DE60300051T2 - Wellendichtung - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal

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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Wellendichtungsvorrichtungen. Im Spezielleren, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Erfindung Wellendichtungsvorrichtungen zur Verwendung bei einer Rühreinrichtung oder dergleichen zur Schaffung einer Abdichtung gegenüber einem Rührfluid unter einem hohen Druck oder extrem hohen Druck. Eine solche Dichtung ist aus dem Dokument US-A-5,609,342 bekannt.
  • Eine Wellendichtungsvorrichtung in Form eines einschlägigen Standes der Technik zu der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer mechanischen Dichtungsvorrichtung für hohen Druck.
  • In 4 ist eine Drehwelle 175 durch einen Lagerbereich drehbar abgestützt, der in einem Gehäuse 151 der Rühreinrichtung 150 angeordnet ist. Die Drehwelle 175 erstreckt sich durch das gesamte Innere des Gehäuses 151 hindurch sowie aus diesem heraus. Das Innere der Rühreinrichtung 150 ist mit einem unter hohem Druck stehenden Dichtungsfluid A gefüllt.
  • Das Gehäuse 151, durch das sich die Drehwelle 175 hindurch erstreckt, ist in drei Kammern 152A, 152B und 152C unterteilt. Die Kammern 152 umfassen, gezählt von der Seite des Dichtungsfluids A aus, eine erste Kammer 152A, eine zweite Kammer 152B und eine dritte Kammer 152C.
  • Wenn der Druck des Dichtungsfluids A z.B. 20 MPa beträgt, wird der ersten Kammer 152A von einem ersten Rohr 153A ein Druckfluid mit 15 MPa zugeführt, wobei dieser Druck etwas niedriger ist als der des Fluids A. In ähnlicher Weise wird der zweiten Kammer 1528 von einem zweiten Rohr 1536 ein Druckfluid mit 10 MPa zugeführt, wobei dieser Druck noch niedriger ist als in der ersten Kammer 152A. In entsprechender Weise wird der dritten Kammer 152C von einem dritten Rohr 153C ein Druckfluid mit 5 MPa zugeführt, wobei dieser Wert nochmals niedriger als der Druck der zweiten Kammer 1526 ist. Aus diesem Grund ist eine Mehrzahl von Kammern notwendigerweise derart angeordnet, dass der hohe Druck des Dichtungsfluids A stufenweise geringer wird.
  • Ohne eine solche ausgeklügelte Einrichtung kann ein hoher Druck eine Beschädigung an der ersten mechanischen Dichtung 110 verursachen.
  • Die erste Kammer 152A, die zweite Kammer 1526 und die dritte Kammer 152C enthalten in ihrem Inneren eine jeweilige mechanische Dichtungsvorrichtung 110, 120, 130, und diese mechanischen Dichtungsvorrichtungen 110, 120, 130 werden ausgehend von der Seite des Dichtungsfluids A in Richtung auf den Atmosphärenbereich als erste mechanische Dichtung 110, zweite mechanische Dichtung 120 bzw. dritte mechanische Dichtung 130 bezeichnet.
  • Bei der ersten mechanischen Dichtung 110 handelt es sich aufgrund des hohen Drucks des Dichtungsfluids A um eine für hohen Druck ausgelegte mechanische Dichtung. Gleichermaßen werden für hohen Druck ausgebildete mechanische Dichtungen auch für die zweite mechanische Dichtung 120 und die dritte mechanische Dichtung 130 verwendet, und zwar entsprechend dem Druckniveau, dem diese ausgesetzt werden.
  • Das in einer Rühreinrichtung 150 verwendete Dichtungsfluid A steht unter einem hohen Druck, und es werden typischerweise mechanische Dichtungsvorrichtungen 110, 120, 130 verwendet, da elastische Gummidichtungen einem solchen hohen Druck nicht standhalten können.
  • Diese mechanische Dichtungen 110, 120, 130 sind speziell für eine Verwendung unter hohem Druck vorgesehen, wobei sie derart angebracht sind, dass eine Wellenhülse 111 über einen O-Ring über die Drehwelle 175 gepasst ist. Eine Federhalterung 112 greift an dem Schulterteil der Hülse 111 an der Hülse 111 an, und ein drehbarer Dichtungsring 113 ist über einen O-Ring in beweglicher Weise auf das andere Ende der Hülse 111 gepasst. Eine von der Federhalterung 112 abgestützte Vorspannfeder 114 ist derart angeordnet, dass sie eine Drückkraft auf den drehbaren Dichtungsring 113 ausübt.
  • Andererseits ist ein stationärer Dichtungsring 115 an einem Haltebereich des Gehäuses 151 über einen O-Ring angebracht und weist eine entgegengesetzte Dichtungsfläche 155A auf, die in Gleitberührung mit einer gleitbeweglichen Dichtungsfläche 113A des drehbaren Dichtungsrings 113 steht.
  • Die zweite mechanische Dichtung 120 und die dritte mechanische Dichtung 130 sind in ähnlicher Weise ausgebildet wie die erste mechanische Dichtung 110.
  • Die erste mechanische Dichtung 110 schafft eine effektive Abdichtung gegenüber dem unter hohem Druck stehenden Dichtungsfluid A innerhalb der Rühreinrichtung, und zwar in Zusammenarbeit mit dem Fluiddruck im Inneren der ersten Kammer 152A, der etwas niedriger ist als der Druck des Fluids A.
  • Hinsichtlich der zweiten mechanischen Dichtung 120 schafft diese gleichermaßen eine Abdichtung gegenüber dem Druckfluid im Inneren der ersten Kammer 152A in Zusammenarbeit mit dem Fluiddruck innerhalb der zweiten Kammer 1528, der zwei Stufen niedriger ist als der Druck des Fluids A. In ähnlicher Weise schafft auch die dritte mechanische Dichtung 130 eine Abdichtung gegenüber dem Druckfluid in der ersten Kammer 1528 in Zusammenarbeit mit dem Fluiddruck in der zweiten Kammer 152C, der um drei Stufen niedriger ist als der Druck des Fluids A.
  • Die Verwendung von solchen mechanischen Hochleistungsdichtungen, die den Fluiddruck stufenweise von Kammer zu Kammer reduzieren, ist von essentieller Bedeutung, um eine sichere Abdichtung für das Dichtungsfluid A unter hohem Druck zu schaffen. Mit anderen Worten ist beim Abdichten eines unter hohem Druck stehenden Fluids ohne allmähliche Reduzierung des hohen Drucks in mehreren Schritten eine einzige mechanische Dichtungsvorrichtung nicht in der Lage, einem solchen hohen Fluiddruck standzuhalten, und es kommt frühzeitig zu Verschleiß oder Beschädigung dieser Dichtungsvorrichtung.
  • Es ist eine Anzahl von teuren mechanischen Dichtungen erforderlich, um eine solche mechanische Dichtungsvorrichtung in mehreren Stufen zu realisieren, und dies macht die Dichtungskonstruktion größer und länger. Falls es ferner zu einem Versagen bei einer der mehreren mechanischen Dichtungen kommt, wird ein Druckunterschied zwischen den beiden benachbarten mechanischen Dichtungen groß, und der erhöhte Druckunterschied führt zu einem Versagen von weiteren einzelnen mechanischen Dichtungen. Bei der Anordnung einer mechanischen Dichtung in einer solchen Mehrstufen-Konstruktion bestehen ferner Schwierigkeiten bei der spanenden Bearbeitung zum Montieren der mechanischen Dichtungen sowie bei der Montage der mechanischen Dichtungsvorrichtung. Dies erhöht auch die Herstellungskosten.
  • Die Anordnung von Fluid mit bestimmten Druckwerten in einzelnen Kammern, so dass der Druck in mehreren Stufen variiert wird, bedingt ferner einen Kostenanstieg aufgrund von Pumpen und ihren zugehörigen Steuerungen. Eine Modulation des Fluiddrucks ist ebenfalls schwierig.
  • Mit der vorliegenden Erfindung sollen die vorstehend genannten Probleme gelöst werden. Ein technisches Hauptziel, das die vorliegende Erfindung zu erreichen sucht, besteht in der Reduzierung der Anzahl von mechanischen Dichtungen für den Einsatz sowie in der Schaffung einer Abdichtung gegenüber einem Fluid mit hohem Druck unter Verwendung kostengünstiger mechanischer Dichtungen unter Vermeidung eines Anstiegs bei den Gesamtkosten einer Wellendichtungsvorrichtung, wie sich dieser bei Verwendung einer Mehrzahl teurer mechanischer Dichtungen ergibt.
  • Eine Abdichtung gegen einem Fluid mit hohem Druck mittels einer Mehrzahl mechanischer Dichtungsvorrichtungen führt zu einer großen Konstruktion, da viele Kammern zum Halten der Dichtungen vorgesehen werden müssen. Ein weiteres Ziel besteht daher in der Reduzierung der Größe der Wellendichtungsvorrichtung durch kompakte Ausbildung des Installationsraums.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Wellendichtungsvorrichtung mit verbesserter Druckfestigkeit und verbes serter Dichtungsleistung gegenüber einem unter hohem Druck stehenden Fluid sowie mit verbesserter Verhinderung von Defekten aufgrund des Fluiddrucks.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wellendichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen, bei der es sich um eine Wellendichtungsvorrichtung zum Schaffen einer Dichtung gegenüber eine Prozessfluid zwischen einem Gehäuse und einer Drehwelle handelt, wobei die Wellendichtungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch:
    • (a) Einen ersten Dichtungsbereich, der auf ein Prozessfluid zu positioniert ist und eine Abdichtung gegenüber dem Prozessfluid schafft;
    • (b) einen zweiten Dichtungsbereich, der relativ zu dem ersten Dichtungsbereich auf der entgegengesetzten Seite des Prozessfluids positioniert ist;
    • (c) eine Fluidkammer, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich und dem zweiten Dichtungsbereich befindet;
    • (d) eine Eintrittspassage, die ein Einströmen eines Dichtungsmittels durch Verbindung mit einer Verbindungspassage zwischen der Fluidkammer und dem ersten Dichtungsbereich ermöglicht;
    • (e) einen Schwebering, der sich im Inneren der Fluidkammer befindet und einen Druckreduzierspalt zwischen dem Schwebering und der Drehwelle vorsieht; und
    • (f) eine Austrittspassage, die mit dem Druckreduzierspalt in Verbindung steht und einen Austritt des Dichtungsmittels ermöglicht.
  • Bei der vorliegenden Wellendichtungsvorrichtung vermindert der Schwebering einen hohen Druck des Dichtungsmittels, das einem Prozessfluid entgegengesetzt ist, und die eine Seite des ersten Dichtungsbereichs wird über den Druck des Dichtungsmittels druckfest gemacht. Aus diesem Grund muss der Schwebering keine Dichtungsfunktion haben, sondern es müssen lediglich Festigkeit und Abriebbeständigkeit berücksichtigt werden. Als Ergebnis hiervon führt eine Kombination aus einer kostengünstigen Dichtung und einem Schwebering, durch die ein beträchtlicher Druckreduzierungseffekt geschaffen wird, zur einfachen Schaffung einer Wellendichtungsvorrichtung mit signifikanter Dichtungsleistung sowie Dauerhaftigkeit, wie sich diese mit einer herkömmlichen Dichtungsvorrichtung, bei der nur eine Dichtungsfunktion berücksichtigt wird, nicht erzielen lassen.
  • Da der Schwebering den Druck des Dichtungsmittels vor der Übertragung auf den zweiten Dichtungsbereich vermindert, lässt sich der zweite Dichtungsbereich mit einer für niedrigen Druck ausgelegten Spezifikation ausführen, so dass sich eine Kostenreduzierung ergibt.
  • Ferner kann sogar ein einziges Stück eines Schweberings den Druck eines unter hohem Druck stehenden Fluids vermindern, und dies führt zu einer Ersparnis hinsichtlich des Installationsraums des Schweberings. Ferner führt dies zu einer einfachen Installationskonstruktion sowie zu einer kompakteren Wellendichtungsvorrichtung.
  • Darüber hinaus wird der Druck des Dichtungsmittels in der stromaufwärts von dem Schwebering vorgesehenen Verbindungspassage in effektiver Weise reduziert, da das Dichtungsmittel durch den Schwebering blockiert wird.
  • Es kann eine Eintrittspassage zur Verbindung mit einer Verbindungspassage zwischen einem ersten Dichtungsbereich und einer Fluidkammer vorgesehen sein sowie auch für eine Verbindung mit einer Fluidkammer über einen Spalt vorgesehen sein, der durch ein Gehäuse und eine Drehwelle gebildet ist.
  • Da bei einer solchen Wellendichtungsvorrichtung die Eintrittspassage mit der Verbindungspassage zwischen dem ersten Dichtungsbereich und der Fluidkammer in Verbindung steht und ferner mit der Fluidkammer über den Spalt zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle in Verbindung steht, vermindert die sich an die Eintrittspassage anschließende Verbindungspassage den Druck des Dichtungsmittels, bevor der Druck durch einen Schwebering reduziert wird. Eine weitere Verminderung des Drucks wird an dem Spalt zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle forciert.
  • Auf diese Weise kann der Druck vor dem Schwebering in effektiver Weise reduziert werden, und eine mögliche Beschädigung eines ersten Dichtungsbe reichs aufgrund eines hohen Drucks des Prozessfluids wird in effektiver Weise verhindert.
  • Dies führt auch zu der Möglichkeit der Verwendung eines Materials mit niedriger Druckfestigkeit für den Schwebering. Der erste Dichtungsbereich kann ebenfalls mit einem kostengünstigen Material hergestellt werden. Als Ergebnis hiervon lässt sich eine Wellendichtungsvorrichtung kompakt und kostengünstig herstellen.
  • Da die Eintrittspassage mit der Verbindungspassage in Verbindung steht, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich und der Fluidkammer befindet, kann der erste Dichtungsbereich ferner angrenzend an die Fluidkammer angeordnet werden. Dies führt zu einer kompakten Ausbildung der gesamten Konstruktion einschließlich des ersten Dichtungsbereichs und der Fluidkammer.
  • Bei einer Wellendichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 kommuniziert eine Eintrittspassage mit einem Bereich einer ersten Dichtungsinstallationskammer, die sich zwischen einem ersten Dichtungsbereich und einer Fluidkammer befindet, und eine Summe aus dem Druck des Dichtungsmittels, das von der Eintrittspassage her zugeführt wird, und dem Dichtungsfestigkeitsdruck bzw. dem Dichtungsprüfdruck des ersten Dichtungsbereichs ist gewählt als der Druck des Prozessfluids.
  • Da bei dieser Form der Wellendichtungsvorrichtung die Eintrittspassage mit der ersten Dichtungsinstallationskammer kommuniziert und eine Summe aus dem Druck des Dichtungsmittels, das von der Eintrittspassage her zugeführt wird, und dem Dichtungsfestigkeitsdruck des ersten Dichtungsbereichs höher ist als der Fluiddruck, kann selbst ein erster Dichtungsbereich mit niedriger Dichtungsleistung in wirksamer Weise dem Druck des Prozessfluids unter hohen Druckbedingungen standhalten. Aus diesem Grund kann der erste Dichtungsbereich durch eine Packung mit niedriger Dichtungsfestigkeit oder dergleichen ersetzt werden, und die Herstellungskosten für die Wellendichtungsvorrichtung lassen sich reduzieren.
  • Eine mechanische Dichtung kann für den ersten Dichtungsbereich vorgesehen sein, wobei ein drehbarer Dichtungsring der mechanischen Dichtung durch eine Hülse festgehalten ist, die durch ein Axiallager gelagert ist.
  • Bei dieser Wellendichtungsvorrichtung sind drehbare Dichtungsringe in einer Hülse festgehalten, die durch ein Axiallager drehbeweglich gelagert ist. Auf diese Weise können Gleitflächen zum Abdichten von mechanischen Dichtungen exakt gelagert werden. Dies ermöglicht auch die Verwendung einer druckfesten mechanischen Dichtung.
  • Es können Lager vorgesehen sein, die eine Drehwelle in frei drehbarer Weise auf der in Bezug auf einen zweiten Dichtungsbereich entgegengesetzten Seite eines Schweberings abstützen, und eine Zirkulationspassage für ein Schmiermittel, die das Schmiermittel den Lagern zuführt, steht mit einer zweiten Dichtungsinstallationskammer in Verbindung, in der der zweite Dichtungsbereich angeordnet ist. Die zweite Dichtungsinstallationskammer steht ferner mit einer Zuführpassage zum Zuführen des Schmiermittels in Verbindung.
  • Da das Schmiermittel mit der zweiten Dichtungsinstallationskammer in Relation zu dem zweiten Dichtungsbereich lagerseitig in Verbindung steht, führt ein Fluiddruck des Schmiermittels, das der zweiten Dichtungsinstallationskammer zugeführt wird, zu einer hydroelastischen Unterstützung einer Niedrigdruckseite des zweiten Dichtungsbereichs. Selbst wenn der zweite Dichtungsbereich einem Druck des Dichtungsmittels ausgesetzt wird, kann der Druck des Schmiermittels dem Druck des Dichtungsmittels standhalten. Auf diese Weise wird nicht nur eine Leckage des Dichtungsmittels verhindert, sondern es wird auch eine hohe Druckfestigkeit gegenüber dem Dichtungsmittel realisiert.
  • Für ein besseres Verständnis der Erfindung sowie zur Veranschaulichung, wie diese ausgeführt werden kann, wird im Folgenden anhand von Beispielen auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen; darin zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung der vorliegenden Wellendichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine Schnittdarstellung des vorliegenden Schlüsselbereichs einer Wellendichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine Schnittdarstellung eines Schlüsselbereichs der vorliegenden Wellendichtungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 eine Schnittdarstellung einer Wellendichtungsvorrichtung des einschlägigen Standes der Technik.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung der vorliegenden Wellendichtungsvorrichtung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt.
  • In 1 ist ein Gehäuse 60 mit einer Durchgangsöffnung 61 ausgebildet, durch die sich eine Drehwelle 60 hindurch erstreckt. Das Gehäuse 60 ist aus einem ersten Gehäuseteil 60A, einem zweiten Gehäuseteil 60B, einem dritten Gehäuseteil 60C sowie einem vierten Gehäuseteil 60D gebildet. Diese Gehäuseteile sind mittels eines Schraubenbolzens 62D in integraler Weise miteinander verbunden.
  • Weiter rechts in der Zeichnung sind ein zylindrisches fünftes Gehäuseteil 60E und ein sechstes Gehäuseteil 60F angeordnet, bei dem es sich um eine Endabdeckung handelt. Das fünfte Gehäuseteil 60E und das sechste Gehäuseteil 60F sind an dem zweiten Gehäuseteil 60B mittels eines Schraubenbolzens 62C befestigt.
  • Die einzelnen Gehäuseteile 60A, 606, 60C, 60D, 60E, 60F sind mittels Schraubenbolzen 62A an einem Basisgehäuseteil 60B fest angebracht. Ein Dichtungsgehäuse 60 ist durch das erste Gehäuseteil 60A, das zweite Gehäuseteil 606, das dritte Gehäuseteil 60C und das vierte Gehäuseteil 60D gebildet. Ferner bilden das fünfte Gehäuseteil 60E und das sechste Gehäuseteil 60F ein Lagergehäuse 60.
  • Die Dichtungsgehäuseteile 60A, 606, 60C, 60D bilden in Kombination mit den Lagergehäuseteilen 60E, 60F das Gesamtgehäuse 60.
  • Ein innerer Bereich 66 des Basisgehäuseteils 60G, der mit einem Vorrichtungsinnenraum A in Verbindung steht, ist relativ zu der Durchgangsöffnung 61 des Gehäuses 60 auf der linken Seite der Zeichnung angeordnet. Eine Installationskammer 26 für eine erste Dichtung ist als Innenumfangsnut gebildet, die innerhalb des ersten Gehäuseteils 60A zu einer Atmosphärenseite B hin positioniert ist, und die Installationskammer 26 steht durch einen Spalt mit dem Innenbereich in Verbindung. In der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 ist ein erster Dichtungsbereich 14 positioniert. Der erste Dichtungsbereich 14 bildet eine mechanische Dichtung. Eine andere Art von Dichtungsvorrichtung, wie z.B. eine Segmentdichtung oder ein O-Ring, kann als Ersatz für die mechanische Dichtung verwendet werden.
  • Die erste mechanische Dichtung 14 weist einen stationären Dichtungsring 14A und einen drehbaren Dichtungsring 14B auf. Der stationäre Dichtungsring 14A ist in drehfester Weise festgehalten, indem er in abdichtender Verbindung mit einem Vorsprung steht, der in dem ersten Gehäuseteil 60A vorgesehen ist.
  • Der drehbare Dichtungsring 14B dagegen ist durch einen Flanschbereich 51A3 einer ersten Hülse 51A in drehfester, jedoch axial beweglicher Weise festgehalten. Einander gegenüberliegende Dichtungsflächen 14C des stationären Dichtungsrings 14A und des drehbaren Dichtungsrings 14B schaffen eine sichere Dichtung gegenüber einem Prozessfluid.
  • Eine Fluidpassage, die sich in Relation zu den gegenüberliegenden Dichtungsflächen 14C des ersten Dichtungsbereichs 14 in der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 auf der Atmosphärenseite B befindet, steht mit einer Eintrittspassage 20 in Verbindung. Diese Eintrittspassage 20 kann in direkter Verbindung mit einer Verbindungspassage 22 vorgesehen sein, die sich zwischen der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 und einer Fluidkammer 63 befindet. Ferner ist ein schmaler Spalt 23 zwischen der Drehwelle 50 und der Durch gangsöffnung 61 des dritten Gehäuseteils 60C relativ zu der Verbindungspassage 22 zu der Fluidkammer 63 hin positioniert.
  • Ein Dichtungsmittel S, bei dem es sich um ein Hydraulikfluid, wie z.B. Speiseöl handelt, wird von dieser Eintrittspassage 20 her zugeführt. Der Druck des Hydraulikfluids wird derart gewählt, dass er gleich oder etwas niedriger als der des abgedichteten Prozessfluids ist, wobei er z.B. um einen Druckunterschied in einem Bereich von 0,01 bis 0,5 MPa niedriger ist als der Prozessfluid-Druck.
  • Der Druckunterschied relativ zu dem Prozessfluid-Druck muss innerhalb eines vorgegebenen Dichtungsdruckbereichs des ersten Dichtungsbereichs fallen (wobei es sich um einen Druckbereich handelt, in dem die Dichtungsleistung wirksam bleibt). Das Halten des Druckunterschieds unter der Dichtungsdruckgrenze trägt dazu bei, eine Beschädigung des ersten Dichtungsbereichs 14 durch einen übermäßigen Druck des Prozessfluids zu verhindern.
  • Ferner ist eine Fluidkammer 63 relativ zu der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 zu der Atmosphärenseite B hin vorgesehen. Im Inneren der Fluidkammer 63 ist ein erster Befestigungsstift 65A an einer der Endflächen befestigt, die näher zu dem Vorrichtungsinneren 66 hin angeordnet ist, während ein zweiter Befestigungsstift 65B an der anderen Endfläche befestigt ist, die näher zu der Atmosphärenseite B hin gelegen ist. Zusätzlich dazu ist eine zweite Dichtungsinstallationskammer 69 in einer ringförmigen Nut relativ zu der Fluidkammer 63 auf der Atmosphärenseite B vorgesehen.
  • Ferner ist in dem Gehäuse 60 eine Austrittspassage 67 angeordnet, die mit der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 in Verbindung steht.
  • Diese Austrittspassage 67 steht ferner mit einem zweiten Rohrformstück 72 in Verbindung, das mit dem zweiten Gehäuseteil 60B verbunden ist. Stromabwärts relativ zu dem zweiten Rohrformstück 72 befindet sich über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil V2 ein Speicherbehälter T. Der Speicherbehälter T ist dann über das zweite Rohrformstück 72 mit einer Pumpe PF verbunden. Dichtungsmittel S, dessen Druck durch einen später noch ausführlich zu beschreibenden Schwebering 2 reduziert wird, wird über die Austrittspassage 67 und das zweite Rohrformstück 72 zu dem Speicherbehälter T zurückgeführt.
  • Dieses Dichtungsmittel S, das mittels der Pumpe PF auf einen Druck P1 gepumpt wird, wird von dem Speicherbehälter T über das erste Rohrformstück 71 zu der Eintrittspassage 20 zurückgeführt. Die das Dichtungsmittel S mit Druck beaufschlagende Pumpe PF muss keine Pumpe einer besonderen Art sein, sondern es reicht eine übliche, kostengünstige Pumpe.
  • Das Dichtungsmittel S zirkuliert somit und wird zu der Eintrittspassage 20 zurückgeführt, nachdem der Druck in der Fluidkammer 63 vermindert worden ist. Das Dichtungsmittel S wird mit einem Druck von 40 MPa von der Eintrittspassage 20 in die erste Dichtungsinstallationskammer 26 eingeleitet und wird dann über die Verbindungspassage 22, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich 14 und der Fluidkammer 63 befindet, in die Fluidkammer 63 eingeleitet. Da die Verbindungspassage 22 einen engen Spalt 23 zwischen der Drehwelle 50 und der Durchgangsöffnung 61 zu der Seite der Fluidkammer 63 hin aufweist, wird der Druck des Dichtungsmittels S auch an dem Spalt 23 vermindert.
  • Der später beschriebene Schwebering 2 reduziert den Druck des Dichtungsmittels S vor P1, 40 MPa, auf P2 in einem Bereich von 0,1 MPa bis 3 MPa beim Durchlaufen der Fluidkammer 63.
  • Die Wirkung der Druckreduzierung ist bei einer höheren Viskosität des Dichtungsmittels S noch ausgeprägter. Auch eine schmalere Ausbildung eines Druckreduzierspaltes 7 zwischen dem Schwebering 2 und der Drehwelle 50 führt in Verbindung mit der Viskosität zu einem noch stärkeren Druckreduziereffekt.
  • Der Schwebering 2 ist im Inneren der Fluidkammer 63 angeordnet, und seine Innendurchmesserfläche bildet eine Druckreduzier-Innenfläche 3. Der Druckreduzierspalt 7 befindet sich zwischen der Druckreduzier-Innenfläche 3 des Schweberings 2 und der Außendurchmesser-Fläche 51A1 der ersten Hülse 51A, die über die Drehwelle 50 gepasst ist. Dieser Druckreduzierspalt 7 zeigt einen Druckreduziereffekt in Abhängigkeit von der axialen Länge des Schweberings 2 sowie der Viskosität und der Strömungsrate des Dichtungsmittels S, wie z.B. Speiseöl (pflanzliches Öl).
  • Die Verwendung einer Labyrinth-Dichtung an der Druckreduzier-Innenfläche 3, die im Folgenden noch anhand eines Beispiels beschrieben wird, kann einen Druckreduziereffekt steigern. Eine an der Druckreduzier-Innenfläche 3 angeordnete Labyrinth-Dichtung trägt zur Verminderung der axialen Länge des Schweberings 2 bei, wobei dies wiederum zu einer kompakteren Ausbildung führt. Ferner wird durch Anordnen der Druckreduzier-Innenfläche 3 für eine abgeschrägte Fläche der Druckreduziereffekt intensiviert.
  • Die Größe des Durchmessers des Schweberings 2 hat ebenfalls einen Einfluss auf den Druckreduziereffekt.
  • Die Ausbildung des Schweberings 2 erfolgt unter Berücksichtigung dieser Daten. Die Abmessung des Druckreduzierspalts 7 zwischen dem Schwebering 2 und der Drehwelle 50 liegt in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm und in noch weiter bevorzugter Weise in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,2 mm.
  • Der Schwebering 2 weist eine gegenüberliegende Endfläche 4 auf, die zu der Eintrittsseite hin gelegen ist, auf der das Dichtungsmittel S einströmt, wobei die Endfläche 4 der Endfläche der Fluidkammer 63 benachbart ist. Auch die andere Endfläche des Schweberings 2, die zu der Atmosphärenseite B hin gelegen ist, bildet eine Dichtungsfläche 5. Diese Dichtungsfläche 5 bildet eine abdichtende Berührung mit einer gegenüberliegenden Dichtungsfläche 12 eines stationären Rings 11, indem sie von einer Mehrzahl von Schraubenfedern 10 mit Druck beaufschlagt wird, die in Umfangsrichtung zwischen der Endfläche der Fluidkammer 63 und der gegenüberliegenden Endfläche 4 angeordnet sind.
  • Ferner ist in der gegenüberliegenden Endfläche 4 eine erste Eingriffsaussparung 6 vorgesehen, und durch in Eingriff bringen des ersten Befestigungsstifts 65A mit der ersten Eingriffsaussparung 6 wird der Schwebering 2 in drehfester Weise relativ zu der Drehwelle 50 festgehalten. Außerdem ist der Schwebering 2 in frei beweglicher Weise in Richtung auf eine radiale, nach außen gehende Richtung in Bezug auf die Außendurchmesser-Fläche 51A1 der ersten Hülse 51A festgehalten.
  • Der stationäre Ring 11 ist in dem vierten Gehäuseteil 60D relativ zu dem Schwebering 2 zu der Atmosphärenseite B hin angeordnet. Dieser stationäre Ring 11 weist eine zweite Eingriffsaussparung an der Endfläche auf, die sich auf der entgegengesetzten Seite zu der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 12 befindet, und die zweite Eingriffsaussparung steht mit dem zweiten Befestigungsstift 65B in Eingriff, der in dem vierten Gehäuseteil 60D angebracht ist. Der stationäre Ring 11 ist Teil des Schweberings 2, und ein Spalt zwischen dem stationären Ring 11 und der ersten Hülse 51A ist mehr oder weniger gleich zu dem Druckreduzierspalt 7 des Schweberings 2 vorgesehen. Jegliches Metall, das eine ausreichende Festigkeit aufweist, kann für den Schwebering 2 und den stationären Ring 11 verwendet werden, wie z.B. SiC, Keramik oder super harte Legierungen. Die Dichtungsfläche 5 kann sich relativ zu der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 12 nicht drehen, sondern ihr ist lediglich eine geringfügige radiale Verlagerung möglich.
  • Ein zweiter Dichtungsbereich 15 ist in der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 relativ zu dem Schwebering 2 zu der Atmosphärenseite B hin vorgesehen. Der zweite Dichtungsbereich 15 bildet eine mechanische Dichtung.
  • Diese mechanische Dichtung 15 sorgt für eine Abdichtung des Dichtungsmittels S durch eine Dichtungsberührung zwischen der Dichtungsfläche 16A des drehbaren Dichtungsrings 16 und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 17A des stationären Dichtungsrings 17.
  • An dem Außenumfangsbereich der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 ist eine Barriere 25 zum Abkühlen der in relativer Gleitberührung stehenden Flächen 16A, 17A angeordnet. Das aus der Richtung des Schweberings 2 herein strömende Dichtungsmittel S wird durch die Barriere 25 in Richtung auf die mechanische Dichtung 15 geführt, um mit dieser in enge Berührung zu treten und die Reibungswärme herunter zu kühlen, die zwischen der Dichtungsfläche 16A und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 17A erzeugt wird.
  • Als alternatives Beispiel für den zweiten Dichtungsbereich 15 kann eine Dichtungsvorrichtung verwendet werden, die allgemein als Segmentdichtung bekannt ist, wobei die Segmentdichtung einen Kohlenstoff-Dichtungsring mit quadratischem Querschnitt, einen mit der Außendurchmesser-Fläche des Dichtungsrings verbundenen Abdeckring sowie eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder aufweist, die über die Außenumfang-Fläche des Abdeckrings gepasst ist. Der zweite Dichtungsbereich 15 verhindert nicht nur eine Leckage des mittels des Schweberings 2 druckreduzierten Dichtungsmittels S an die Atmosphäre B, sondern beaufschlagt das abgedichtete Fluid auch mit Druck, so dass dieses zu der Austrittspassage 67 ausgestoßen wird.
  • Eine aus Gummi hergestellte Dichtungslippe kann für den zweiten Dichtungsbereich verwendet werden. Eine Aufgabe des zweiten Dichtungsbereichs besteht darin, eine Leckage einer unter niedrigem Druck stehenden Dichtungsmittels S an die Atmosphäre B zu verhindern. Aus diesem Grund ist eine Abdichtung auf einer Seite alleine zum Abdichten des Dichtungsmittels S ausreichend.
  • Zum Beispiel kann auch eine aus Gummi hergestellte Packung, ein aus Gummi hergestellter O-Ring oder. dergleichen verwendet werden. Dies führt zu einer signifikanten Verringerung der Herstellungskosten des zweiten Dichtungsbereichs 15.
  • Eine Hülse 51 ist auf die Drehwelle 50 gepasst. Die Hülse 51 weist drei Komponenten auf; einen ersten Hülsenteil 51A, einen zweiten Hülsenteil 51B und einen dritten Hülsenteil 51C. Der erste Hülsenteil 51A der drei Komponenten hat eine Oberflächenbehandlung auf seiner Außendurchmesser-Fläche 51A1, wie z.B. eine abgeschreckte Oberfläche, eine Harzbeschichtung oder eine Metallplattierung. Die Beschichtung 51A2 des ersten Hülsenteils 51A, die ebenfalls eine Oberflächenbehandlung aufweist, zeigt Lebensdauer gegenüber einer Gleitbewegung relativ zu dem Schwebering 2.
  • Der zweite Hülsenteil 51B ist relativ zu der Endfläche des ersten Hülsenteils 51A in Richtung auf die Atmosphärenseite Baugeordnet. Der zweite Hülsenteil 51B hält den drehbaren Dichtungsring 16 derart fest, dass sich der Dichtungsring 16 zusammen mit der Drehwelle 50 dreht. Ferner ist der dritte Hülsenteil 51C relativ zu der Endfläche des zweiten Hülsenteils 51B auf der Atmosphärenseite B auf die Drehwelle 50 gepasst. Weiterhin sind die Innendurchmesser-Flächen 18 des ersten Hülsenteils 51A und des zweiten Hülsenteils 51B sowie ein Teil der Innendurchmesser-Fläche 18 des dritten Hülsenteils 51C auf eine feststehende Hülse 53 gepasst, und diese Hülse 53 wird dann auf die Drehwelle 50 gepasst. Einzelne Hülsenteile 51 treten mittels Treibstiften 55A, 55A miteinander in Verbindung und drehen sich zusammen in integraler Weise.
  • Treibstifte, die mit dem Flanschbereich 51B1 des zweiten Hülsenteils 51B fest verbunden sind, treten mit den Aussparungen des drehbaren Dichtungsrings 16 derart in Eingriff, dass sich der drehbare Dichtungsring 16 und die Drehwelle 50 zusammen drehen. Der drehbare Dichtungsring 16 wird mittels einer Mehrzahl von Schraubenfedern, die in dem Flanschbereich 51B1 angeordnet sind, in Richtung auf den stationären Dichtungsring 16 gedrückt. Das aus der Richtung des Schweberings 2 einströmende, druckreduzierte Dichtungsmittel S wird durch die Dichtungsberührung dicht eingeschlossen, die durch die Dichtungsfläche 16A des drehbaren Dichtungsrings 16 und die gegenüberliegende Dichtungsfläche 17A des stationären Dichtungsrings 17 geschaffen wird.
  • Auf diese Weise wird der Druck des Dichtungsmittels S durch den Druckreduzierspalt 7 vermindert, der zwischen dem Schwebering 2 und dem ersten Hülsenteil 51A vorgesehen sind.
  • Zum Beispiel beträgt der Druck des Dichtungsmittels 65 MPa, und die Strömungsrate liegt in einem Bereich von 10 bis 15 l/min.
  • Weiterhin liegt die Abmessung des Druckreduzierspalts 7 in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 mm (mit einem derartigen Abmessungsbereich für den Druckreduzierspalt 7 werden gute Resultate erzielt, jedoch sollten die Abmessungen auf der Basis von verschiedenen Faktoren bestimmt werden, wie z.B. Druck, Viskosität und Geschwindigkeit des Dichtungsmittels S, axiale Länge und Durchmesser des Schweberings 2, Formgebung des Labyrinths usw.).
  • Unter diesen Bedingungen an der Wellendichtungsvorrichtung 1 ausgeführte Experimente zeigen, dass ein Druck von 65 MPa in der Eintrittspassage 20 auf 3 MPa in dem zweiten Rohrformstück 72 reduziert wurde. Auch wurde keine Leckage des Dichtungsmittels S aus dem zweiten Dichtungsbereich 15 festgestellt. Weiterhin wurden weder Verformung noch Beschädigungen festgestellt, und ihre Dichtungsleistung wird für gut befunden.
  • Der dritte Hülsenteil 51C ist durch Lager 56A, 56B gehaltert, die in dem Gehäuse 60 angebracht sind. Der dritte Hülsenteil 51C hält mittels eines Axiallagers 55 einer Axialkraft stand. Das Lager 55 hält dann dem Druck aufgrund des Prozessfluids und des Dichtungsmittels S entlang der Axialrichtung stand.
  • Ein Schmiermittel L wird von einer Zuführpassage 57 zugeführt, um die Lager 56A, 56B und das Axiallager 55 zu schmieren. Diese Zuführpassage 57 steht relativ zu dem zweiten Dichtungsbereich 15 in der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 mit der Atmosphärenseite B in Verbindung. Außerdem ist in dem Gehäuse 60 eine Zirkulationspassage 58 angeordnet, durch die das Schmiermittel L von der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69, den Lagern 56A, 56B und dem Axiallager 55 in Richtung auf eine Austrittspassage 59 befördert wird. Das aus der Austrittspassage 59 ausgestoßene Schmiermittel wird für die Ausführung eines Reinigungsvorgangs einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Zirkulationssystem zugeführt, bevor es durch Druck wieder zu der Zuführpassage 57 zurückgeführt wird.
  • Das in der Zuführpassage 57 zugeführte Schmiermittel sorgt nicht nur für ein Schmieren, sondern auch für ein Kühlen der mechanischen Dichtung 15 des zweiten Dichtungsbereichs, der Lager 56A, 56B und des Axiallagers 55. Der Druck des der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 zugeführten Schmiermittels L hält dem Druck des Dichtungsmittels S über den zweiten Dichtungsbereich 15 stand, so dass der zweite Dichtungsbereich 15 eine Druckfestig keitseigenschaft erhält und eine Leckage des Dichtungsmittels S verhindert ist. Der zweite Dichtungsbereich 15 benötigt somit keine weiter entwickelte Dichtungsfunktion, wobei dies zu geringeren Herstellungskosten führt.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schlüsselbereichs einer Wellendichtungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die Darstellung in 2 entspricht in etwa der Darstellung der 1, und zwar mit Ausnahme des Schweberings 2, der Hülse 51, der Position der Austrittspassage 67, des ersten Dichtungsbereichs 14 und des zweiten Dichtungsbereichs 15.
  • Bei diesem Schwebering 2 ist kein stationärer Ring 11 erforderlich. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Außendurchmesser-Fläche des Endbereichs des Schweberings 2 über einen O-Ring 68 an die Innendurchmesser-Fläche der Durchgangsöffnung 61 des Gehäuses 60 gepasst ist. Der O-Ring 68 ist aus einem Gummi, wie z.B. Silikongummi (VMQ), Akrylgummi (ANM) oder dergleichen gebildet, der sich einfach elastisch verformen lässt.
  • Ferner ist die Druckreduzier-Innenfläche 3 des Schweberings 2 für eine abgeschrägte Oberfläche ausgebildet. Vier Sätze von unregelmäßigen Labyrinth-Dichtungen sind in 2 in der Druckreduzier-Innenfläche 3 angeordnet.
  • Der Schwebering 2 benötigt keinen ersten Befestigungsstift 65A gemäß 1. Die Schraubenfeder in 1 kann entweder weggelassen oder so wie sie ist verwendet werden.
  • Der erste Dichtungsbereich 14 hat eine integrale Konstruktion, bestehend aus einem aus Gummi hergestellten Ring 14A und einem aus Harz hergestellten Ring 14D, wobei letzterer in verschiebbarer Dichtungsberührung mit dem ersten Hülsenteil 51A steht. Der aus Harz hergestellte Ring 14D des ersten Dichtungsbereichs 14 kann durch einen aus Kohlenstoff hergestellten Ring ersetzt werden. Bei dem Material des elastischen Gummirings 14E des ersten Dich tungsbereichs 14 handelt es sich z.B. um Silikongummi (VMQ), Butylgummi (IIR), fluorhaltigen Gummi (FKM) oder Urethangummi usw.
  • Der erste Dichtungsbereich 14 kann bei Bedarf an mehreren Stellen entlang der Axialrichtung vorgesehen sein. Die Anzahl der ersten Dichtungsbereiche 14 wird auf der Basis der Eigenschaften eines verwendeten Prozessfluids, wie z.B. dem Druck, der Temperatur, dem Typ usw. bestimmt. Eine Packung oder ein O-Ring kann als Alternative verwendet werden, falls dies erforderlich ist.
  • Die Eintrittspassage 20 steht mit einer Verbindungspassage 22 in Verbindung, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich 14 und der Fluidkammer 63 befindet. Ein Spalt 23 ist relativ zu der Verbindungspassage 22 auf der Seite der Fluidkammer 63 vorgesehen. Der Spalt 23 vermindert den Druck des Dichtungsmittels S. Der Druck des druckreduzierten Dichtungsmittels S wird durch die Passage durch den Schwebering 2 noch weiter reduziert. Das Dichtungsmittel S wird aus der Austrittspassage 67 ausgestoßen, die sich zwischen der Fluidkammer 63 und dem zweiten Dichtungsbereich 15 befindet.
  • 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schlüsselbereichs einer Wellendichtungsvorrichtung 1 als drittes Ausführungsbeispiel.
  • Die Wellendichtungsvorrichtung der 3 ist ähnlich ausgebildet wie die in 1 dargestellte Wellendichtungsvorrichtung 1. Der Unterschied besteht darin, dass vier Sätze unregelmäßiger Labyrinth-Dichtungen in der Druckreduzier-Innenfläche 3 des Schweberings 2 angeordnet sind. Die Anzahl der Labyrinth-Dichtungen kann auch eins oder zwei betragen.
  • Das Dichtungsmittel S, dessen Druck nahezu gleich oder in einem Bereich von 0,1 bis 3 MPa geringer ist als der Druck des Prozessfluids, wird von der Eintrittspassage 20 zugeführt, die mit der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 in Verbindung steht. Das Dichtungsmittel S hält dem Fluiddruck von der anderen Seite her über eine mechanische Dichtung des ersten Dichtungsbereichs 14 stand, um eine Leckage des Fluids zu verhindern.
  • Der zweite Dichtungsbereich 15 hat eine integrale Konstruktion bestehend aus einem aus Gummi hergestellten Ring 15E und einem aus Harz hergestellten Ring 15D, wobei letzterer in gleitend verschiebbarer Dichtungsberührung mit dem ersten Hülsenteil 51A steht. Der aus Harz hergestellte Ring 15D des zweiten Dichtungsbereichs 15 kann durch einen aus Kohlenstoff gebildeten Ring ersetzt werden. Bei dem Material des elastischen Gummirings 15D des ersten Dichtungsbereichs 15 handelt es sich z.B. um Silikongummi (VMQ), Butylgummi (IIR), fluorhaltigen Gummi (FKM) oder Urethangummi usw.
  • Der zweite Dichtungsbereich 15 kann bei Bedarf an mehr als einer Stelle vorgesehen sein. Die Anzahl der zweiten Dichtungsbereiche 15 wird auf der Basis der Eigenschaften eines verwendeten Prozessfluids, wie z.B. des Drucks, der Temperatur, des Typs usw. bestimmt. Eine Packung oder ein O-Ring kann als Alternative verwendet werden, falls dies erforderlich ist. Weiterhin steht die Austrittspassage 67 mit einem Bereich zwischen der Fluidkammer 63 und dem zweiten Dichtungsbereich 15 in Verbindung.
  • Im Folgenden werden in der Praxis entstehende Wirkungen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Bei der Wellendichtungsvorrichtung 1 muss es sich bei dem Schwebering 2 nicht um ein Material handeln, das eine gute Dichtungsleistung aufweist. Die Auswahl eines Materials mit hoher Verschleißbeständigkeit und hoher Festigkeit führt zu einer Dichtungsleistung sowie zu einer Lebensdauer, wie diese mit einer herkömmlichen Dichtungsvorrichtung, die auf Dichtungsleistung alleine ausgerichtet ist, nicht erzielt werden kann.
  • Wenn der Schwebering 2 aus einem druckfesten Material gebildet ist, ist das Material in Kombination mit dem Druck eines Dichtungsmittels S alleine ausreichend, um dem Druck eines Prozessfluids standzuhalten. Aus diesem Grund kann eine Dichtung mit niedriger Spezifikation für den ersten Dichtungsbereich 14 verwendet werden, so dass sich die Kosten vermindern.
  • Da ferner ein Stück eines Schweberings 2 zum Reduzieren eines hohen Fluiddrucks ausreichend ist, lässt sich die Wellendichtungsvorrichtung 1 nicht nur kompakt ausbilden, sondern es gestaltet sich auch die Installation des Dichtungsbereichs einfach.
  • Der Druck des Dichtungsmittels S wird durch einen Druckreduzierspalt 7 vermindert, der zwischen der Verbindungspassage 22 und dem Schwebering 2 vorgesehen ist, und das Prozessfluid wird vor dem Druckreduzierungsvorgang über den ersten Dichtungsbereich 14 abgedichtet. Außerdem wird der Verbrauch an Dichtungsmittel S niedrig gehalten, da das druckreduzierte Dichtungsmittel S zurückgewonnen wird und somit ein sparsamer Einsatz von diesem ermöglicht wird.
  • Das Dichtungsmittel S strömt zuerst durch die Verbindungspassage 22, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich 14 und der Fluidkammer 63 befindet, dann durch den Spalt 23, der sich zwischen dem Gehäuse 60 und der Drehwelle 50 befindet, bevor es die Fluidkammer 63 erreicht. Der Druck des Dichtungsmittels S wird somit in der Verbindungspassage 22 reduziert, die mit der Eintrittspassage 20 in Verbindung steht, bevor der Druck durch den Schwebering 2 reduziert wird. Der Druck kann an dem Spalt zwischen dem Gehäuse 60 und der Drehwelle 50 weiter reduziert werden.
  • Aus diesem Grund kann der Druck des Dichtungsmittels S effizient vermindert werden, bevor dieser an dem Schwebering 2 reduziert wird, und es kann einem hohen Druck des Prozessfluids standgehalten werden, so dass die Dichtungsfähigkeit des ersten Dichtungsbereichs 14 gegenüber dem hohen Fluiddruck aufrechterhalten wird. Dies führt auch zu der Möglichkeit der Verwendung eines Materials mit niedriger Druckfestigkeit für den Schwebering 2. Außerdem trägt dies zu einer noch kompakteren Ausbildung der Vorrichtung bei.
  • Da die Eintrittspassage 20 mit der ersten Dichtungsinstallationskammer 26 in Verbindung steht, wird der Druck des in die Installationskammer 26 strömenden Dichtungsmittels S selbst unter einem hohen Fluiddruck nahe dem Druck des Prozessfluids gehalten. Ein Druckunterschied des Fluiddrucks und des Dich tungsmitteldrucks wird somit innerhalb eines Spezifikationsbereichs des Prüfdrucks bzw. der Druckfestigkeit des ersten Dichtungsbereichs 14 gehalten. Die Dichtungsleistung des ersten Dichtungsbereichs 14 kann somit unabhängig von dem hohen Druck aufrechterhalten werden.
  • Da ferner ein Schmiermittel L mit der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 in Verbindung gebracht wird, die sich relativ zu dem zweiten Dichtungsbereich 15 auf der Seite des Lagers 56A befindet, wird der zweite Dichtungsbereich 15 auf seiner relativ zu dem Prozessfluid entgegengesetzten Seite durch den Druck des Schmiermittels L abgestützt, das der zweiten Dichtungsinstallationskammer 69 zugeführt wird. Der zweite Dichtungsbereich 15, der dem Druck des Dichtungsmittels ausgesetzt ist, wird somit von der entgegengesetzten Seite her durch den Schmiermitteldruck abgestützt. Dies ermöglicht dem zweiten Dichtungsbereich 15 die Aufrechterhaltung sowohl von Druckfestigkeit als auch einer guten Dichtungsleistung.

Claims (5)

  1. Wellendichtungsvorrichtung (1) zum Schaffen einer Dichtung gegenüber einem Prozessfluid zwischen einem Gehäuse (50) und einer Drehwelle (60), wobei die Wellendichtungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch: a) einen ersten Dichtungsbereich (14), der auf ein Prozessfluid zu positioniert ist und eine Abdichtung gegenüber dem Prozessfluid schafft; b) einen zweiten Dichtungsbereich (15), der relativ zu dem ersten Dichtungsbereich auf der entgegengesetzten Seite des Prozessfluids positioniert ist; c) eine Fluidkammer (63), die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich und dem zweiten Dichtungsbereich befindet; d) eine Eintrittspassage (20), die ein Einströmen eines Dichtungsmittels (S) durch Verbindung mit einer Verbindungspassage (22) zwischen der Fluidkammer und dem ersten Dichtungsbereich ermöglicht; e) einen Schwebering (2), der sich im Inneren der Fluidkammer befindet und einen Druckreduzierspalt (7) zwischen dem Schwebering und der Drehwelle vorsieht; und f) eine Austrittspassge (67), die mit dem Druckreduzierspalt in Verbindung steht und einen Austritt des Dichtungsmittels ermöglicht.
  2. Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Eintrittspassage mit der Verbindungspassage zwischen der Fluidkammer und dem ersten Dichtungsbereich in Verbindung steht und ferner mit der Fluidkammer über einen Spalt (23) in Verbindung steht, der sich zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle befindet.
  3. Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Eintrittspassage mit der ersten Dichtungsinstallationskammer kommuniziert, die sich zwischen dem ersten Dichtungsbereich und der Fluidkammer befindet, und eine Summe aus dem Druck eines Dichtungsmittels, das von der Eintrittspassage her einströmen kann, und einem Prüfdruck des ersten Dichtungsbereichs höher ist als der Druck des Prozessfluids.
  4. Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der erste Dichtungsbereich für eine mechanische Dichtung ausgebildet ist und ein drehbarer Dichtungsring (14B) der mechanischen Dichtung durch eine Hülse (51) festgehalten ist, die durch ein Axiallager (55) gelagert ist.
  5. Wellendichtungsvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei ein Lager (56A, 56B) auf der in Bezug auf den zweiten Dichtungsbereich entgegengesetzten Seite des Schweberings angeordnet ist und die Drehwelle in drehbeweglicher Weise abstützt, und wobei eine Zuführpassage (57) zum Zuführen eines Schmiermittels (L) zu dem Lager mit einer zweiten Dichtungsinstallationskammer (69) in Verbindung steht, in der der zweite Dichtungsbereich angeordnet ist.
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