DE3843288A1 - Gleitringdichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung für eine flüssige
Medien fördernde Pumpe, die während des Betriebes hydro
dynamisch abgedichtet wird, und die mittels Hilfsenergie
beispielsweise durch Luft oder Anlegen einer elektrischen
Spannung bei Stillstand axial verstellbar ist und diese abdichtet
und die ein Entlastungsrad und einen flexiblen Dichtungseinsatz
aufweist. Solche Gleitringdichtungen werden in Pumpen einge
setzt, die vorzugsweise in chemischen Anlagen, klima- und kälte
technischen Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. Das
betrifft insbesondere Kreisel-, Zahnrad-, Drehkolbenpumpen und
Rührwerke.
Es ist eine Stillstandsabdichtung bekannt, die im wesentlichen
aus einem balgartigen Labyrinth, vorzugsweise aus Teflon
material gefertigt, besteht. Dieses balgartige Labyrinth weist
von zwei Seiten eingebrachte, gegeneinander versetzte Nuten
auf, deren trennende Zwischenwände im allgemeinen mäander
förmig zueinander verlaufen, wobei sich das balgartige Labyrinth
im wesentlichen axial um eine Wellenhülse erstreckt, die mit
einer rotierenden Welle verbunden ist. Über eine Lufteintritts-
bzw. -austrittsöffnung, die bis in den Bereich des balgartigen
Labyrinths führt, wird Luft durch diese Öffnung auf das balg
artige Labyrinth gepreßt. Während des Betriebes der Pumpe wird
diese durch das Entlastungsrad hydrodynamisch abgedichtet.
Durch die Rotation des Entlastungsrades bildet sich in dessen
peripheren Umfangsbereich ein Flüssigkeitsring durch das zu
fördernde flüssige Medium. Wird die Pumpe abgeschaltet, wird
nun gleichzeitig über ein 3/2-Wegeventil das balgartige Labyrinth
über seine gesamte Länge mit seinen nach innen weisenden
Mäanderflächen radial gegen die starr mit der Welle verbundene
Wellenhülse gedrückt. Das balgartige Labyrinth bremst dabei die
Rotation an der Welle der Pumpe bis zum Stillstand ab. Dabei
erfolgt eine Abdichtung der Atmosphärenseite zur Produktseite
der Stillstandsabdichtung gegenüber dem zu fördernden Medium.
Dadurch läuft sich das balgartige Labyrinth, das aus dem relativ
weichen Kunststoff besteht, an der Oberfläche der Wellenhülse
stark ein und wird dabei erheblich abgenutzt. Erfahrungsgemäß
hält eine solche Abdichtung durch das balgartige Labyrinth etwa
20 bis 25 Schaltungen aus bis diese dann ausgetauscht werden
muß.
Nachteilig bei dieser Lösung ist vor allem die geringe Standzeit
der Stillstandsabdichtung, sodaß ein häufiger Austausch vorge
nommen werden muß, da das balgartige Labyrinth die im Still
stand befindliche Pumpe nicht mehr ausreichend abdichtet. Um
eine große Abdichtfläche zu erreichen, weist das balgartige
Labyrinth eine große Anzahl von mäanderförmig angebrachten
Nuten auf. Dadurch ist ein großes Bauvolumen für die Gleitring
dichtung notwendig. Darüberhinaus sind die Gleitringdichtungen
in der Regel so ausgebildet, daß bei einem Austausch die
gesamte Dichtung und nicht nur lediglich die Verschleißteile
ausgetauscht werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Gleitringdichtung für eine flüssige Medien förndernde
Pumpe zu schaffen, bei der das Bauvolumen minimiert ist
und die im Stillstand die Pumpe gegen das Fördermedium
vollständig abdichtet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung,
die Standzeit der Gleitringdichtung wesentlich zu erhöhen und
die Austauscharbeit der Verschleißteile zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
flexible Dichtungseinsatz eine um seine äußere Umfangsfläche
umlaufende Nut aufweist, die radial nach innen gerichtet ist und
einen umlaufenden axial bewegbaren Dehnungskanal enthält und
die eine zur Atmosphärenseite gerichtete flexible Wandung
bildet, an der ein Gegenring angeordnet ist, der infolge der
Beaufschlagung der Gleitringdichtung mit Hilfsenergie mit seiner
atmosphärenseitigen Stirnfläche gegen einen Gleitring auf einer
Rotationswelle drückbar ist. Der flexible Dichtungseinsatz
besteht aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Teflon.
In einer Ausführungsform ist in die umlaufende Nut des flexiblen
Dichtungseinsatzes ein Stützelement, das beispielsweise aus zwei
halbkreisförmigen Schalen bestehen kann, eingebracht, das an
seiner Umfangsfläche mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung
für die Hilfsenergiezu- und -abführung versehen ist.
ln einer anderen Ausführungsform ist am Umfangsbereich des
flexiblen Dichtungseinsatzes eine mit diesem starr verbundene
Scheibe angeordnet, die an ihrer zur Produktseite weisenden
Stirnfläche eine Anzahl Elektromagnete aufweist. Diese Stirn
fläche der Scheibe ist durch Federbelastung mit einer gegenüber
liegenden metallischen Fläche verbunden.
In besonderer Ausbildung ist der Gegenring mit dem flexiblen
Dichtungseinsatz und/oder der Gleitring mit der Pumpenwelle
bzw. der Wellenhülse lösbar und austauschbar verbunden.
Die Gleitringdichtung wird durch ein flüssiges oder gasförmiges
Medium oder elektromechanisch beaufschlagt.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen können Pumpen, die
meistens aggressive flüssige Medien fördern, ausreichend gegen
diese Medien insbesondere beim Stillstand der Pumpen
abgedichtet werden, ohn daß diese aggressiven Medien die ab
dichtenden Teile angreifen oder aus den Pumpen in die Umwelt
ablaufen können.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der
flexible Dichtungseinsatz nicht mehr unmittelbar mit einem
rotierenden Teil in Berührung kommt, sondern um einen geringen
Betrag einen Gegenring gegen einen Gleitring drückt. Lediglich
die atmosphärenseitige Stirnfläche kommt mit dem Gleitring in
Berührung. Der Verschleiß der Gleitringdichtung ist also extrem
gering und die Standzeit sehr hoch. Die verschleißenden Teile,
wie Gegenring und Gleitring, sind dabei austauschbar ausgebildet,
damit lediglich diese ausgetauscht werden können.
Dadurch, daß der flexible Dichtungseinsatz lediglich einen axial
bewegbaren Dehnungskanal enthält, ist das axiale Bauvolumen
der Gleitringdichtung auf ein Minimum beschränkt worden.
Durch die axiale Wirkung und Bewegung des flexiblen Dichtungs
einsatzes schadet ein Schließen der Gleitringdichtung auch dann
nicht, wenn die Welle nach dem Abstellen noch ausläuft.
Dadurch wird auch nicht die Standzeit der Gleitringdichtung
beschränkt.
Anhand von zwei Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher
beschrieben werden. Dabei zeigen die beigefügten Zeichnungen in
Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform im Quer
schnitt, wobei als Hilfsenergie zur Beaufschlagung der
Gleitringdichtung ein flüssiges oder gasförmiges Medium
verwendet wird,
Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform im Quer
schnitt, wobei als Hilfsenergie zur Beaufschlagung der
Gleitringdichtung eine elektrische Spannung angelegt
wird, und
Fig. 3 eine Vorderansicht der die Elektromagneten enthaltenden
Scheibe.
Der wesentliche Unterschied zwischen den Ausführungsformen
der Fig. 1 und 2 besteht darin, daß die Ausführung nach Fig. 1
mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium als Hilfsenergie
und die Ausführung nach Fig. 2 durch Anlegen einer elektrischen
Spannung als Hilfsenergie beaufschlagt wird, um eine geringe
axiale Bewegung des flexiblen Dichtungseinsatzes zur
Atmosphärenseite der Gleitringdichtung zu bewirken. Der Grund
aufbau der beiden Ausführungsformen ist jedoch gleich, sodaß
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile betreffen.
So ist in den Fig. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 1 eine
rotierende Welle bezeichnet, an deren produktseitige Ende ein
Entlastungsrad 2 drehfest aufgebracht ist. An dieses Entlastungs
rad 2 schließt sich zur Atmosphärenseite der Gleitringdichtung
eine Wellenhülse 3 an, die ebenfalls drehfest mit der rotierenden
Welle 1 verbunden ist.
Die mit Wellenhülse 3 verbundene Welle 1 dreht sich in einem
Stopfbuchsgehäuse 4, an dem die gesamte Gleitringdichtung
befestigt ist. Die Befestigung ist mit der Strich-Punkt-Linie
angedeutet. Desweiteren ist auf der Wellenhülse 3 ein Gleitring
5 aufgebracht, dessen produktseitige Stirnfläche eine
Abdichtfläche bildet. Dieser Gleitring 5 kann lösbar mit der
Wellenhülse 3 durch geeignete Befestigungsmittel, wie Schrauben
(z. B. Maden- oder Imbußschrauben), Nieten oder dergl. verbunden
sein. Diese Verbindung ist wiederum mit der Strich-Punkt-Linie
angedeutet. Dadurch ist die Austauschbarkeit und Nachstellbarkeit
des Gleitringes 5 gewährleistet.
Der Abdichtfläche des Gleitringes 5 gegenüber befindet sich in
einem bestimmten spaltbildenden Abstand (bei Betrieb der
Pumpe) die Abdichtfläche eines Gegenringes 6. Während dieser
Gegenring 6 vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise Teflon,
besteht, ist der Gleitring 5 vorzugsweise aus einem sehr harten
Material, wie Siliziumcarbid, Hartmetall o. ä. ausgebildet.
Andererseits kann auch der Gegenring 6 aus dem gleichen
Material bestehen wie der Gleitring 5. Dieses Material ist recht
teuer, sodaß die Forderung nach Austauschbarkeit dieser Teile
besteht.
Der Spalt 7 zwischen den Abdichtflächen des Gleitringes 5 und
des Gegenringes 6 wird vorbestimmt und stellt einen Abstand
dar, der durch Betätigen der Gleitringdichtung durch Beaufschla
gung mit einer Hilfsenergie gegen Null verringert werden soll,
wenn die Pumpe abgeschaltet wird.
Der Spalt 7 ist in den vorliegenden Zeichnungen der Übersicht
halber extrem breit dargestellt. Tatsächlich bewegt sich der
Spalt 7 in einer Größenordnung von etwa 0,3 mm.
Der Gegenring 6 ist an der atmosphärenseitigen Stirnfläche eines
flexiblen Dichtungseinsatzes 8 angeordnet. Dabei kann der
Gegenring 6 als separates Teil ausgebildet sein, das beispiels
weise über eine Überwurfmutter 9, vorzugsweise ebenfalls aus
Kunststoff, wie Teflon, bestehend, mit dem flexiblen Dichtungs
einsatz 8 verbunden ist und gegebenenfalls mit einer O-Ring
dichtung 10 gegenüber diesem abgedichtet ist. Der Gegenring 6
kann aber auch Bestandteil des Dichtungseinsatzes sein und mit
diesem eine Einheit bilden. Durch die Verbindung mit der
Überwurfmutter 9 ist der Gegenring 6 lösbar und austauschbar
ausgeführt.
Der flexilbe Dichtungseinsatz 8 besteht ebenfalls aus Kunststoff,
vorzugsweise Teflon, da dieses flexibel und trotzdem
widerstandsfähig ist und Temperaturen im Bereich von 220°
unbeschadet aushält. Dieser flexible Dichtungseinsatz 8 befindet
sich zwischen dem Gegenring 6 und dem Stopfbuchsgehäuse 4,
wobei letzteres über eine O-Ringdichtung 11 gegenüber dem
flexiblen Dichtungseinsatz abgedichtet ist. Der Dichtungseinsatz
8 weist eine um seine äußere Umfangsfläche umlaufende Nut 12
auf, die radial nach innen zur rotierenden Welle 1 gerichtet ist.
Weiterhin weist der Dichtungseinsatz 8 einen umlaufenden axial
bewegbaren Dehnungskanal 13 auf, der bis in die Nut 12
hineinragt.
Gemäß Fig. 1 ist in die umlaufende Nut 12 ein Stützelement 14
eingebracht, das aus zwei halbkreisförmigen Schalen bestehen
kann und somit abnehmbar gestaltet ist. Dieses Stützelement soll
das flexible Dichtelement 8 stabilisieren und wird vom Dichtele
ment 8 selbst gehalten. Das Stützelement 14 besitzt an seiner
peripheren Umfangsfläche mehrere Durchtrittsöffnungen 15.
Oberhalb des Stützelementes 14 ist ein Klemmring 16 ange
ordnet, der den flexiblen Dichtungseinsatz 8 klemmt und mit
dem Stopfbuchsgehäuse 4 verbunden ist. An diesem Klemmring
16 befindet sich eine Lufteintritts- und -austrittsöffnung 17,
durch die Luft hohen Druckes zu- und abgeführt wird, wobei die
Luft durch eine im Klemmring 16 befindliche Bohrung und die
Durchtrittsöffnungen 15 des Stützelementes 14 strömt.
Während des Pumpenbetriebes bildet sich am Entlastungsrad 2
ein Flüssigkeitsring durch das zu fördernde Medium. Wird über
ein Zeitrelais (nicht dargestellt) die Pumpe angehalten, so wird
gleichzeitig Druckluft über die Lufteintritts- und
-austrittsöffnung 17, durch die Bohrung im Klemmring 15 und die
Durchtrittsbohrungen 15 in Stützelement 14 in die Nut 12 des
flexiblen Dichtelements 8 geleitet. Durch den Luftdruck wird der
Bereich des Dehnungskanals 13 axial zur Atmosphärenseite um
einen geringen Betrag, nämlich etwa 0,3 mm, verschoben, sodaß
der Gegenring 6 mit der Überwurfmutter 9 mit dessen Stirn
fläche gegen die gegenüberliegende Stirnfläche des Gleitringes 5
gedrückt, sodaß der Spalt 7 verschlossen wird und dadurch die
Pumpe gegenüber der Umwelt abgedichtet ist und keine
aggressiven Medien austreten können. Wird die Pumpe wieder in
Betrieb genommen, wird die Druckluft über die Öffnung 17
mittels eines 3/2-Wegeventils abgezogen, das über ein Zeitrelais
(nicht dargestellt) mit dem Elektromotor der Pumpe verbunden
ist. Die Dichtflächen des Gegenringes 6 und des Gleitringes 5
weisen wieder den Spalt 7 auf.
In der Ausführung gemäß Fig. 2 befindet sich oberhalb der Nut
12 eine Scheibe 18, die durch einen Sicherungsring 19 am
flexiblen Dichtungseinsatz 8 gehalten wird. Die Scheibe 18 weist
an ihrer zur Produktseite weisenden Stirnfläche im äußeren
Umfangsbereich eine Anzahl Elektromagnete 20 auf, wie sie
beispielhaft in Fig. 3 dargestellt sind.
Diesen Elektromagneten 20 gegenüber befindet sich am Stopf
buchsgehäuse 4 eine Andruckscheibe 21, die starr mit diesem
verbunden ist. Die Scheibe 18 ist mittels Federn 22, die
ebenfalls gemäß Fig. 3 im äußeren Umfangsbereich der Scheibe
18 angeordnet sind, gegen die Andruckscheibe 21 abgestützt.
Beim Betrieb der Pumpe sind die Elektromagnete 20 vorzugs
weise mit Gleichstrom beaufschlagt, sodaß diese die Feder
spannung der Federn 22 überwinden und sich an die
Andruckscheibe 21 anlegen, sodaß der Spalt 7 zwischen Gleitring
5 und Gegenring 6 entsteht. Durch die Verwendung von Gleich
strom sind die Elektromagnete 20 explosionsgeschützt, sodaß die
Sicherheit der Gleitringdichtung erhöht wird. Beim Abschalten
der Pumpe werden die Elektromagnete 20 stromlos geschaltet,
sodaß die Federn, die etwa 0,4 mm Vorspannung aufweisen, die
Scheibe 18 und den Dehnungskanal 13 des flexiblen Dichtungsein
satzes und den daran angeordneten Gegenring 6 gegen den
Gleitring 5 drücken, sodaß der Spalt 7 beseitigt wird. Die Gleit
ringdichtung dichtet wie in Ausführungsform gemäß Fig. 1 ab.
Vorzugsweise wird eine Spannung von 24 Volt an die
Elektromagnete angelegt.
Claims (10)
1. Gleitringdichtung für eine flüssige Medien fördernde Pumpe,
die während des Betriebes hydrodynamisch abgedichtet wird,
und die mittels Hilfsenergie beispielsweise durch Luft oder
Anlegen einer elektrischen Spannung bei Stillstand axial ver
stellbar ist und diese abdichtet und die ein Entlastungsrad und
einen flexiblen Dichtungseinsatz aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der flexible Dichtungseinsatz (8) eine um seine
äußere Umfangsfläche umlaufenden Nut (12) aufweist, die
radial nach innen gerichtet ist und einen umlaufenden axial
bewegbaren Dehnungskanal (13) enthält und die eine zur
Atmosphärenseite gerichtete flexible Wandung bildet, an der
ein Gegenring (6) angeordnet ist, der infolge der Beauf
schlagung der Gleitringdichtung mit Hilfsenergie mit seiner
atmosphärenseitigen Stirnfläche gegen einen Gleitring (5) auf
einer Rotationswelle (1) drückbar ist.
2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der flexible Dichtungseinsatz (8) aus einem Kunststoff
material, vorzugsweise aus Teflon besteht.
3. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in die umlaufende Nut (12) des flexiblen
Dichtungseinsatzes (8) ein Stützelement (14) eingebaut ist, das
an seiner Umfangsfläche mit wenigstens einer
Durchtrittsöffnung (15) für die Hilfsenergiezu- und -abführung
versehen ist.
4. Gleitringdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützelement (14) aus zwei halbkreisförmigen Schalen
besteht.
5. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am Umfangsbereich des flexiblen
Dichtungseinsatzes (8) eine mit diesem starr verbundene
Scheibe (18) angeordnet ist, die an ihrer zur Produktseite
weisenden Stirnfläche eine Anzahl Elektromagnete (20)
aufweist.
6. Gleitringdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Elektromagneten (20) aufweisende Stirnfläche der
Scheibe (18) durch Federbelastung (22) mit einer gegenüber
liegenden metallischen Fläche (21) verbunden ist.
7. Gleitringdichtung nach mindestens einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (6) mit
dem flexiblen Dichtungseinsatz (8) lösbar und austauschbar
verbunden ist.
8. Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Verbindungselement eine Überwurfmutter (9) vorge
sehen ist.
9. Gleitringdichtung nach mindestens einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (5)
lösbar und austauschbar mit der Pumpenwelle (1) bzw. der
Wellenhülse (3) verbunden ist.
10. Gleitringdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gleitringdichtung durch ein flüssiges
oder gasförmiges Medium oder elektromechanisch beaufschlagt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3843288A DE3843288A1 (de) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | Gleitringdichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3843288A DE3843288A1 (de) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | Gleitringdichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3843288A1 true DE3843288A1 (de) | 1990-06-28 |
Family
ID=6369889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3843288A Withdrawn DE3843288A1 (de) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | Gleitringdichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3843288A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6905123B2 (en) | 2002-02-02 | 2005-06-14 | John Crane Uk Limited | Seals |
EP2202433A3 (de) * | 2008-12-24 | 2011-10-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Staubdichtungsstruktur eines Innenmischers |
EP3457008A1 (de) * | 2017-09-18 | 2019-03-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Elektromagnetische kassettendichtung |
US10436328B2 (en) | 2016-06-10 | 2019-10-08 | John Crane Uk Ltd. | Dry gas seal with electronically controlled shutdown valve |
US10677357B2 (en) | 2017-05-15 | 2020-06-09 | John Crane Uk Ltd. | Dry gas seal with electronically controlled carrier load |
-
1988
- 1988-12-22 DE DE3843288A patent/DE3843288A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |