DE921123C

DE921123C - Liquid-tight seal for parts rotating with respect to one another

Info

Publication number: DE921123C
Application number: DEC7250A
Authority: DE
Inventors: Joseph Frank James Crouch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-03-10
Filing date: 1953-03-10
Publication date: 1954-12-09

Description

Flüssigkeitsdichte Abdichtung für sich mit Bezug aufeinander drehende Teile Die Erfindung bezieht sich auf flüssigkeitsdichte Abdichtungen zur Verwendung als Ersatz für Stopfbuchsen od. dgl. in Maschinen, bei welchen es erforderlich ist, die Strömung einer Flüssigkeit zwischen zwei sich mit Bezug aufeinander drehenden Flächen zu verhindern, und ist insbesondere darauf gerichtet, eine Dichtung zu schaffen, die das Austreten von Flüssigkeit längs der Oberfläche des Endes einer sich drehenden Welle verhindert, welche sich aus dem Innern eines diese Flüssigkeit enthaltenden Gehäuses nach außen erstreckt, z. B. längs des Endes der Welle einer Schleuderpumpe.Liquid-tight seal for rotating with respect to each other Parts The invention relates to liquid tight seals for use as a replacement for stuffing boxes or the like in machines where it is necessary the flow of a liquid between two rotating with respect to each other To prevent surfaces, and is particularly aimed at creating a seal, the leakage of liquid along the surface of the end of a rotating Prevents wave from coming out of the inside of a containing this liquid Housing extends outward, e.g. B. along the end of the shaft of a centrifugal pump.

Grundsätzlich muß eine Dichtung der erwähnten Art aus zwei relativ zueinander drehbaren, gegenseitig im Eingriff stehenden Dichtungselementen bestehen, zwischen welchen eine Strömung der Flüssigkeit verhindert werden soll. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß auf jedes dieser Dichtungselemente einer von zwei sich magnetisch beeinflussenden Körpern wirkt, um diese Elemente in dichtendem Verhältnis zueinander zu halten. Der Ausdruck Element ist hierbei in weitestem Sinne zu verstehen, d. h. beispielsweise als Teil oder Fläche der erwähnten Körper und nicht unbedingt als selbständig für sich bestehendes Teil.In principle, a seal of the type mentioned must consist of two relative mutually rotatable, mutually engaging sealing elements exist, between which a flow of the liquid is to be prevented. The invention is essentially characterized in that on each of these sealing elements one of two magnetically influencing bodies acts around these elements to keep in sealing relation to each other. The term element is here to be understood in the broadest sense, d. H. for example as part or surface of the ones mentioned Body and not necessarily as an independently existing part.

Dadurch, daß die erwähnten Elemente durch magnetische Kräfte zusammengehalten werden, wird auf sie ein sehr gleichmäßiger Druck ausgeübt, und wenn die miteinander zusammenarbeitenden Flächen sich abnutzen, wird der Druck aufrechterhalten und sogar erhöht, anstatt sich zu verringern, wie dies bei den bekannten Dichtungen, wenn sich die miteinander zusammenarbeitenden Flächen abgenutzt haben, gewöhnlich der Fall ist, da die sich gegenseitig anziehenden Magneten einander nähern.Because the elements mentioned are held together by magnetic forces very even pressure is exerted on them, and when they are with each other working together If surfaces wear away, the pressure is maintained and even increased instead of decreasing, as is the case with the known seals, when the cooperating surfaces have worn out, usually is the case because the mutually attractive magnets approach each other.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung können die erwähnten Elemente an zwei Dauermagneten befestigt sein oder einen Teil derselben bilden, wobei eines dieser Elemente an einer sich drehenden Welle befestigt und das andere, gegen Drehung gesichert, an einem feststehenden Gehäuse angebracht sein kann und die Dichtungselemente so zwischen den Magnetkörpern angeordnet sind, daß sie durch die gegenseitige Anziehungskraft der Dauermagneten fest aneinändergedrückt werden.In practicing the invention, the aforementioned elements be attached to two permanent magnets or form part of the same, one of these elements attached to a rotating shaft and the other, against rotation secured, can be attached to a stationary housing and the sealing elements so arranged between the magnetic bodies that they are by the mutual attraction the permanent magnets are pressed firmly together.

Es ist hierbei zweckmäßig, eines der Dichtungselemente aus einem verhältnismäßig weichen Material, wie Graphitkohle-, wie sie beispielsweise für die Herstellung von Bürsten für elektrische Maschinen verwendet wird, herzustellen, und das andere aus einem verhältnismäßig harten Material; wie Gußeisen, oder, wenn die abzudichtende Flüssigkeit 01 ist, aus rostfreiem Stahl. Wenn in dem Gerät, für das die Dichtung vorgesehen ist, korrodierende Flüssigkeiten verwendet werden, kann der zweite Ring aus Messing oder einem anderen widerstandsfähigen Werkstoff hergestellt sein. Bei Flüssigkeiten, die für die Herstellung menschlicher Nahrungs- und Genußmittel bestimmt sind, kann der Kahlering durch einen solchen aus einem anderen geeigneten Werkstoff, z. B. aus Kunstharz; das die mit ihm in Berührung kommende Flüssigkeit nicht verunreinigt, ersetzt werden.It is useful here to have one of the sealing elements from a relatively soft material, such as carbon graphite, such as those used in manufacturing of brushes used to manufacture electrical machines, and the other made of a relatively hard material; like cast iron, or if the one to be sealed Fluid 01 is made of stainless steel. If in the device for which the seal If corrosive liquids are used, the second ring can be used be made of brass or another resistant material. at Liquids intended for the manufacture of human food and beverages the Kahlering can be replaced by one made of another suitable material, z. B. made of synthetic resin; that does not contaminate the liquid in contact with it, be replaced.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele einer Dichtung gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawings, two exemplary embodiments of a seal are shown in FIG of the invention shown.

Es zeigt Fig. i einen Axialschnitt einer Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung und Fig.2 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform derselben.FIG. 1 shows an axial section of an embodiment of the seal according to the invention and FIG. 2 is a partial view of another embodiment of the same.

Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung ist die abzudichtende Welle io an der Stelle, an welcher sie aus dem Ende eines Pumpengehäuses oder eines anderen Gerätes (nicht gezeigt) herausragt, mit einem ringförmigen Dauermagneten A aus Spezialmagnetstahl versehen, der auf der Welle io durch eine Madenschraube i i oder andere geeignete Mittel befestigt ist. Dieser Magnet weist auf einer seiner zur Achse der Welle io senkrechten Flächen 13 eine ringförmige Nut i2 auf, in welcher mit Haftsitz ein Kohlering 1q. oder ein Teil eines Rohres eingesetzt ist, welcher sich parallel zur Achse der Welle erstreckt. Ferner ist ein zweiter ringförmiger Dauermagnet B aus Spezialstahl vorgesehen, der Gleitsitz auf der Welle io hat und gegen Drehung mit dieser durch eine Madenschraube 15 oder andere geeignete Mittel gesichert ist, die mit einer Nut 16 in diesem Magneten zusammenwirkt, so daß er frei längs beweglich ist. Die Madenschraube 15 ist in das Gehäuse 17 eingeschraubt oder bildet einen Teil dieses Gehäuses, das die Dichtung umgibt und an dem Ende des Hauptgehäuses der Pumpe oder eines entsprechenden Gehäuses befestigt ist. Der Magnet B ist ferner auf seiner der Nut 12 im Magneten A gegenüberliegenden Fläche 25 mit einer ringförmigen Nut 18 versehen, so daß ein Ring i9 aus rostfreiem Stahl oder einem anderen harten Werkstoff, der das zweite Dichtungselement bildet, mit Haftsitz in die Nut 18 eingesetzt werden kann, in der Weise, daß er am Kohlering 1q. anliegt.In the embodiment of the seal according to the invention shown in Fig. I, the shaft to be sealed io is provided with an annular permanent magnet A made of special magnetic steel at the point at which it protrudes from the end of a pump housing or other device (not shown) is attached to the shaft io by a grub screw ii or other suitable means. On one of its surfaces 13 perpendicular to the axis of the shaft io, this magnet has an annular groove i2 in which a carbon ring 1q is firmly seated. or a part of a tube is inserted which extends parallel to the axis of the shaft. Furthermore, a second ring-shaped permanent magnet B made of special steel is provided, which has a sliding fit on the shaft and is secured against rotation therewith by a grub screw 15 or other suitable means which cooperates with a groove 16 in this magnet, so that it can move freely longitudinally is. The grub screw 15 is screwed into the housing 17 or forms part of this housing which surrounds the seal and is attached to the end of the main housing of the pump or a corresponding housing. The magnet B is also provided with an annular groove 18 on its surface 25 opposite the groove 12 in magnet A, so that a ring 19 made of stainless steel or another hard material, which forms the second sealing element, is inserted into the groove 18 with an interference fit can be, in such a way that it is on the coal ring 1q. is applied.

Die beiden Magneten sind axial magnetisiert, d. h. so angeordnet, daß sie von der einen Polarität auf der einen ringförmigen Fläche; z. B. auf der Fläche 13, und von der anderen Polarität auf der anderen Fläche, z: B. auf der Rückseite 2¢ des Magneten A, sind. Der Magnet B ist in ähnlicher Weise angeordnet, so daß er auf seiner der Fläche 13 gegenüberliegenden Fläche 25 eine der Fläche 13 entgegengesetzte Polarität hat, was zur Folge hat, daß sich die Magneten gegenseitig anziehen.The two magnets are axially magnetized, i. H. arranged so that they are of one polarity on one annular surface; z. B. on the Face 13, and of the other polarity on the other face, e.g. on the back 2 ¢ of the magnet A are. The magnet B is arranged in a similar manner so that on its surface 25 opposite surface 13, it is opposite surface 13 Has polarity, which has the consequence that the magnets attract each other.

Ein biegsames Element, beispielsweise ein Faltenbalg 2o od. dgl., aus einem geeigneten Werkstoff, wie Gummi, ist mit einer Seite des Magneten B haftend verbunden, der sich im Gehäuse 17 zwischen dem Magneten A und dem Pumpengehäuse od. dgl. befindet. Dieser Balg 2o ist an seinem anderen Ende an einer Messingplatte 21 oder einer anderen Abschlußplatte befestigt, die fest zwischen dem Gehäuse 17 und dem Pumpengehäuse eingespannt ist, wobei alle diese Teile einen größeren Innendurchmesser als die Welle io aufweisen, so daß sie die Drehung der letzteren nicht behindern. Der Balg 2o ist vorgesehen, um die Strömung der die Welle umgebenden Flüssigkeit 22 um den Außenumfang des Magneten B herum zu verhindern. Daher fließt die Flüssigkeit 22, die das Bestreben hat, aus dem Pumpengehäuse auszutreten, längs der Welle io, durch die Abschlußwand 21 Sowie innerhalb des Balges 2o und des Magneten B und dann zwischen den Magneten A und B radial nach außen, bis sie an einer weiteren Bewegung durch die ringförmigen Dichtungselemente 14 und ig, die mit Haftsitz in ihrem jeweiligen Magneten sitzen und durch die gegenseitige Anziehungskraft der beiden Magneten fest aneinandergedrückt werden, verhindert wird.A flexible element, for example a bellows 20 or the like, made of a suitable material such as rubber, is adhesively connected to one side of the magnet B, which is located in the housing 17 between the magnet A and the pump housing or the like. This bellows 2o is attached at its other end to a brass plate 21 or some other end plate which is firmly clamped between the housing 17 and the pump housing, all these parts having a larger inner diameter than the shaft io, so that they the rotation of the latter do not hinder. The bellows 2o is provided to prevent the liquid 22 surrounding the shaft from flowing around the outer periphery of the magnet B. Therefore, the liquid 22, which has the tendency to emerge from the pump housing, flows along the shaft io, through the end wall 21 and within the bellows 2o and the magnet B and then between the magnets A and B radially outwards until it reaches one further movement is prevented by the annular sealing elements 14 and ig, which sit with an adhesive fit in their respective magnets and are firmly pressed against one another by the mutual attraction of the two magnets.

Es ist vorteilhaft, um die Welle io neben dem Magneten A einen Gummidichtungsring 23 anzuordnen, um zu vermeiden, daß längs der Welle Flüssigkeit zwischen der Welle und dem Magneten !1 einsickern kann, wobei dieser Ring 23 auf der Welle vorzugsweise an einem an dieser ausgebildetenAbsatz angeordnet ist, so daß eineFläche vorhanden ist, zwischen der und den Magneten der Ring eingezwängt werden kann.It is advantageous to put a rubber sealing ring around the shaft next to the magnet A. 23 to be arranged in order to avoid liquid between the shaft along the shaft and the magnet! 1 can seep in, this ring 23 preferably on the shaft is arranged on a shoulder formed thereon, so that a surface is present between which and the magnets the ring can be wedged.

Beim Betrieb der Vorrichtung nutzt sich die Kohle oder das weiche Material des Dichtungsrings i4. ab, dessen Ersatz einfach und billig ist. Der Druck zwischen den beiden Dichtungsringen wird dabei durch die magnetische Anziehung, die zwischen !den beiden Magneten wirksam ist, aufrechterhalten, wobei sich dieser Druck durch die Abnutzung des Kohlerings erhöht, da die Magneten durch Verringerung der Luftlücke zwischen ihnen einander näher gebracht werden.When operating the device, the coal or the soft one is used O-ring material i4. which is easy and cheap to replace. The pressure between the two sealing rings is created by the magnetic attraction, which is effective between the two magnets, is maintained, whereby this Pressure by the Wear on the carbon ring increases as the magnets be brought closer to each other by reducing the air gap between them.

Da die Flüssigkeit 22 unter einem beträchtlichen Druck stehen kann und dieser Druck auch zwischen den Magneten wirksam wird und das Bestreben hat, sie auseinanderzudrücken, kann ein Bereich der dem Magneten A abgekehrten Fläche des Magneten B dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt werden, um den Magneten B in Richtung zum Magneten A zu drücken, um dadurch dem diese trennenden Druck entgegenzuwirken. Gegebenenfalls kann ein zusätzlicher Dauermagnet zur Verstärkung der durch die Hauptmagneten ausgeübten Drücke verwendet werden, wobei dieser zusätzliche Magnet im Gehäuse 17 auf der dem Magneten A abgekehrten Seite des Magneten B angeordnet und so magnetisiert sein kann, daß er den Magneten B in Richtung des Magneten A durch magnetische Abstoßung drückt.Since the liquid 22 can be under considerable pressure and this pressure also acts between the magnets and tends to push them apart, a region of the surface of magnet B facing away from magnet A can be exposed to the liquid pressure in order to move magnet B in the direction to push the magnet A in order to counteract the pressure separating it. If necessary, an additional permanent magnet can be used to reinforce the pressures exerted by the main magnets, this additional magnet being arranged in the housing 17 on the side of the magnet B facing away from the magnet A and being magnetized in such a way that it moves the magnet B in the direction of the magnet A. pushes through magnetic repulsion.

Außerdem kann der für die Herstellung des weicheren Dichtungselementes verwendete Werkstoff so gewählt werden, daß er zur Schmierung durch die abzudichtende Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl, geeignet ist.In addition, for the production of the softer sealing element The material used can be selected so that it is used for lubrication by the sealant Liquid, e.g. B. water or oil is suitable.

Hierbei ist zu erwähnen, da_B durch ein geeignetes Spiel zwischen der Welle und dem nicht umlaufenden Magneten und zwischen diesem Magneten und dem Gehäuse, in welchem letzterer gleitbar ist, eine gewisse Verkantung der Welle ohne Nachteil für die einwandfreie Arbeitsweise der Dichtungselemente möglich ist.It should be mentioned here that a suitable game between the shaft and the non-rotating magnet and between this magnet and the Housing, in which the latter is slidable, a certain tilting of the shaft without Disadvantage for the proper functioning of the sealing elements is possible.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von zwei Dauermagneten beschränkt, da beispielsweise einer der Magneten oder beide Elektromagneten sein können, in welchem Falle normalerweise nur die Verwendung eines einzigen Magneten notwendig ist und der andere Teil ein Anker aus Weicheisen od. dgl. sein kann. Außerdem kann eine Anzahl gesonderter Stabmagneten mit Vorteil in der in Fig. 2 dargestellten Weise verwendet werden, die eine abweichende Form des Magneten A zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Anzahl sich in axialer Richtung erstreckender Stabmagneten 26 in Umfangsrichtung um einen Trägerring 27 verteilt angeordnet, während der Ring 1q. aus Graphit od. dgl. wie in Fig. i vorgesehen ist. Die Verstellung oder Erneuerung der Magneten 26 wird durch Schrauben 28 erleichtert. Eine solche Magnetanordnung ist bei einer flachen Magnetplatte, wie sie als Magnet B in Fig. i gezeigt ist, vorzuziehen.The invention is not limited to the use of two permanent magnets limited, since, for example, one of the magnets or both be electromagnets can, in which case normally only the use of a single magnet is necessary and the other part is an anchor made of soft iron or the like. Can be. aside from that a number of separate bar magnets can advantageously be used in that shown in FIG Manner showing a different shape of the magnet A may be used. At this Embodiment is a number of bar magnets extending in the axial direction 26 distributed in the circumferential direction around a carrier ring 27, while the ring 1q. made of graphite od. The like. As provided in Fig. i. The adjustment or renewal the magnet 26 is facilitated by screws 28. Such a magnet arrangement is for a flat magnetic disk, as shown as magnet B in Fig. i, preferable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Liquid-tight seal, marked by two sealing elements arranged for rotation with respect to one another, wherein on each of these sealing elements one of two magnetically influencing one another Bodies acts to keep these elements in sealing relation to one another.

2. Liquid-tight seal according to claim i, characterized in that one of the two bodies or both by a permanent magnet or by a system with a variety of permanent magnets can be formed.

3. Liquid-tight seal for a rotating shaft, characterized by a first ring-shaped magnet or a first system of ring-shaped magnets placed on the shaft is or are attached, a second ring-shaped magnet or a second system ring-shaped magnet, which is or which is arranged in a housing or are that they are slidable in this, but not rotatable with respect to the same are, a first annular seal member disposed in the first magnet so is that it rotates with this, a second annular sealing element that in the second magnet is arranged in such a way that it is with the first sealing element works together to form a seal against the liquid that is the aspiration has to pass between the two sealing elements, the magnets are arranged to attract each other and the sealing elements push against each other. q ..

Liquid-tight seal according to Claim 3, characterized characterized in that the magnets are arranged next to each other that their each other opposite surfaces are perpendicular to the axis of the shaft, with the sealing elements are arranged in these areas.

5. Liquid-tight seal according to claim 3 or q., Characterized in that the surface of the second magnet on the side the opening from which the liquid tends to emerge, with the edges of this opening by elastic means, for example a bellows, is connected, which allows a longitudinal movement of this magnet, but prevents that the liquid flows around the outer periphery of the latter magnet.

6. Liquid-tight seal according to one of claims 3 to 5, characterized in that that in contact with the liquid a surface is provided in such a way that the pressure on it counteracts the fluid pressure which has the endeavor, to separate the magnets from each other.

7. Liquid-tight seal according to * a of claims 3 to 6, characterized in that the magnet system has a number of arranged distributed over a circumference, extending in the axial direction and has bar magnets attached to a support ring. B. Liquid density Seal according to one of Claims 3 to 7, characterized in that one of the Magnets or one of the magnet systems is replaced by an armature, which with to the other magnet or the other magnet system, which can be an electromagnet, cooperates. G. Liquid-tight seal according to one of Claims r to 8, characterized in that one sealing element consists of a soft ring, for example from a carbon ring, and the other sealing element from a hard one, for example a steel ring.