instead of via the sealing ring 10 . This is therefore not further burdened, so that the risk of extrusion is reduced and the gaps adjoining the sealing space 14 between the shaft surface on the one hand and the bores of the pressure ring 6 and the slide ring 11 on the other hand need not be dimensioned very closely. In order to have sufficient dimensioning latitude, a material with a comparatively low modulus of elasticity is expediently used for the sealing ring 10 , for example made of rubber-elastic material coated with polytetrafluoroethylene.

Der Gleitring kann beispielsweise aus keramischem Werkstoff bestehen.The slide ring can for example consist of ceramic material.

Claims

1. Mechanical seal with a slide ring, a spring producing the axial sealing force of the slide ring, a pressure ring transmitting the spring force to the slide ring and a sealing ring made of resilient material which is enclosed to form a secondary seal in a jointly formed by the slide ring and the pressure ring seal space and rests under the spring force in a sealing manner on the rear end face of the slide ring and the shaft surface, characterized in that the pressure ring ( 6 ) and the slide ring ( 11 ) have abutting abutment surfaces ( 13, 19 ) for transmitting part of the spring force.

2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the pressure ring ( 6 ) on the outer surface ( 17 ) of an annular projection ( 12 ) of the sliding ring ( 11 ) acting friction holder ( 18 ) for securing the mounting position.