DE7141855U - Counter arrangement for axial mechanical seal - Google Patents
Counter arrangement for axial mechanical sealInfo
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dipping. H. LEINWEBER dipl-inc. H. ZIMMERMANNdipping. H. LEINWEBER dipl-inc. H. ZIMMERMANN
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5. November 19715th November 1971
DEUTSCHE PERROT-BREMSE GmbH, Mannheim-Friedrichsfeld Gegenringanordnung für Axial-GleitringdichtungDEUTSCHE PERROT-BREMSE GmbH, Mannheim-Friedrichsfeld Counter ring arrangement for axial mechanical seal
Die Neuerung betrifft eine Gegenringanordnung für Axial-Gleitringdichtungen mit einem relativ zu einer ebenen Gegenfläche auf einem Gegenring umlaufenden Dichtring, insbesondere Kohlering, der in Richtung auf die Gegenfläche federbeaufschlagt ist.The innovation relates to a mating ring arrangement for axial mechanical seals with a sealing ring, in particular a carbon ring, rotating on a mating ring relative to a flat mating surface, which is spring-loaded in the direction of the mating surface.
Axial-Gleitringdichtungen werden zwischen ruhende und umlaufende Bauteile als Dichtung eingesetzt. Eine derartige Abdichtung ist beispielsweise bei hydrodynamisc hen Bremsen erforderlich. Unter einer "Gleitringdichtung" versteht man im allgemeinen einen Kohlering, der unter Abdichtung gleitend auf einer entsprechenden Gegenfläche umläuft oder umgekehrt. Dabei ist ein besonderes Problem dadurch gegeben, daß die Dichtung sowohl bei kleinen als auch bei großen Drehzahlen einwandfrei arbeiten muß. Ferner besteht das Erfordernis, daß die Dichtung einem Flüssigkeitsdruck von ca. 6 bis 7 atu, sowie Temperaturen bis etwa 20O0C standhält.Axial mechanical seals are used as seals between stationary and rotating components. Such a seal is required, for example, in hydrodynamic brakes. A "mechanical seal" is generally understood to mean a carbon ring which, while sealing, rotates around a corresponding mating surface in a sliding manner or vice versa. A particular problem is that the seal must work properly at both low and high speeds. Further, there is the requirement that the seal can withstand a liquid pressure of about 6 to 7 atu, and temperatures up to about 20O 0 C.
Die Temperaturbeständigkeit kann durch die Wahl geeigneter Werkstoffe erreicht werden. Auch sind Maßnahmen bekannt, um den Flussigkeitsdruck zu beherrschen. Greße Schwierigkeiten bereitet jedoch das einwandfreie Funktionieren der Dichtung bei hohen Drehzahlen.The temperature resistance can be achieved by choosing suitable materials. Also are measures known to control liquid pressure. Size However, the problem is the proper functioning of the seal at high speeds.
Dafür ist zunächst Voraussetzung, daß die beiden aui- , einander gleitenden Flächen vollkommen plan und glatt sind. Der Kohlering wird durch einen entsprechenden Federdruck an die Gegenfläche gedrückt und kann beispielsweise stillstehen, während der die Gegenfläche aufweisende Teil umläuft. Selbstverständlich kann aber auch umgekehrt der Kohlering umlaufen und die Gegenfläche ^%esetzt sein. Durch die unumgänglichen Einbau- und Fertigungstoleranzen t durch unterschiedliche Wärmedehnungen usw. ist es nun trotz höchster Präzision in der Fertigung nicht möglich, die umlaufende Fläche in axialer Rich- j tung vollkommen schlagfrei zu halten. Der nachgiebig und federnd angeordnete Kohlering übt zwar eine den Azialschlag kompensierende Wirkung aus. Diese kann aber nur im unteren ; Drehzahlbereich als ausreichend angesehen werden. Es hat sich | nämlich gezeigt, daß die beiden aufeinander-gleitenden Flächen; bei höheren Drehzahlen auch bei geringstem Axialschlag schon zum Abheben neigen und undicht werden. Dieser Hangel haftet mehr oder weniger allen bekannten Gleitringdichtungen an, bei denen die umlaufende Fläche bzw. der diese aufweisende Teil mit der umlaufenden Welle mehr oder weniger fest verbunden ist.The prerequisite for this is first of all that the two surfaces that slide on each other are perfectly flat and smooth. The carbon ring is pressed against the opposing surface by a corresponding spring pressure and can, for example, stand still while the part having the opposing surface rotates. Of course, conversely, the carbon ring can also revolve and the opposing surface can be set. Due to the inevitable installation and manufacturing tolerances t due to different thermal expansions, etc., it is now not possible, despite the highest precision in manufacturing, to keep the circumferential surface completely free of impact in the axial direction. The resilient and resiliently arranged carbon ring does indeed have an effect that compensates for the social impact. But this can only be done in the lower part ; Speed range can be regarded as sufficient. It has | namely shown that the two mutually sliding surfaces; at higher speeds, even with the slightest axial run-out, they tend to lift off and become leaky. This tangle adheres more or less to all known mechanical seals in which the circumferential surface or the part having it is more or less firmly connected to the circumferential shaft.
Aufgabe der Neuerung ist es, eine in jeder Beziehung einwandfreie Abdichtung zu erreichen.The task of innovation is to be one in every respect to achieve perfect sealing.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, deß der Gegenring in axialer und radialer Richtung schwimmend, also nachgiebig gelagert ist, Der Gegenring wird dazu zweckmäßig in einem Gehäuse unter Zwischenlage Verschiebungen des Gegenrings in axialer und radialer Richtung zulassender elastischer Hitige gehalten. Bei den elastischen Ringen kann es sich um O-Ringe handeln. Die Reibung zwischen den relativ zum Dicht- ; ring umlaufenden Gegenring ist dabei kleiner als die Reibung zwischen dem Gegenring und den diesen haltenden elastischen Ringen. Damit wird erreicht, daß die elastischen Ringe, die gleichzeitig als Dichtung fungieren, nicht durch Gleitreibung ■ verschleiaeü ttuu SG einen entscheidenden Einfluß auf die Lebensdauer der mit der Gleitringdichtung ausgerüsteten hydrody-j namischen Bremse ausüben. Die schwimmende Lagerung des Gleitringes mit Hilfe der elastischen Hinge führt min dazu, daß der sonst unvermeidliche Axialschlag vom mit der Welle verbundenen Gehäuse nicht auf den Gegenring des Dichtringes über- j tragen wird, so daß auch bei hohen Drehzahlen eine einwandfreie Abdichtung sichergestellt ist. ;This object is achieved according to the invention in that the counter ring is floating in the axial and radial direction, that is, it is supported resiliently. The counter ring is useful for this purpose in a housing with the interposition of displacements of the counter ring in the axial and radial directions permitting elastic Hitige kept. The elastic rings can be Act o-rings. The friction between the relative to the sealing; ring circumferential mating ring is smaller than the friction between the mating ring and the elastic holding it Wrestling. This ensures that the elastic rings, which also function as a seal, are not caused by sliding friction wear SG has a decisive influence on the service life the hydrodynamic brake equipped with the mechanical seal. The floating bearing of the sliding ring With the help of the elastic hinge, the otherwise unavoidable axial run-out from the housing connected to the shaft does not affect the mating ring of the sealing ring will wear, so that even at high speeds a flawless Sealing is ensured. ;
Eine besonders einfache Ausführungsform besteht darin, das Gehäuse mit einer zur Gegenfläche des Dichtrings parallelen und einer den Gegenring an seinem umfang übergreifenden, zu j dessen Gegenfläche senkrechten Abkröpfung zu versehen. Der Gegenring wird in das so ausgebildete Gehäuse unter Zwischenlage eines ohne Vorspannung eingelegten, besonders voluminösen elastischen Ringes zwischen die Gegenfläche des Dichtrings am Gegenring und die zu dieser parallele Abkröpfung des GehäusesA particularly simple embodiment consists in providing the housing with a surface that is parallel to the mating surface of the sealing ring and to provide an offset that extends over the counter ring at its circumference and is perpendicular to its counter surface. Of the Counter ring is inserted into the housing formed in this way with a particularly voluminous one inserted without pretension in between elastic ring between the mating surface of the sealing ring on the mating ring and the parallel bend of the housing
eingesetzt, wodurch dieser Dichtring gute Dichtungseigenschaften erzielt. Zweckmäßig wird ein weiterer elastischer Hing in eine se Umfang des Ge genringes vorgesehene Ringnuteingelegt. Dieser elastische Ring ist mit seinem den Umfang des Gegenrings überragenden Außenumfang in Anlage an der den Umfang des Gegenringes übergreifenden Abkröpfung. Diese bildet man zweckmäßig mit einem kleinen Winkel derart konisch aus, daß sie sich zum Dichtring hin öffnet. Wird nun der Dichtring entsprechend dem hydraulischen Druck mehr oderused, whereby this sealing ring achieves good sealing properties. A further one is expediently elastic Hung in a se circumference of the Ge counter ring provided annular groove inserted. This elastic ring is with its outer circumference protruding beyond the circumference of the counter ring in contact with the the circumference of the counter ring overlapping bend. This is expediently formed in such a conical manner with a small angle from that it opens towards the sealing ring. If the sealing ring is now more or more according to the hydraulic pressure
: weniger an den Gegenring angepreßt, so ändert sich gleichzeitig auch das Mitmehmermoment, das vom Gehäuse über die beiden elastischen Ringe auf den Gegenring übertragen wird. Bei steigendem Druck wächst also auch die Reibung zwischen \ den Singen unddea Gegenring. Das geschieht einmal durch ! stärkeres Zusammenpressen des voluminösen, ohne Vorspannung \ eingelegten elastischen Ringes und zum anderen gerade da- : durch, daß der in der Ringnut am Umfang des Gegenringes j sitzende elastische Ring stärker in den engeren Teil des !: less pressed against the mating ring, the drag torque that is transmitted from the housing to the mating ring via the two elastic rings also changes at the same time. With increasing pressure so the friction between \ grows the singing unddea counter ring. This happens once through ! stronger compression of the bulky without bias \ loaded elastic ring and on the other straight DA: by that in the annular groove on the circumference of the counter ring fitting elastic ring j stronger in the narrow portion of the!
.>. konischen Gehäuses hineingedrückt wird. i.>. conical housing is pushed in. i
; In der Zeichnung ist die -Neuerung beispielsweise dargestellt und zwar zeigen:; In the drawing, the renewal is for example shown, namely show:
Fig. 1 im Schnitt eine neuerungsgemäß ausgebildete Axial-Gleitringdichtung und1 shows, in section, an axial slide ring seal designed according to the invention and
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Axia!-Gleitringdichtung von Fig. 1.FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a detail of the Axia! Sliding ring seal from FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine umlaufende Welle 1, auf der ein Gehäuse 2 befestigt ist. Man erkennt weiter das findstück einer auf der Welle 1 sitzenden Nabe 5. Die Nabe 3 weistFig. 1 shows a rotating shaft 1 on which a housing 2 is attached. One further recognizes the find piece a seated on the shaft 1 hub 5. The hub 3 has
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an ihrer dem Gehäuse 2 zugekehrten Stirnfläche eine Ringnut j auf, in die ein statischer Dichtring 4 eingelegt ist. Das ; Gehäuse 2 ist gegen den Dichtring 4 mit Hilfe eines Distanzringes 5 verspannt, der ebenfalls fest auf die Welle 1 aufge- : setzt ist.on its end face facing the housing 2 an annular groove j into which a static sealing ring 4 is inserted. That ; The housing 2 is braced against the sealing ring 4 with the aid of a spacer ring 5, which is also firmly attached to the shaft 1.
Das Gehäuse 2 ist mehrfach abgekröpft. Es weist mindestens eine zur Achse der Welle 1 senkrechte und eine zu diesel Achse parallele Abkröpfung am Gehäuseumfang auf. Dadurch ent- | steht im Gehäuse 2 eine Tasche, in die ein Gegenring f> eines I Dichtringes 7 unter Zwischenlage zweier elastischer Ringe 8 i und 9 schwimmend gelagert eingesetzt ist. Von diesen ist der j elastische Ring 8 edn voluminöser O-Ring, der ohne Vorspannung; auf einer Schulter 10 des Gehäuses zentriert ist, die zur [ Achse der Welle 1 parallel verläuft. Dieser voluminöse elastische Ring 8, der beispielsweise aus einem temperaturbeständigeη Elastomeren besteht, wird zwischen einer Gegenfläche des Dichtringes am Gegenring und einer zu diesen parallelen Fläche einer entsprechenden Abkröpfung am Gehäuse 2 verpreßt und dadurch aus der Kreisform seines Querschnitts so geringfügig de-j formiert, wie das in Fig. 2 angedeutet ist. Die Deformation i geschieht unter Wirkung einer den Dichtring 7 in Richtung auf den Gegenring 6 beaufschlagenden Feder 11 bzw. durch die vom Druckmittel ausgeübten Kräfte. Zu diesem Zweck wird durch entsprechende Dimensionierung der Teile dafür gesorgt, daß die druckmittelbeaufschlagte Ringfläche/auf der Dichtring-Seite des Gegenringes 6 zumindest gleich oder vorzugsweise größer ist als die druckmittelbeaufschlagte Ringfläche Y auf derjenigen Seite des Gegenringes 6, die dem elastiscnen Ring 8 zugekehrt ist. Es wird so eine sichere Abdichtung gegen Druckmittel 12 erreiät und vermieden, daß der Gegenring 6The housing 2 is bent several times. It has at least one bend perpendicular to the axis of the shaft 1 and one bend parallel to the axis of the housing on the circumference of the housing. As a result, | In the housing 2 there is a pocket in which a counter ring f> of a sealing ring 7 is inserted with the interposition of two elastic rings 8 i and 9 in a floating manner. Of these, the elastic ring 8 is a voluminous O-ring, which is without pretension; on a shoulder 10 of the housing is centered, which runs parallel to the [axis of the shaft. 1 This bulky elastic ring 8, which consists for example of a temperature-resistant η elastomers is pressed a corresponding bend on the housing 2 between an opposing surface of the sealing ring on the counter ring, and a direction parallel to this surface, and thereby its cross section so slightly formed de- j from the circular shape, as indicated in FIG. 2. The deformation i takes place under the action of a spring 11 acting on the sealing ring 7 in the direction of the counter ring 6 or by the forces exerted by the pressure medium. For this purpose, by appropriately dimensioning the parts, it is ensured that the pressurized ring surface / on the sealing ring side of the counter ring 6 is at least equal to or preferably larger than the pressurized ring surface Y on that side of the counter ring 6 which faces the elastic ring 8 . In this way, a secure seal against pressure medium 12 is achieved and the counter ring 6
« * XtCI I I«* XtCI I I
vom elastischen King 9 abhebt und zuviel Lecköl nach innen durchsickern kann. Die Vorspannung der Federn 11 am Dichtring 7 reicht dann aus, um Leckverlusteam elastischen Ring 8 sicher zu verhindern.lifts off the elastic King 9 and too much leakage oil after can seep inside. The preload of the springs 11 on the sealing ring 7 is then sufficient to prevent leakage losses at the elastic Ring 8 safe to prevent.
In radialer Richtung ist der Gegenring 6 des beispielsweise als Kohlering ausgeführten stillstehenden Dichtringes 7 durch den elastischen Ring 9 zentriert, der mit sehr geringer Vorspannung eingesetzt ist und nur eineIn the radial direction, the counter ring 6 is the stationary one, designed for example as a carbon ring Sealing ring 7 centered by the elastic ring 9, which is used with very little bias and only one
verminderte Dichtwirkung gegenüber dem Druckmittel 12 hat. Die durch die elastischen Ringe 8 und 9 hervorgerufene Gleitreibung bezüglicn des Gegenringes 6 bzw. des Gehäuses 2 hat größer zu sein, als die Reibung zwischen Gegenringhas reduced sealing effect with respect to the pressure medium 12. The caused by the elastic rings 8 and 9 Sliding friction with respect to the counter ring 6 or the housing 2 has to be greater than the friction between the counter ring
6 und Dichtring 7. Ergänzend kann zweckmäßig der den der Zentrierung dienenden elastischen Ring 9 aufnehmende Teil des Gehäuses 2 mit dem in Fig. 2 angedeuteten kleinen Winkel öC geringfügig konisch ausgebildet sein. Damit wird einer möglichem unterschiedlichen Vorspannung des Dichtringes 7 Rechnung getragen. Bei erhöhter Vorspannung des üichtringes i6 and sealing ring 7. In addition, the the the The centering elastic ring 9 receiving part of the housing 2 with the small angle indicated in FIG. 2 ÖC be slightly conical. This becomes one possible different bias of the sealing ring 7 taken into account. With increased preload of the sealing ring i
7 vergrößert sich nämlich auch die Reibung zwischen Dicht- ' ring 7 und Gegenring 6. Da aber der Gegenring 6 über die elastischen Binge 8 und 9 gegen Bewegung festgehalten und ; stillgesetzt werden muß, muß bei Zunahme der Reibung zwi- | sehen Dichtring 7 und Gegenring 6 auch die Reibung zwischen , dem elastischen Ring 9 und der den Gegenring 6 übergrei- : fenden Abkröpfung des Gehäuses 2 erhöht werden. Das geschieht durch die konische Ausführung des Gehäuses 2 auto- j matisch, weil der elastische Ring 9 durch den erhöhten Anpreßdruck des Dichtringes 7 mit dem Gegenring 6, in dessen Umfangsnut er sitzt, weiter nach innen verschoben und dadurch stärker zusammengepreßt wird.7 namely increases the friction between the sealing ' ring 7 and counter ring 6. But since the counter ring 6 is held against movement by the elastic bings 8 and 9 and; must be stopped, must be between | see sealing ring 7 and counter ring 6 and the friction between the elastic ring 9 and the counter ring 6 overlapping bend of the housing 2 are increased. This happens automatically due to the conical design of the housing 2, because the elastic ring 9 is pushed further inward by the increased contact pressure of the sealing ring 7 with the counter ring 6, in whose circumferential groove it sits, and is thus more compressed.
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Die beschriebene Gegenringanordnung für Axial-Gleitringdichtungen gewährleistet also eine nach allen Eichtungen leicht verschiebliche Lagerung des Gegenringes Auch verhältnismäßig große Taumelschläge des Gehäuses 2 führen dadurch nicht zu entsprechenden Axialschlägen des Gegenringes 6. Auf diese Weise ist auch bei hohen Drehzahlen für eine einwandfreie Abdichtung und damit für einwandfreie Abdichtung in jeder Betriebssituation gesorgt.Thus the counter ring assembly for axial face seals described ensures an easily displaceable for all calibration DEVICES storage of the counter ring also relatively large swash strokes of the housing 2 does not thereby result in corresponding Axialschlägen the counter-ring 6. In this manner, even at high speeds for a perfect seal and thus for perfect sealing ensured in every operating situation.
71A185520 r 7271A185520 r 72
Claims (8)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3141512A1 (en) * | 1981-10-20 | 1983-05-05 | Goetze Ag, 5093 Burscheid | Slide- and/or counter-ring of a mechanical seal |
DE3737094C1 (en) * | 1987-11-02 | 1989-05-11 | Goetze Ag | Mechanical seal |
DE20312908U1 (en) | 2003-08-21 | 2003-10-16 | Burgmann Automotive GmbH, 82547 Eurasburg | Mechanical seal arrangement of a mechanical seal |
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DE3141512A1 (en) * | 1981-10-20 | 1983-05-05 | Goetze Ag, 5093 Burscheid | Slide- and/or counter-ring of a mechanical seal |
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DE20312908U1 (en) | 2003-08-21 | 2003-10-16 | Burgmann Automotive GmbH, 82547 Eurasburg | Mechanical seal arrangement of a mechanical seal |
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