DE3703533A1 - Mechanical seal - Google Patents

Mechanical seal

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DE3703533A1 DE19873703533 DE3703533A DE3703533A1 DE 3703533 A1 DE3703533 A1 DE 3703533A1 DE 19873703533 DE19873703533 DE 19873703533 DE 3703533 A DE3703533 A DE 3703533A DE 3703533 A1 DE3703533 A1 DE 3703533A1
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/36—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member

Abstract

In a mechanical seal with a fixed slip ring and a preferably fixed sealing bellows which at least partially overlaps the slip ring in the region of one circumferential surface and, in the region of its circumferential surface facing away from the slip ring, ends in an approximately axially extending retaining part, and with an approximately conically wound compression spring which rests on the sealing bellows at the retaining part and at the slip ring, the sleeve part of the sealing bellows consists of a separate component composed of more resistant material than the remaining part of the sealing bellows. The sealing bellows and the sleeve part are connected non-positively to one another and, as a result, the seal is resistant even to very aggressive media in the sealing part subject to dynamic loading and in the connecting region and remains functional even after a prolonged period in use. To promote the non-positive connection, axial projections of the slip ring can engage in recesses in the slip ring to safeguard against rotation. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung mit einem stationären Gleitring und einem bevorzugt elastomeren Dichtungsbalgen, der den Gleitring im Bereich einer Umfangsfläche zumindest teilweise übergreift und im Bereich seiner dem Gleitring abgewandten Umfangsfläche in ein sich etwa axial erstreckenden Haftteil ausläuft, sowie einer sich zwischen Haftteil und Dichtungsbalgen erstreckenden, etwa kegelförmig gewickelten Druckfeder, die im Bereich ihrer Umfangsfläche im Haftteil des Dichtungsbalges durch eine oder mehrere Windungen eine Versteifung des Haftteiles und seine radiale Anpressung an das aufnehmende Gehäuse bildet, und welche an ihrem anderen Ende mit dem auf dem Gleitring aufliegenden Dichtungsbalgenende zusammenwirkt.The invention relates to a mechanical seal with a stationary slide ring and a preferably elastomeric Seal bellows, which the slide ring in the area of a Circumferentially overlaps at least partially and in the area its circumferential surface facing away from the slide ring into one expires axially extending adhesive part, and one extending between adhesive part and sealing bellows, approximately conically wound compression spring, which in the area of their Circumferential surface in the adhesive part of the sealing bellows by or several turns a stiffening of the adhesive part and its forms radial pressure on the receiving housing, and which at its other end with that on the slide ring overlying sealing bellows end cooperates.

Gleitringdichtungen der eingangs beschriebenen Art sind aus der DE-OS 32 22 759 bekannt. Sie werden vor allem in Pumpen zur Abdichtung gegenüber den verschiedensten Abdichtmedien eingesetzt. Nachteilig kann sich dabei die Wechselwirkung zwischen den Elastomerwerkstoffen und dem Abdichtmedium auswirken, denn insbesondere im wechselnden Druckbelastungen ausgesetzten und walkenden Manschettenteil des Dichtungsbalgens entstehen Quellungen des Elastomerwerkstoffes durch die Einwirkung aggressiver Abdichtmedien, und dies führt zum Nachlassen der Elastizität mit möglichen Zerstörungen und möglichem Undichtwerden am Dichtungsbalgen. Mechanical seals of the type described above are made DE-OS 32 22 759 known. They are mostly used in pumps for sealing against a wide variety of sealing media used. The interaction can be disadvantageous between the elastomer materials and the sealing medium impact, especially in changing pressure loads exposed and walking cuff part of the Bellows form swellings of the elastomer material by the action of aggressive sealing media, and this leads to lose elasticity with possible destruction and possible leakage at the sealing bellows.  

In der Dichtungstechnik ist es daher üblich, die Beständigkeitswerte der verschiedensten Elastomerqualitäten gegenüber den verschiedensten anorganischen oder organischen Abdichtmedien zu bestimmen und für die Konstruktion der Dichtung, auf den Anwendungsfall abgestimmt, den gegenüber dem abzudichtenden Medium beständigsten Elastomerwerkstoff auszuwählen. Die meisten Elastomerwerkstoffe besitzen allerdings gute Beständigkeiten nur gegenüber einer begrenzten Anzahl von Abdichtmedien. Dichtungen aus solchen Werkstoffen sind daher nur begrenzt und nicht universell anwendbar. Elastomerwerkstoffe mit universeller Anwendungsbreite basieren vor allem auf Fluorelastomeren, allerdings sind solche Werkstoffe relativ teuer und damit unwirtschaftlich.It is therefore common in sealing technology that Resistance values of the most diverse elastomer qualities compared to the most diverse inorganic or organic To determine sealing media and for the construction of the Seal, tailored to the application, compared to the medium to be sealed most resistant elastomer material to select. Most elastomer materials have however good resistance only to a limited one Number of sealing media. Seals made from such materials are therefore only limited and not universally applicable. Elastomer materials with a universal range of applications are based especially on fluoroelastomers, but they are Materials relatively expensive and therefore uneconomical.

Aus Ersparnisgründen ist es daher schon bekannt, bei Wellendichtungen zur Abdichtung rotierender Wellen die Dichtlippe aus Fluorelastomeren herzustellen, während die Dichtung im lediglich statisch belasteten Haftteil aus einem preiswerteren Elastomerwerkstoff besteht. Dichtlippe, Haftteil und der Verstärkungsring sind durch Kleben und Vulkanisieren miteinander verbunden, allerdings ist die haftfeste Verbindung der Teile untereinander problematisch und nur aufwendig herzustellen, so daß derartige Ringe in aggressiven Abdichtmedien dennoch nicht uneingeschränkt einzusetzen sind. Gerade deshalb haben sich diese Ringe in der Praxis nicht durchgesetzt, und man stellt heute diese Dichtungsringe sowohl im Haftteil als auch im Dichtlippenteil massiv aus den teuren Fluorelastomeren her.For reasons of saving it is therefore already known at Shaft seals for sealing rotating shafts Produce sealing lip from fluoroelastomers, while the Seal in the only statically loaded adhesive part from one cheaper elastomer material. Sealing lip, adhesive part and the reinforcement ring are by gluing and vulcanizing connected to each other, however, the bond is strong the parts with each other problematic and only complex produce so that such rings in aggressive Sealing media are nevertheless not to be used without restriction. This is precisely why these rings have not been used in practice enforced, and today these sealing rings are both made massive in the adhesive part as well as in the sealing lip part from the expensive Fluoroelastomers.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, welche trotz Verwendung möglichst preiswerter elastomerer Werkstoffe eine hohe und universelle Beständigkeit und Funktionsfähigkeit auch in aggressiven Medien besitzt.The present invention is therefore based on the object  to create a mechanical seal, which despite use as inexpensive as possible a high and universal durability and functionality also in aggressive media.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gleitringdichtung gelöst, deren Dichtungsbalgen im Manschettenteil aus einem separaten Bauteil aus beständigerem Werkstoff als im restlichen Dichtungsbalgenteil besteht, und bei der der Manschettenteil und der restliche Dichtungsbalgenteil kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Der beständigere Manschettenteilwerkstoff besteht bevorzugt aus einem Fluorelastomer, er kann aber gegebenenfalls auch je nach Anwendungsfall aus einem Silikonkautschuk oder einem beständigen Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen, einem artverwandten Werkstoff oder einem Polyamid oder dergleichen bestehen. Der restliche Dichtungsbalgteil besteht aus einem üblichen Elastomer auf der Basis von vor allem Naturkautschuk, Nitrilkautschuk, einem Chloropren- oder Butadienkautschuk. Im Prinzip kann er aber auch aus einem verformungssteifen Kunststoff, wie Polyamid, bestehen, da es auf seine elastischen Eigenschaften kaum ankommt.According to the invention, this object is achieved by a Mechanical seal released, the sealing bellows in Cuff part made of a separate component made of more durable Material than in the rest of the sealing bellows part, and where the cuff part and the rest Bellows part are non-positively connected. The more resistant sleeve part material preferably consists of a fluoroelastomer, but it can also if necessary made of a silicone rubber or a resistant plastic, such as polytetrafluoroethylene, one related material or a polyamide or the like consist. The rest of the sealing bellows part consists of a usual elastomer based primarily on natural rubber, Nitrile rubber, a chloroprene or butadiene rubber. in the In principle, however, it can also be made from a rigid deformation Plastic, like polyamide, exist because of its elastic properties hardly arrives.

Durch die erfinderische Maßnahme ist jetzt der wechselnden Druckbelastungen und Walkarbeit ausgesetzte Manschettenteil des Dichtungsbalgens beständig auch gegenüber vielen der aggressiven Medien. Dadurch bleibt seine Elastizität auch während längerer Betriebsdauer erhalten, Zerstörungen treten nicht auf, und die Gleichringdichtung bleibt funktionsfähig. Durch den kraftschlüssigen Verbund der beiden Dichtungsbalgteile besitzt der Dichtungsbalg keine störungsanfälligen Verbindungszonen der beiden Teile aneinander, so daß die Funktionsfähigkeit des Dichtungsbalgens auch von dieser Seite nicht gestört werden kann. Die kraftschlüssige Verbindung der Dichtungsbalgteile miteinander ist darüber hinaus einfach und kostensparend durch entsprechende miteinander verknüpfbare Formgebung möglich.The inventive measure is now changing Cuff part exposed to pressure loads and flexing the bellows is also resistant to many of the aggressive media. This keeps its elasticity preserved for a long period of operation, destruction occurs not open, and the constant ring seal remains functional. Through the frictional connection of the two  The sealing bellows does not have any bellows parts fault-prone connection zones of the two parts to each other, so that the functionality of the sealing bellows cannot be disturbed from this side either. The non-positive connection of the sealing bellows parts with each other is also simple and cost-saving corresponding interlinkable design possible.

Zur Verbindung des separaten Manschettenteiles mit dem Dichtungsbalgen besitzt die Manschette bevorzugt einen axialen Vorsprung beziehungsweise einen umlaufenden Steg, der in eine entsprechende Ausnehmung des Dichtungsbalgens eingeknöpft ist. Die in diesem Bereich zwischen Haftteil und radialer Verlängerung des Dichtungsbalgens anliegende Druckfeder preßt den Manschettenteil axial in die Ausnehmung des Dichtungsbalgens ein. An den Gleitring wird dann das Manschettenteil durch das andere Ende der Feder axial gepreßt, wobei die letzten Windungen dieses Federendes das Manschettenende auch radial am Gleitring verspannen können.To connect the separate cuff part with the The bellows preferably have an axial bellows Projection or a circumferential web, which in a corresponding recess of the sealing bellows is buttoned. That in this area between adhesive part and radial Extension of the bellows presses the compression spring the cuff part axially into the recess of the Sealing bellows. Then on the slide ring Sleeve part axially pressed through the other end of the spring, the last turns of this spring end that Can also clamp the sleeve end radially on the slide ring.

Zusätzlich kann der Gleitring auf seiner der Gleitfläche abgewandten Stirnfläche einen oder mehrere axiale Vorsprünge besitzen, die mit ihren Enden mit einer radialen Verlängerung des Dichtungsbalgens verbunden sind. Bevorzugt besitzt dazu die radiale Verlängerung des Dichtungsbalgens entsprechende axiale Bohrungen oder Nuten, in die die axialen Vorsprünge des Gleitringes einsteckbar sind.In addition, the sliding ring on its the sliding surface facing end face one or more axial projections own with their ends with a radial extension of the bellows are connected. It preferably has the radial extension of the sealing bellows corresponding axial bores or grooves into which the axial projections of the Slide ring are insertable.

Dadurch besitzt jetzt die Gleitringdichtung eine zusätzliche Verdrehsicherung des stationären Gleitringes. Die zusätzliche Verdrehsicherung entlastet die Druckfeder, den Dichtungsbalgen im Manschettenteil den kraftschlüssigen Verbund, so daß Zerstörungen, ein Nachlassen der Elastizität und schließlich ein Undichtwerden auch unter extremen Belastungen und im Schadensfall weitgehend unmöglich werden. Die Gleitringdichtung ist dadurch noch universeller und für schwierige Anwendungsfälle einsetzbar.As a result, the mechanical seal now has an additional one Anti-rotation lock of the stationary slide ring. The additional  Anti-twist protection relieves the pressure spring, the sealing bellows the non-positive connection in the cuff part, so that Destruction, a decrease in elasticity and finally a leak even under extreme loads and in Damage event will be largely impossible. The Mechanical seal is therefore even more universal and for difficult applications can be used.

Durch die Erfindung ist somit eine einfach aufgebaute Gleitringdichtung mit universeller Einsetzbarkeit geschaffen. Die erfindungsgemäße zusätzliche Drehsicherung ermöglicht den Einsatz der Gleitringdichtung auch bei extremen Belastungen beziehungsweise bildet eine zusätzliche Sicherung im Schadensfall, und die Dichtmanschette ist gegenüber aggressiven Abdichtmedien einfach und kostensparend geschützt.The invention thus has a simple structure Mechanical seal created with universal applicability. The additional anti-rotation lock according to the invention enables Use of the mechanical seal even under extreme loads or forms an additional backup in the Damage event, and the sealing sleeve is opposite aggressive sealing media easily and cost-effectively protected.

Die Erfindung wird durch die beiden Abbildungen näher erläutert, die Querschnittsbilder bevorzugter Ausführungen erfindungsgemäßer Gleitringdichtungen zeigen:The invention is illustrated by the two figures explains the cross-sectional images of preferred versions Mechanical seals according to the invention show:

Im Querschnittsbild ist (1) die in ein aufnehmendes Gehäuse (2) eingesetzte Gleitringdichtung mit dem stationären Gleitring (3), der kegelförmigen Druckfeder (4) und dem elastomeren Dichtungsbalg (5). Der Dichtungsbalg (5) bildet an seinem einen Ende einen Haftteil (6), der von den anliegenden, drei nebeneinanderliegenden Federwindungen (7) versteift und radial gegen das Gehäuse (2) gepreßt wird. Der radiale Vorsprung (8) am Ende des Haftteiles (6) bildet den axialen Anschlag der Gleitringdichtung (1) am Gehäuse (2). Der Gleitring (3) besitzt an seiner der Gleitfläche (9) abgewandten Stirnfläche eine abgestufte Schulterfläche (10), auf der das Ende des Manschettenteiles (11) aufliegt und radial von der Druckfeder (4) aufgepreßt wird. Die abgestufte Schulterfläche (10) des Gleitringes (3) besitzt zur zusätzlichen Verdrehsicherung einen axialen Vorsprung (12), dessen Ende in eine korrespondierende Ausnehmung (13) der radialen Verlängerung (14) des Dichtungsbalgens (5) eingreift. Der Manschettenteil (11) besteht als separates Bauteil aus einem universell beständigen Fluorelastomer und ist in eine Ausnehmung (15) des Dichtungsbalgens (5) mit einem axialen Vorsprung (16) eingeknüpft. Das in diesem Bereich aufliegende Druckfederende (7) preßt den Manschettenteil (11) axial gegen den Dichtungsbalgen (5). Der restliche Dichtungsbalgenteil (6, 8, 14) besteht aus einem verformungssteifen Polyamid.The cross-sectional image shows ( 1 ) the mechanical seal inserted in a receiving housing ( 2 ) with the stationary mechanical ring ( 3 ), the conical compression spring ( 4 ) and the elastomeric sealing bellows ( 5 ). The sealing bellows ( 5 ) forms an adhesive part (6) at one end, which is stiffened by the adjacent three adjacent spring windings ( 7 ) and pressed radially against the housing ( 2 ). The radial projection ( 8 ) at the end of the adhesive part ( 6 ) forms the axial stop of the mechanical seal ( 1 ) on the housing ( 2 ). The sliding ring ( 3 ) has a stepped shoulder surface ( 10 ) on its end surface facing away from the sliding surface ( 9 ), on which the end of the sleeve part ( 11 ) rests and is pressed radially by the compression spring ( 4 ). The stepped shoulder surface ( 10 ) of the slide ring ( 3 ) has an axial projection ( 12 ) for additional protection against rotation, the end of which engages in a corresponding recess ( 13 ) in the radial extension ( 14 ) of the sealing bellows ( 5 ). The sleeve part ( 11 ) consists as a separate component of a universally stable fluoroelastomer and is linked into a recess ( 15 ) of the sealing bellows ( 5 ) with an axial projection ( 16 ). The compression spring end ( 7 ) resting in this area presses the sleeve part ( 11 ) axially against the sealing bellows ( 5 ). The remaining sealing bellows part ( 6, 8, 14 ) consists of a rigid polyamide.

Im Querschnittsbild der Fig. 2 bildet der Dichtungsbalgen (5) am Innenumfang eine axiale Verlängerung (17), die den axialen Schenkel (10) des Gleitringes (3) vollständig umhüllt. Auf diese axiale Verlängerung (17) wird das Ende des Manschettenteiles (11′) radial von der Druckfeder (4′) aufgepreßt, so daß in diesem Bereich eine verbesserte statische Abdichtung entsteht. Ferner ist die Dichtmanschette (11′) am Außenumfang axial verlängert (18), so daß ein weiterer verbesserter Schutz des Dichtungsbalgens (5′) vor aggressiven Medien erreicht wird.In the cross-sectional view of FIG. 2, the sealing bellows ( 5 ) forms an axial extension ( 17 ) on the inner circumference, which completely envelops the axial leg ( 10 ) of the sliding ring ( 3 ). On this axial extension ( 17 ) the end of the sleeve part ( 11 ' ) is pressed radially by the compression spring ( 4' ), so that an improved static seal is created in this area. Furthermore, the sealing sleeve ( 11 ' ) is axially extended ( 18 ) on the outer circumference, so that a further improved protection of the sealing bellows ( 5' ) is achieved against aggressive media.

Claims (7)

1. Gleitringdichtung mit einem stationären Gleitring und einem bevorzugt elastomeren Dichtungsbalgen, der mit dem Gleitring dicht und drehfest verbunden ist und im Bereich seiner dem Gleitring abgewandten Umfangsfläche in ein Haftteil übergeht, sowie einer sich zwischen Haftteil und Dichtungsbalgen erstreckenden Feder, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Gleitring und Haftteil sich erstreckende Manschettenteil (11) des Dichtungsbalges (5) aus einem separaten Bauteil aus beständigerem Werkstoff als der Haftteil des Dichtungsbalgens (5) besteht, und daß der Manschettenteil (11) mit dem Haftteil (6, 8, 14) des Dichtungsbalgens (5) kraftschlüssig verbunden ist.1. Mechanical seal with a stationary seal ring and a preferably elastomeric sealing bellows, which is tightly and non-rotatably connected to the sliding ring and merges into an adhesive part in the region of its peripheral surface facing away from the slide ring, and a spring extending between the adhesive part and sealing bellows, characterized in that the between the sliding ring and the adhesive part extending sleeve part ( 11 ) of the sealing bellows ( 5 ) consists of a separate component made of more resistant material than the adhesive part of the sealing bellows ( 5 ), and that the sleeve part ( 11 ) with the adhesive part ( 6, 8, 14 ) of the Sealing bellows ( 5 ) is non-positively connected. 2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Manschettenteil (11) aus einem Fluorelastomer, einem Silikonelastomer, einem Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff oder aus Polyamid besteht.2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the sleeve part ( 11 ) consists of a fluoroelastomer, a silicone elastomer, a polytetrafluoroethylene or a related material or of polyamide. 3. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das restliche Dichtungsbalgenteil (6, 8, 14) aus Naturkautschuk, Nitrilkautschuk, Butadienkautschuk, Chlorkautschuk oder aus einem verformungssteifen Kunststoff besteht.3. Mechanical seal according to claims 1 and 2, characterized in that the remaining sealing bellows part ( 6, 8, 14 ) consists of natural rubber, nitrile rubber, butadiene rubber, chlorinated rubber or from a rigid plastic. 4. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Manschettenteil (11) mit einem axialen Vorsprung (16) in eine Ausnehmung (15) der radialen Verlängerung (14) des Dichtungsbalgens (5) eingeknüpft und von der aufliegenden Druckfeder (4) axial eingepreßt ist.4. Mechanical seal according to claims 1 to 3, characterized in that the sleeve part ( 11 ) with an axial projection ( 16 ) in a recess ( 15 ) of the radial extension ( 14 ) of the sealing bellows ( 5 ) and knotted from the overlying compression spring ( 4 ) is axially pressed. 5. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (3) an seiner der Gleitfläche (9) abgewandten Stirnfläche einen oder mehrere Vorsprünge (12) besitzt, welche mit ihren Enden mit einer radialen Verlängerung (14) des Dichtungsbalgens (5) verbunden sind.5. A mechanical seal according to claims 1 to 4, characterized in that the sliding ring ( 3 ) on its end face facing away from the sliding surface ( 9 ) has one or more projections ( 12 ), the ends of which have a radial extension ( 14 ) of the sealing bellows ( 5 ) are connected. 6. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Verlängerung (14) des Dichtungsbalgens (5) korrespondierende Ausnehmungen (13) besitzt, in die die axialen Vorsprünge des Gleitringes (3) eingesteckt sind.6. Mechanical seal according to claims 1 to 5, characterized in that the radial extension ( 14 ) of the sealing bellows ( 5 ) has corresponding recesses ( 13 ) into which the axial projections of the sliding ring ( 3 ) are inserted. 7. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (3) bei einem Durchmesser von über 10 mm mehrere über seine Stirnfläche gleichmäßig verteilte, axiale Vorsprünge (12) besitzt.7. A mechanical seal according to claims 1 to 6, characterized in that the slide ring ( 3 ) has a plurality of axial projections ( 12 ) evenly distributed over its end face at a diameter of over 10 mm.
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