DE9114432U1 - Mechanical seal - Google Patents
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- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zur Abdichtung einer umlaufenden, in Richtung ihrer Wellenachse eine Axialbewegung mit einem vorgegebenen maximalen Hub zu einer Mittelposition ausführenden Welle, mit einem drehfest und in Axialrichtung verschieblich an der Welle oder einem Dichtungsgehäuse gehaltenen Gleitring, mit einem drehfest und in Axialrichtung unverschieblich an dem Dichtungsgehäuse bzw. der Welle gehaltenen Gegenring und mit einer den Gleitring an den Gegenring anpressenden Federanordnung mit einer Mehrzahl von um die Welle verteilten, sich mit ihren Federachsen parallel zur Wellenachse erstreckenden zylindrischen Schraubendruckfedern, von denen jede sich mit ihrem ersten Ende an einer an einem ersten Bauteil ausgebildeten ersten Stützfläche abstützt und mit einem von ihrem zweiten Ende ausgehenden Abschnitt ihrer axialen Länge in eine an einem zweiten Bauteil ausgebildete, imThe invention relates to a mechanical seal for sealing a rotating shaft which performs an axial movement in the direction of its shaft axis with a predetermined maximum stroke to a central position, with a sliding ring which is held on the shaft or a seal housing in a rotationally fixed and axially displaceable manner, with a counter ring which is held on the seal housing or the shaft in a rotationally fixed and axially immovable manner, and with a spring arrangement which presses the sliding ring against the counter ring and has a plurality of cylindrical helical compression springs which are distributed around the shaft and extend with their spring axes parallel to the shaft axis, each of which is supported with its first end on a first support surface formed on a first component and with a section of its axial length extending from its second end into a first support surface formed on a second component in the
wesentlichen zylindrische, in der Federachse gelegene Bohrung einsteht und mit ihrem zweiten Ende an einer vom Grund der Bohrung gebildeten zweiten Stützfläche anliegt, wobei eines der beiden Bauteile vom Gleitring selbst gebildet oder von diesem in Axialrichtung abstützend gehalten ist und das andere der beiden Bauteile von der Welle bzw. dem Dichtungsgehäuse selbst gebildet ist oder von der Welle bzw. dem Dichtungsgehäuse in Axialrichtung abstützend gehalten ist, wobei für jede Schraubendruckfeder ein deren seitliches Ausknicken hinderndes Führungsglied vorgesehen ist.essentially cylindrical bore located in the spring axis and resting with its second end on a second support surface formed by the base of the bore, wherein one of the two components is formed by the sliding ring itself or is supported by it in the axial direction and the other of the two components is formed by the shaft or the seal housing itself or is supported by the shaft or the seal housing in the axial direction, wherein a guide member is provided for each helical compression spring to prevent it from buckling sideways.
Bei einer Gleitringdichtung dieser Art ist es bekannt, als Führungsglieder für die Schraubendruckfedern in der Federachse angeordnete und am ersten Bauteil starr befestigten Dorne vorzusehen.In a mechanical seal of this type, it is known to provide mandrels arranged in the spring axis and rigidly attached to the first component as guide elements for the helical compression springs.
Derartige Dorne erlauben es zwar, die Schraubendruckfedern an einem Ausknicken zu hindern, führen aber zur Bildung einer Vielzahl von engen nutartigen Hohlräumen und engen Spalten zwischen den Dornen und Federwindungen, die sich mit Feststoffteilchen füllen können, welche im abzudichtenden Medium enthatten sind. Ein daraus resultierendes Blockieren der Federwindungen kann zum Ausfall der Gleitringdichtung führen. Unabhängig davon sind die Schraubendruckfedern auch der Gefahr des Angriffes durch abrasive Feststoffteilchen und einer Beschädigung während des Transports und Einbaus ausgesetzt.Such mandrels allow the helical compression springs to be prevented from buckling, but lead to the formation of a large number of narrow groove-like cavities and narrow gaps between the mandrels and spring coils, which can fill with solid particles contained in the medium to be sealed. The resulting blockage of the spring coils can lead to the failure of the mechanical seal. Irrespective of this, the helical compression springs are also exposed to the risk of attack by abrasive solid particles and damage during transport and installation.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei preisgünstiger Herstellbarkeit ein seitliches Ausknicken der verwendeten Schraubendruckfedern unter der Wirkung der auf sie einwirkenden Axialdruckkräfte sowie bei rotierender Anordnung der zusätzlich wirkenden Zentrifugalkräfte wirksam vermieden wird und zudem die Möglichkeit geschaffen wird, die Federn gegen eine Beschädigung im Betrieb und ggf. vor und beim Einbau zu schützen und die von den Federn eingenommenen Räume von Ablagerungen fernzuhalten.The object of the invention is to further develop a mechanical seal of the type mentioned at the beginning in such a way that, while being inexpensive to manufacture, lateral buckling of the helical compression springs used under the effect of the axial pressure forces acting on them and in the case of a rotating arrangement of the additional centrifugal forces is effectively avoided and, in addition, the possibility is created of protecting the springs against damage during operation and, if necessary, before and during installation and of keeping the spaces occupied by the springs free of deposits.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Führungsglied eine rohrförmige Hülse enthält, welche mit ihrem ersten Ende in die im zweiten Bauteil ausgebildete Bohrung einsteht und in dieser wenigstens auf einem an das erste Hülsenende anschließenden Teil ihrer axialen Länge in Richtung der Federachse verschieblich gelagert ist, daß jede Schraubendruckfeder mit ihrem ersten Ende in die ihr zugeordnete Hülse einsteht und von deren inneren Umfangsfläche wenigstens auf einem Abschnitt ihrer axialen Länge unter Belassung eines radialen Spiels umschlossen ist und daß jede Hülse am ersten Bauteil abgestützt ist.This object is achieved according to the invention in that each guide member contains a tubular sleeve, which extends with its first end into the bore formed in the second component and is slidably mounted in this at least on a part of its axial length adjoining the first sleeve end in the direction of the spring axis, that each helical compression spring extends with its first end into the sleeve assigned to it and is enclosed by the inner circumferential surface of the sleeve at least on a section of its axial length while leaving a radial play, and that each sleeve is supported on the first component.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen hervor. In der Beschreibung wird die Erfindung anhand einer Gleitringdichtung mit umlaufendem Gleitring und damit auch umlaufender Federanordnung erläutert. In den Zeichnungen zeigt:Further features and advantages of the invention emerge from the following description and the subclaims. In the description, the invention is explained using a mechanical seal with a rotating mechanical ring and thus also a rotating spring arrangement. In the drawings:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Gleitringdichtung;Fig. 1 shows a longitudinal section through the mechanical seal;
Fig. 2 eine vergrößerte, in Fig. 1 mit Il bezeichnete Einzelheit;Fig. 2 is an enlarged detail indicated by II in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit einer ersten abgewandelten Ausführungsform;Fig. 3 is an enlarged detail of a first modified embodiment;
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Einzelheit einer zweiten abgewandelten Ausführungsform
undFig. 5 is an enlarged detail of a second modified embodiment
and
Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-IV in Fig. 5.Fig. 6 is a section along the line VI-IV in Fig. 5.
Die Gleitringdichtung dient zur Abdichtung einer umlaufenden Welle 1 gegenüber einem Dichtungsgehäuse 2. Die Welle 1 kann im Betrieb, ausgehend von einer in Fig. 1 veranschaulichten Mittelposition O in Richtung der Wellenachse 3 eine Bewegung ausführen, und zwar jeweils mit einem vorgegebenen maximalen Hub +H nach links sowie mit einem vorgegebenen maximalen Hub -H nach rechts (bezogen auf die Zeichnung). Im Dichtungsgehäuse 2 ist ein Gegenring 4 gelagert, mittels eines Runddichtringes 5 abgedichtet und durch einen Stift 5', welcher in einen achsparallelen Schlitz des Gegenringes eingreift, gegen eine Verdrehung gesichert. An der Welle 1 ist ein Trägerring 6 durch eine Stiftschraube 7 unbeweglich gehalten. Vom Trägerring 6 stehen axial in Richtung zum Gegenring 4 eine Mehrzahl von Stegen vor, die in ihrer Gesamtheit einen Kragen 8 bilden. Zwischen diesem und der Welle 1 ist ein Gleitring 9 verschieblich gelagert, welcher mit seiner Gleitfläche an der Gleitfläche 10 des Gegenringes 4 anliegt und mittels eines Runddichtringes 9' gegen die Welle 1 abgedichtet ist. Eine von einem der den Kragen 8 bildenden Stege radial nach innen in eine am Außenumfang des Gleitrings 9 ausgebildete Längsnut 11 einstehende Nase 12 sorgt für die Drehmomentübertragung von der Welle 1 zum Gleitring 9. Der Gleitring 9 wird von einer Federanordnung (Gruppenbefederung) an die Gleitfläche 10 des Gegenringes 4 angepreßt. Diese Federanordnung enthält eine Mehrzahl von zylindrischen Schraubendruckfedern 13, welche um die Welle 1 herum angeordnet sind und deren Federachsen 14 parallel zur Wellenachse 3 verlaufen.The mechanical seal serves to seal a rotating shaft 1 against a seal housing 2. During operation, the shaft 1 can move in the direction of the shaft axis 3 starting from a central position O shown in Fig. 1, with a specified maximum stroke +H to the left and with a specified maximum stroke -H to the right (in relation to the drawing). A counter ring 4 is mounted in the seal housing 2, sealed by means of an O-ring 5 and secured against rotation by a pin 5', which engages in an axially parallel slot in the counter ring. A carrier ring 6 is held immobile on the shaft 1 by a stud screw 7. A plurality of webs protrude axially from the carrier ring 6 in the direction of the counter ring 4, which together form a collar 8. Between this and the shaft 1, a sliding ring 9 is slidably mounted, the sliding surface of which rests against the sliding surface 10 of the counter ring 4 and is sealed against the shaft 1 by means of an O-ring 9'. A nose 12 protruding radially inwards from one of the webs forming the collar 8 into a longitudinal groove 11 formed on the outer circumference of the sliding ring 9 ensures the transmission of torque from the shaft 1 to the sliding ring 9. The sliding ring 9 is pressed against the sliding surface 10 of the counter ring 4 by a spring arrangement (group springing). This spring arrangement contains a plurality of cylindrical helical compression springs 13 which are arranged around the shaft 1 and whose spring axes 14 run parallel to the shaft axis 3.
Im Trägerring 6 ist eine der Anzahl der Schraubendruckfedern 13 entsprechende Zahl von zylindrischen Bohrungen 15 ausgebildet, welche in Richtung zum Gegenring 4 offen sind, als Achse die Federachse 14 aufweisen und einen erheblich größeren Durchmesser besitzen, als dem Außendurchmesser der Schraubendruckfedern 13 entspricht. Ausgehend vom Grund jeder Bohrung 15 erstreckt sich in der Federachse 14 ein Durchlaß 16 durch den Trägerring 6 hindurch. Zur Vermeidung des Eintritts von Fremdkörpern in die Bohrung 15 kann der Durchlaß 16 mit einem Deckel verschlossen werden oder es kann ihm eine Filtereinrichtung vorgeschaltet sein. Die zwischen der Mündung des Durchlasses 16 und der seitlichenIn the carrier ring 6, a number of cylindrical bores 15 corresponding to the number of helical compression springs 13 is formed, which are open in the direction of the counter ring 4, have the spring axis 14 as their axis and have a considerably larger diameter than the outer diameter of the helical compression springs 13. Starting from the base of each bore 15, a passage 16 extends through the carrier ring 6 in the spring axis 14. To prevent foreign bodies from entering the bore 15, the passage 16 can be closed with a cover or a filter device can be connected upstream of it. The passage between the mouth of the passage 16 and the lateral
Bohrungswand verbleibende Ringfläche bildet die an späterer Stelle noch erwähnte (zweite) Stützfläche 17.The ring surface remaining on the bore wall forms the (second) support surface 17, which will be mentioned later.
In jeder Bohrung 15 ist eine rohrförmige Hülse 18 mit dem an ihr erstes Ende anschließenden Teil S ihrer axialen Länge teleskopierend verschieblich gelagert. Das zweite Ende der Hülse 18 weist einen Boden 19 auf, welcher einen zentralen Durchlaß 20 besitzt. Jede Hülse 18 umschließt mit ihrer inneren zylindrischen Umfangsfläche 21 mit geringem radialen Spiel eine Schraubendruckfeder 13, welche mit ihrem ersten Ende an der Innenseite des Bodens 19 als erste Stützfläche 22 anliegt und mit ihrem zweiten Ende an der bereits erwähnten zweiten Stützfläche 17 anliegt. Die Schraubendruckfedern 13 pressen die ebenen Bodenaußenseiten der Hülsen 18 gegen die eine Stirnfläche einer die Welle 1 mit Spiel umgebenden Scheibe 23, welche mit ihrer anderen Stirnfläche an der von seiner Gleitfläche abgewandten Seite des Gleitringes 9 anliegt, der hierdurch an die Gleitfläche 10 des Gegenringes 4 angedrückt wird. Die gesamte Verschleißlänge von Gleitring 9 und Gegenring 4, d.h. die axiale Relativbewegung, welche Gleitring und Gegenring während der Lebensdauer der Dichtung zueinander ausführen können, ist mit V bezeichnet.In each bore 15, a tubular sleeve 18 is mounted in a telescopically displaceable manner with the part S of its axial length adjoining its first end. The second end of the sleeve 18 has a base 19 which has a central passage 20. Each sleeve 18 encloses with its inner cylindrical peripheral surface 21 with a small radial play a helical compression spring 13, which rests with its first end on the inside of the base 19 as the first support surface 22 and with its second end on the previously mentioned second support surface 17. The helical compression springs 13 press the flat bottom outer sides of the sleeves 18 against one end face of a disk 23 which surrounds the shaft 1 with play, which rests with its other end face on the side of the sliding ring 9 facing away from its sliding surface, which is thereby pressed against the sliding surface 10 of the counter ring 4. The total wear length of the sliding ring 9 and the counter ring 4, i.e. the axial relative movement which the sliding ring and the counter ring can perform relative to one another during the service life of the seal, is designated by V.
Die Tiefe der Bohrung 15 und die Länge der Hülse 18 sind in Bezug auf die Länge der Schraubendruckfeder 13 so gewährt, daß die Hülse 18 auch in voll entspanntem Zustand der Schraubendruckfeder 13 noch mit einer Teillänge S von mehreren Millimetern in die Bohrung 15 einsteht. Zusätzlich bewirkt die Nase 12, welche die Scheibe 23 hintergreift, daß sich die Hülsen 18 auch während des Transportes und des Einbaus nicht ganz aus den Bohrungen 15 entfernen können.The depth of the bore 15 and the length of the sleeve 18 are ensured in relation to the length of the helical compression spring 13 in such a way that the sleeve 18 still protrudes into the bore 15 with a partial length S of several millimeters even when the helical compression spring 13 is fully relaxed. In addition, the nose 12, which engages behind the disk 23, ensures that the sleeves 18 cannot be completely removed from the bores 15 even during transport and installation.
Die in den Fig. 3 und 4 sowie in den Fig. 5 und 6 veranschaulichten abgewandelten Ausführungsformen unterscheiden sich von denjenigen der Fig. 1 und 2 dadurch, daß die Bohrungen 15 des Trägerrings 6 als Sacklochbohrungen mit vollständig geschlossenemThe modified embodiments illustrated in Figs. 3 and 4 as well as in Figs. 5 and 6 differ from those in Figs. 1 and 2 in that the bores 15 of the carrier ring 6 are designed as blind holes with a completely closed
Bohrungsgrund ausgebildet sind. Fremdkörpern ist daher der Zutritt zu den Bohrungen insoweit verwehrt.The bottom of the borehole is formed. Foreign bodies are therefore prevented from entering the boreholes.
Gemäß Fig. 3 und 4 enthalten die Hülsen 18 ferner im Bereich ihrer Böden 19 jeweils nach außen über ihre zylindrisch äußere Umfangsflache vorstehende Bunde 24, während gemäß Fig. 5 und 6 einzelne Vorsprünge 25 vorgesehen sind. Die Bunde 24 bzw. Vorsprünge 25 verhindern, daß bei der Montage die Hülsen 18 in falscher Richtung in die Bohrungen 15 eingesetzt werden.According to Fig. 3 and 4, the sleeves 18 also contain collars 24 in the area of their bases 19 that protrude outward beyond their cylindrical outer peripheral surface, while according to Fig. 5 and 6, individual projections 25 are provided. The collars 24 or projections 25 prevent the sleeves 18 from being inserted into the holes 15 in the wrong direction during assembly.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet,1. Mechanical seal for sealing a rotating shaft (1) which executes an axial movement in the direction of its shaft axis (3) with a predetermined maximum stroke (t H) to a central position (O), with a sliding ring (9) held on the shaft (1) or a seal housing (2) in a rotationally fixed and axially displaceable manner, with a counter ring (4) held on the seal housing (2) or the shaft (1) in a rotationally fixed and axially immovable manner, and with a spring arrangement pressing the sliding ring (9) against the counter ring (4) with a plurality of cylindrical helical compression springs (13) distributed around the shaft (1) and extending with their spring axes (14) parallel to the shaft axis (3), each of which is supported with its first end on a first support surface (22) formed on or carried by a first component and with a section of its axial length extending from its second end into a first support surface (22) formed on a second component (6), essentially cylindrical bore (15) located in the spring axis (14) and resting with its second end on a second support surface (17) formed by the base of the bore (14), wherein one of the two components is formed by the sliding ring (9) itself or is supported by it in the axial direction and the other of the two components is formed by the shaft (1) or the seal housing (2) itself or is supported by the shaft (1) or the seal housing (2) in the axial direction, wherein a guide member is provided for each helical compression spring (13) to prevent it from buckling sideways,
characterized,
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9114432U DE9114432U1 (en) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Mechanical seal |
Applications Claiming Priority (1)
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE9114432U1 (en) |
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