EP2286118A1 - Mechanical seal arrangement having integrated heat transfer unit - Google Patents

Mechanical seal arrangement having integrated heat transfer unit

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Publication number
EP2286118A1
EP2286118A1 EP09765571A EP09765571A EP2286118A1 EP 2286118 A1 EP2286118 A1 EP 2286118A1 EP 09765571 A EP09765571 A EP 09765571A EP 09765571 A EP09765571 A EP 09765571A EP 2286118 A1 EP2286118 A1 EP 2286118A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mechanical seal
stationary
ring
seal assembly
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09765571A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Winkler
Joachim Otschik
Rudolf Schicktanz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Burgmann Industries GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Burgmann Industries GmbH and Co KG filed Critical Burgmann Industries GmbH and Co KG
Publication of EP2286118A1 publication Critical patent/EP2286118A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings 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

Definitions

  • the invention relates to a mechanical seal assembly according to the preamble of claim 1, which comprises an integrated heat transfer device.
  • Mechanical seal assemblies are known in the prior art in various configurations. During use, relatively high temperatures can occur at the mechanical seal. High temperatures are caused, inter alia, by high temperatures of the medium to be sealed, for example in hot water applications or in applications in the refinery industry and the petrochemical industry. Due to the high temperatures of the media to be sealed, the components of the mechanical seal can also assume relatively high temperatures. However, this can lead to distortions on the sliding surfaces of the sliding rings. This leads in particular to restrictions of the areas of use of the mechanical seals, in particular in applications for hot media.
  • the mechanical seal assembly according to the invention has the advantage that it allows improved heat dissipation by providing a built-in the sliding ring heat transfer device. In this case, it is not necessary according to the invention to use large quantities of cooling medium, but a heat occurring at the mechanical seal can be dissipated directly in the vicinity of the place of origin with a reduced amount of coolant.
  • an inlet opening for supplying the cooling medium and an outlet opening for discharging the cooling medium are provided on the stationary seal ring.
  • the integrated heat transfer device is arranged in an inner region of the stationary sliding ring and connects the inlet opening with the outlet opening.
  • a temperature at the mechanical seal in particular directly at a sealing gap between the sliding surfaces of the sliding rings, can be effectively reduced, so that overall an increased service life and better running properties of the mechanical seal arrangement can be achieved.
  • any heat generated by friction between the two slip rings can be dissipated directly and quickly.
  • any existing dry running of the mechanical seal assembly it is also possible for any existing dry running of the mechanical seal assembly to take place, if appropriate, over a relatively long period of time by virtue of the effective heat dissipation by means of the heat transfer device integrated in the stationary sliding ring.
  • the mechanical seal assembly according to the invention also has improved emergency running properties.
  • the integrated heat transfer device comprises a porous internal structure, which is arranged in the inner region of the stationary sliding ring.
  • the porous inner structure comprises a plurality of interconnected pores, through which the cooling medium can flow. Since the porous inner structure is arranged in the entire interior of the stationary seal ring, can Also, the entire seal ring are flowed through with the cooling medium, so that an effective and uniform cooling can be achieved.
  • the porous inner structure preferably forms an entire inner area of the stationary sliding ring, wherein the inner area is delimited by an edge area of preferably constant thickness.
  • the porous inner structure is made of silicon carbide.
  • an internal structure is first produced by means of PU foam, which is then converted into carbon at high temperatures and then reactively bonded to silicon carbide by enrichment with liquid silicon. This results in an interior area with pores of substantially equal size, with adjacent pores each interconnected.
  • the edge region of the stationary sliding ring is also made of silicon carbide.
  • the inlet opening is preferably arranged at 180 ° with respect to the outlet opening. This makes it possible for the cooling medium to flow from the inlet opening along both halves of the stationary sliding ring to the outlet opening.
  • a diameter of the inlet opening is equal to a diameter of the outlet opening.
  • the stationary seal ring is rectangular in section and the porous inner region is also formed uniformly rectangular in section along the circumference.
  • a diameter of the inlet opening is approximately one third or more than one third of a width of the inner region of the stationary sliding ring.
  • a blocking means of the slip ring sealing arrangement is used as the coolant.
  • the mechanical seal assembly of the present invention is particularly useful in hot water applications, in refinery or petrochemical applications, or in critical applications, e.g. in explosion-proof rooms. Also, the mechanical seal assembly according to the invention can be used preferably in multiple seals, in which a flushing and cooling takes place directly with the template or barrier medium.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a preferred embodiment of the invention.
  • the mechanical seal assembly 1 comprises a stationary seal ring 2, which is arranged on a housing member 11, and a rotating seal ring 3, which is arranged on a rotating shaft 4 and in common with the shaft 4 rotated about a rotation axis XX.
  • the rotating seal ring 3 is fixed by means of a fixing device 6 on the rotating shaft 4.
  • the fixing device 6 is fixed by means of a screw element 8, e.g. a worm screw, attached to the shaft 4.
  • one or more spring elements 7 are arranged in the fixing device 6, which apply in the axial direction of the shaft a biasing force ü- on a thrust washer 9 on the rotating seal ring 3.
  • the rotating seal ring 3 is further sealed by means of a first O-ring 10 on the shaft 4.
  • a circumferential sealing gap 5 is maintained between the stationary seal ring 2 and the rotating seal ring 3, via which in a known manner a seal between two rooms.
  • the stationary sliding ring 2 is constructed in such a way that it encloses an outer edge region 2 a and a peripheral edge region 2 a.
  • NEN inner region 2b comprises with rectangular cross-section.
  • the inner region 2b is formed as an integrated heat transfer device and is formed by a plurality of individual pores 14, which are each connected to adjacent pores.
  • the inner region 2b is formed as a porous inner structure, through which a cooling medium can flow.
  • an inlet opening 12 and an outlet opening 13 are formed in the stationary seal ring 2.
  • the inlet opening 12 communicates with an inlet bore 17, which is provided in the housing member 11, in connection and the outlet opening 13 communicates with a drain hole 18 in connection.
  • the stationary seal ring 2 is sealed relative to the housing component 11 by means of a second and third O-ring 15, 16.
  • a cooling medium is supplied through the inlet bore 17 and the inlet opening 12 into the porous interior region 2 b of the stationary sliding ring 2. Since the pores 14 are formed in the entire inner region 2b of the stationary seal ring 2, a connection is formed via the pores 14 between the inlet opening 12 and the outlet opening 13, through which the supplied cooling medium can flow. In this case, since the inlet opening 12 and the outlet opening 13 opposite each other by 180 °, the cooling medium through both ring halves of the stationary seal ring 2 to the outlet port 13 to flow. From the outlet port 13, the cooling medium is then discharged through the drain hole 18 (arrow B).
  • the cooling medium can absorb heat and thus allow a temperature drop directly on the stationary seal ring 2 and in particular on the sealing gap 5. Since a diameter of the inlet opening 12 and the outlet opening 13 in each case has approximately one third of a width C of the inner area 2 b, it is ensured that sufficient cooling medium can also flow to the inner edge area 2 a of the stationary sliding ring 2.
  • a heat transfer device integrated into the stationary seal ring 2 which ensures direct and immediate removal of heat in the region of the sealing gap 5.
  • the multiplicity of pores 14 in the inner region 2 b of the stationary sliding ring 2 thus provide a micro-transmission device, as a result of which, in particular, distortions of the sliding surfaces of the sliding rings 2, 3 can be avoided.
  • a preliminary Temperature of the cooling medium easily a defined temperature in the sealing gap 5 can be adjusted, in particular, a temperature of the stationary seal ring 2 can be maintained at a temperature level of the cooling medium.
  • a service life of the mechanical seal assembly can be significantly extended and, in addition, the improved heat dissipation in the region of the sealing gap also enables better emergency running properties of the mechanical seal assembly, eg in dry running, which leads to increased friction and thus increased heat.
  • the mechanical seal assembly according to the invention is preferably used in applications with higher temperatures or poor lubricating properties of the mechanical seal.
  • an upper temperature limit for the hot water can be increased. In this case, the integrated heat transfer device can be provided very inexpensively.

Abstract

The invention relates to a mechanical seal arrangement, comprising a first stationary slip ring (2), a second rotating slip ring (3) which rotates together with a rotating component (4), wherein the slip rings (2, 3) have sliding surfaces opposite of each other, which delimit a seal gap (5) between each other, wherein the stationary slip ring (2) comprises an integrated heat transfer unit disposed in an interior region (2b) of the stationary slip ring (2), and the stationary slip ring comprises an inlet opening (12) for feeding a coolant, and an outlet opening (13) for discharging the coolant, wherein the coolant flows through the interior region (2b) of the slip ring from the inlet opening (12) to the outlet opening (13).

Description

Gleitringdichtungsanordnung mit integrierter Wärmeübertragungseinrichtung Mechanical seal assembly with integrated heat transfer device
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , welche eine integrierte Wärmeübertragungseinrichtung umfasst.The invention relates to a mechanical seal assembly according to the preamble of claim 1, which comprises an integrated heat transfer device.
Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei können während einer Anwendung relativ hohe Temperaturen an der Gleitringdichtung auftreten. Hohe Temperaturen werden dabei unter anderem aufgrund hoher Temperaturen des abzudichtenden Mediums, beispielsweise bei Heißwasseranwendungen oder bei Anwendungen in der Raffinerieindustrie und der petrochemischen Industrie, verursacht. Aufgrund der hohen Temperaturen der abzudichtenden Medien können hierbei die Bauteile der Gleitringdichtung ebenfalls relativ hohe Temperaturen annehmen. Hierbei kann es jedoch zu Verwerfungen an den Gleitflächen der Gleitringe kommen. Dies führt insbesondere zu Beschränkungen von Einsatzbereichen der Gleitringdichtungen, insbesondere bei Anwendungen für heiße Medien.Mechanical seal assemblies are known in the prior art in various configurations. During use, relatively high temperatures can occur at the mechanical seal. High temperatures are caused, inter alia, by high temperatures of the medium to be sealed, for example in hot water applications or in applications in the refinery industry and the petrochemical industry. Due to the high temperatures of the media to be sealed, the components of the mechanical seal can also assume relatively high temperatures. However, this can lead to distortions on the sliding surfaces of the sliding rings. This leads in particular to restrictions of the areas of use of the mechanical seals, in particular in applications for hot media.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbar- keit eine Erweiterung eines Einsatzbereiches der Gleitringdichtungsanordnung auch bei hohen Temperaturen ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a mechanical seal assembly, which with a simple structure and simple, inexpensive Herstellbar- ability to extend the range of use of the mechanical seal assembly even at high temperatures.
Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a mechanical seal assembly having the features of claim 1. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung weist dabei den Vorteil auf, dass sie eine verbesserte Wärmeabfuhr durch Vorsehen einer in den Gleitring integrierten Wärmeübertragungseinrichtung ermöglicht. Hierbei ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, große Mengen von Kühlmedium zu verwenden, sondern eine an der Gleitringdichtung auftretende Wärme kann unmittelbar in der Nähe des Entstehungsortes mit reduzierter Kühlmittelmenge abgeführt werden. Hierzu sind am stationären Gleitring eine Einlassöffnung zum Zuführen des Kühlmediums und eine Auslassöffnung zum Abführen des Kühlmediums vorgesehen. Die integrierte Wärmeübertragungseinrichtung ist dabei in einem Innenbereich des stationären Gleitrings angeordnet und verbindet die Einlassöffnung mit der Auslassöffnung. Hierdurch kann erfindungsgemäß effektiv eine Temperatur an der Gleitringdichtung, insbesondere unmittelbar an einem Dichtspalt zwischen den Gleitflächen der Gleitringe, reduziert werden, so dass insgesamt eine erhöhte Lebensdauer und auch bessere Laufeigenschaften der Gleitringdichtungsanordnung erreicht werden können. Auch kann eine eventuell durch Reibung erzeugte Wärme zwischen den beiden Gleitringen unmittelbar und schnell abgeführt werden. Hierdurch ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass ein gegebenenfalls vorhandener Trockenlauf der Gleitringdichtungsanordnung durch die effektive Wärmeabfuhr mittels der in den stationären Gleitring integrierten Wärmeübertragungseinrichtung gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum stattfinden kann. Somit weist die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung auch verbesserte Notlaufeigenschaften auf.The mechanical seal assembly according to the invention has the advantage that it allows improved heat dissipation by providing a built-in the sliding ring heat transfer device. In this case, it is not necessary according to the invention to use large quantities of cooling medium, but a heat occurring at the mechanical seal can be dissipated directly in the vicinity of the place of origin with a reduced amount of coolant. For this purpose, an inlet opening for supplying the cooling medium and an outlet opening for discharging the cooling medium are provided on the stationary seal ring. The integrated heat transfer device is arranged in an inner region of the stationary sliding ring and connects the inlet opening with the outlet opening. As a result, according to the invention, a temperature at the mechanical seal, in particular directly at a sealing gap between the sliding surfaces of the sliding rings, can be effectively reduced, so that overall an increased service life and better running properties of the mechanical seal arrangement can be achieved. Also, any heat generated by friction between the two slip rings can be dissipated directly and quickly. As a result, according to the invention, it is also possible for any existing dry running of the mechanical seal assembly to take place, if appropriate, over a relatively long period of time by virtue of the effective heat dissipation by means of the heat transfer device integrated in the stationary sliding ring. Thus, the mechanical seal assembly according to the invention also has improved emergency running properties.
Besonders bevorzugt umfasst die integrierte Wärmeübertragungseinrichtung eine poröse Innenstruktur, welche im Innenbereich des stationären Gleitrings angeordnet ist. Die poröse Innenstruktur umfasst dabei eine Vielzahl von untereinander verbundenen Poren, durch welche das Kühlmedium strömen kann. Da die poröse Innenstruktur im gesamten Innenraum des stationären Gleitrings angeordnet ist, kann auch der gesamte Gleitring mit dem Kühlmedium durchströmt werden, so dass eine effektive und gleichmäßige Kühlung erreicht werden kann.Particularly preferably, the integrated heat transfer device comprises a porous internal structure, which is arranged in the inner region of the stationary sliding ring. The porous inner structure comprises a plurality of interconnected pores, through which the cooling medium can flow. Since the porous inner structure is arranged in the entire interior of the stationary seal ring, can Also, the entire seal ring are flowed through with the cooling medium, so that an effective and uniform cooling can be achieved.
Vorzugsweise bildet die poröse Innenstruktur dabei einen gesamten Innenbereich des stationären Gleitrings, wobei der Innenbereich durch einen Randbereich mit vorzugsweise gleichbleibender Dicke begrenzt wird.In this case, the porous inner structure preferably forms an entire inner area of the stationary sliding ring, wherein the inner area is delimited by an edge area of preferably constant thickness.
Vorzugsweise ist die poröse Innenstruktur aus Siliziumcarbid hergestellt. Zur Herstellung des Siliziumcarbids wird dabei zuerst eine Innenstruktur mittels PU-Schaum hergestellt, welcher dann bei hohen Temperaturen in Kohlenstoff umgewandelt wird und anschließend durch Anreicherung mit flüssigem Silizium reaktionsgebunden zu Siliziumcarbid wird. Dies führt zu einem Innenbereich mit Poren mit im Wesentlichen gleicher Größe, wobei benachbarte Poren jeweils miteinander verbunden sind.Preferably, the porous inner structure is made of silicon carbide. To produce the silicon carbide, an internal structure is first produced by means of PU foam, which is then converted into carbon at high temperatures and then reactively bonded to silicon carbide by enrichment with liquid silicon. This results in an interior area with pores of substantially equal size, with adjacent pores each interconnected.
Weiter bevorzugt ist der Randbereich des stationären Gleitrings ebenfalls aus Siliziumcarbid hergestellt.More preferably, the edge region of the stationary sliding ring is also made of silicon carbide.
Um ein gleichmäßiges Durchströmen des gesamten stationären Gleitrings mit Kühlmittel zu ermöglichen, ist vorzugsweise die Einlassöffnung um 180° gegenüber der Auslassöffnung angeordnet. Hierdurch wird es ermöglicht, dass das Kühlmedium ausgehend von der Einlassöffnung entlang beider Hälften des stationären Gleitrings zur Auslassöffnung strömt. Vorzugsweise ist hierbei ein Durchmesser der Einlassöffnung gleich einem Durchmesser der Auslassöffnung.In order to allow a uniform flow through the entire stationary seal ring with coolant, the inlet opening is preferably arranged at 180 ° with respect to the outlet opening. This makes it possible for the cooling medium to flow from the inlet opening along both halves of the stationary sliding ring to the outlet opening. Preferably, in this case, a diameter of the inlet opening is equal to a diameter of the outlet opening.
Weiter bevorzugt ist der stationäre Gleitring im Schnitt rechteckig ausgebildet und der poröse Innenbereich ist entlang des Umfangs ebenfalls gleichbleibend im Schnitt rechteckig ausgebildet.More preferably, the stationary seal ring is rectangular in section and the porous inner region is also formed uniformly rectangular in section along the circumference.
Um sicherzustellen, dass eine gesamte Breite des stationären Gleitrings mit dem Kühlmittel durchströmt wird, beträgt vorzugsweise ein Durchmesser der Einlassöffnung ca. ein Drittel oder mehr als ein Drittel einer Breite des Innenbereichs des stationären Gleitrings. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser oder alternativ ein Sperrmittel der Gleit- ringdichtungsanordnung verwendet.In order to ensure that the coolant flows through an entire width of the stationary sliding ring, preferably a diameter of the inlet opening is approximately one third or more than one third of a width of the inner region of the stationary sliding ring. Preferably, water or alternatively a blocking means of the slip ring sealing arrangement is used as the coolant.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung wird insbesondere bei Heißwasseranwendungen, bei Anwendungen in Raffinerien oder bei Anwendungen in der Petrochemie, oder bei kritischen Anwendungen, z.B. in explosionsgeschützten Räumen, verwendet. Auch kann die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung bevorzugt bei Mehrfachdichtungen, bei denen eine Durchspülung und Kühlung direkt mit dem Vorlage- oder Sperrmedium erfolgt, verwendet werden.The mechanical seal assembly of the present invention is particularly useful in hot water applications, in refinery or petrochemical applications, or in critical applications, e.g. in explosion-proof rooms. Also, the mechanical seal assembly according to the invention can be used preferably in multiple seals, in which a flushing and cooling takes place directly with the template or barrier medium.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Figure 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a preferred embodiment of the invention.
Figur 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung 1. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 einen stationären Gleitring 2, welcher an einem Gehäusebauteil 11 angeordnet ist, und einen rotierenden Gleitring 3, welcher an einer rotierenden Welle 4 angeordnet ist und gemeinsam mit der Welle 4 um eine Rotationsachse X-X rotiert. Der rotierende Gleitring 3 wird dabei mittels einer Fixiereinrichtung 6 an der rotierenden Welle 4 fixiert. Die Fixiereinrichtung 6 ist mittels eines Schraubelements 8, z.B. einer Wurmschraube, an der Welle 4 befestigt. Ferner sind in der Fixiereinrichtung 6 ein oder mehrere Federelemente 7 angeordnet, welche in axialer Richtung der Welle eine Vorspannkraft ü- ber eine Druckringscheibe 9 auf den rotierenden Gleitring 3 aufbringen. Der rotierende Gleitring 3 ist ferner mittels eines ersten O-Rings 10 an der Welle 4 abgedichtet.1 shows schematically a sectional view of a mechanical seal assembly 1. As can be seen from Figure 1, the mechanical seal assembly 1 comprises a stationary seal ring 2, which is arranged on a housing member 11, and a rotating seal ring 3, which is arranged on a rotating shaft 4 and in common with the shaft 4 rotated about a rotation axis XX. The rotating seal ring 3 is fixed by means of a fixing device 6 on the rotating shaft 4. The fixing device 6 is fixed by means of a screw element 8, e.g. a worm screw, attached to the shaft 4. Further, one or more spring elements 7 are arranged in the fixing device 6, which apply in the axial direction of the shaft a biasing force ü- on a thrust washer 9 on the rotating seal ring 3. The rotating seal ring 3 is further sealed by means of a first O-ring 10 on the shaft 4.
Im Betrieb wird zwischen dem stationären Gleitring 2 und dem rotierenden Gleitring 3 ein umlaufender Dichtspalt 5 aufrechterhalten, über den in bekannter Weise eine Abdichtung zwischen zwei Räumen erfolgt.In operation, a circumferential sealing gap 5 is maintained between the stationary seal ring 2 and the rotating seal ring 3, via which in a known manner a seal between two rooms.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der stationäre Gleitring 2 derart aufgebaut, dass er einen äußeren Randbereich 2a und einen vom Randbereich 2a umschlösse- nen Innenbereich 2b mit rechteckigem Querschnitt umfasst. Der Innenbereich 2b ist dabei als integrierte Wärmeübertragungseinrichtung ausgebildet und wird durch eine Vielzahl von einzelnen Poren 14 gebildet, welche jeweils mit benachbarten Poren verbunden sind. Dadurch ist der Innenbereich 2b als poröse Innenstruktur ausgebildet, durch welche ein Kühlungsmedium hindurchströmen kann. Hierzu sind im stationären Gleitring 2 eine Einlassöffnung 12 und eine Auslassöffnung 13 gebildet. Die Einlassöffnung 12 steht mit einer Zulaufbohrung 17, welche im Gehäusebauteil 11 vorgesehen ist, in Verbindung und die Auslassöffnung 13 steht mit einer Ablaufbohrung 18 in Verbindung. Der stationäre Gleitring 2 ist mittels eines zweiten und dritten O-Rings 15, 16 gegenüber dem Gehäusebauteil 11 abgedichtet.As can be seen further from FIG. 1, the stationary sliding ring 2 is constructed in such a way that it encloses an outer edge region 2 a and a peripheral edge region 2 a. NEN inner region 2b comprises with rectangular cross-section. The inner region 2b is formed as an integrated heat transfer device and is formed by a plurality of individual pores 14, which are each connected to adjacent pores. As a result, the inner region 2b is formed as a porous inner structure, through which a cooling medium can flow. For this purpose, an inlet opening 12 and an outlet opening 13 are formed in the stationary seal ring 2. The inlet opening 12 communicates with an inlet bore 17, which is provided in the housing member 11, in connection and the outlet opening 13 communicates with a drain hole 18 in connection. The stationary seal ring 2 is sealed relative to the housing component 11 by means of a second and third O-ring 15, 16.
Wie in Figur 1 durch den Pfeil A angedeutet, wird ein Kühlungsmedium durch die Zulaufbohrung 17 und die Einlassöffnung 12 in den porösen Innenbereich 2b des stationären Gleitrings 2 zugeführt. Da die Poren 14 im gesamten Innenbereich 2b des stationären Gleitrings 2 gebildet sind, wird über die Poren 14 eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung 12 und der Auslassöffnung 13 gebildet, durch welche das zugeführte Kühlungsmedium hindurchströmen kann. Dabei kann, da die Einlassöffnung 12 und die Auslassöffnung 13 einander um 180° gegenüberliegen, das Kühlungsmedium durch beide Ringhälften des stationären Gleitrings 2 zur Auslassöffnung 13 strömen. Von der Auslassöffnung 13 wird das Kühlmedium dann über die Ablaufbohrung 18 abgeführt (Pfeil B). Während des Durchströmens des Kühlmediums durch den stationären Gleitring 3 kann das Kühlmedium dabei Wärme aufnehmen und somit eine Temperaturabsenkung unmittelbar am stationären Gleitring 2 und insbesondere am Dichtspalt 5 ermöglichen. Da ein Durchmesser der Einlassöffnung 12 und der Auslassöffnung 13 jeweils ca. ein Drittel einer Breite C des Innenbereichs 2b aufweist, wird sichergestellt, dass ausreichend Kühlungsmedium auch an den inneren Randbereich 2a des stationären Gleitrings 2 strömen kann.As indicated by the arrow A in FIG. 1, a cooling medium is supplied through the inlet bore 17 and the inlet opening 12 into the porous interior region 2 b of the stationary sliding ring 2. Since the pores 14 are formed in the entire inner region 2b of the stationary seal ring 2, a connection is formed via the pores 14 between the inlet opening 12 and the outlet opening 13, through which the supplied cooling medium can flow. In this case, since the inlet opening 12 and the outlet opening 13 opposite each other by 180 °, the cooling medium through both ring halves of the stationary seal ring 2 to the outlet port 13 to flow. From the outlet port 13, the cooling medium is then discharged through the drain hole 18 (arrow B). During the flow through the cooling medium through the stationary seal ring 3, the cooling medium can absorb heat and thus allow a temperature drop directly on the stationary seal ring 2 and in particular on the sealing gap 5. Since a diameter of the inlet opening 12 and the outlet opening 13 in each case has approximately one third of a width C of the inner area 2 b, it is ensured that sufficient cooling medium can also flow to the inner edge area 2 a of the stationary sliding ring 2.
Somit wird erfindungsgemäß eine in den stationären Gleitring 2 integrierte Wärmeübertragungseinrichtung bereitgestellt, welche für eine direkte und unmittelbare Abfuhr von Wärme im Bereich des Dichtspalts 5 sorgt. Die Vielzahl der Poren 14 im Innenbereich 2b des stationären Gleitrings 2 stellen somit eine Mikrowärmeübertra- gungseinrichtung bereit, wodurch insbesondere Verwerfungen der Gleitflächen der Gleitringe 2, 3 vermieden werden können. Ferner kann durch die Wahl einer Vorlauf- temperatur des Kühlungsmediums leicht eine definierte Temperatur im Dichtspalt 5 eingestellt werden, wobei insbesondere auch eine Temperatur des stationären Gleitrings 2 auf einem Temperaturniveau des Kühlungsmediums gehalten werden kann. Erfindungsgemäß kann somit eine schnellere und signifikant verbesserte Abfuhr einer durch Gleitreibung und/oder durch das abzudichtende Produkt angetragene Wärme erreicht werden. Somit kann erfindungsgemäß eine Lebensdauer der Gleit- ringdichtungsanordnung signifikant verlängert werden und zusätzlich durch die verbesserte Wärmeabfuhr im Bereich des Dichtspalts auch bessere Notlaufeigenschaften der Gleitringdichtungsanordnung, z.B. bei einem Trockenlauf, welcher zu erhöhter Reibung und damit erhöhter Wärme führt, ermöglicht werden. Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung wird vorzugsweise bei Anwendungen mit höheren Temperaturen bzw. schlechten Schmiereigenschaften an der Gleitringdichtung verwendet. Durch die in den stationären Gleitring 2 integrierte Wärmeübertragungseinrichtung ist es auch möglich, dass beispielsweise bei Heißwasseranwendungen eine obere Temperaturgrenze für das Heißwasser heraufgesetzt werden kann. Dabei kann die integrierte Wärmeübertragungseinrichtung sehr kostengünstig bereitgestellt werden. Durch die effektive Wärmeübertragung über den porösen Innenraum 2b bei einer relativ dünnen Wandstärke des Randbereichs 2a kann ferner auch eine Menge an Kühlmedium im Vergleich mit dem Stand der Technik signifikant reduziert werden, so dass dies auch zu reduzierten Betriebskosten für das Kühlmedium führt. Zusammenfassend kann somit insbesondere ein Temperatureinsatzbereich der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung erhöht werden. Thus, according to the invention, a heat transfer device integrated into the stationary seal ring 2 is provided which ensures direct and immediate removal of heat in the region of the sealing gap 5. The multiplicity of pores 14 in the inner region 2 b of the stationary sliding ring 2 thus provide a micro-transmission device, as a result of which, in particular, distortions of the sliding surfaces of the sliding rings 2, 3 can be avoided. Furthermore, by choosing a preliminary Temperature of the cooling medium easily a defined temperature in the sealing gap 5 can be adjusted, in particular, a temperature of the stationary seal ring 2 can be maintained at a temperature level of the cooling medium. Thus, according to the invention, a faster and significantly improved removal of heat applied by sliding friction and / or by the product to be sealed can be achieved. Thus, according to the invention, a service life of the mechanical seal assembly can be significantly extended and, in addition, the improved heat dissipation in the region of the sealing gap also enables better emergency running properties of the mechanical seal assembly, eg in dry running, which leads to increased friction and thus increased heat. The mechanical seal assembly according to the invention is preferably used in applications with higher temperatures or poor lubricating properties of the mechanical seal. By integrated into the stationary seal ring 2 heat transfer device, it is also possible that, for example, in hot water applications, an upper temperature limit for the hot water can be increased. In this case, the integrated heat transfer device can be provided very inexpensively. Furthermore, as a result of the effective heat transfer via the porous interior 2b with a relatively thin wall thickness of the edge region 2a, an amount of cooling medium can also be significantly reduced in comparison with the prior art, so that this also leads to reduced operating costs for the cooling medium. In summary, a temperature application range of the mechanical seal according to the invention can thus be increased in particular.

Claims

Ansprüche claims
1. Gleitringdichtungsanordnung, umfassendA mechanical seal assembly comprising
- einen ersten stationären Gleitring (2),a first stationary seal ring (2),
- einen zweiten rotierenden Gleitring (3), welcher sich gemeinsam mit einem rotierenden Bauteil (4) dreht,a second rotating seal ring (3) which rotates together with a rotating member (4),
- wobei die Gleitringe (2, 3) einander gegenüberliegende Gleitflächen aufweisen, welche zwischen sich einen Dichtspalt (5) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass- Wherein the slip rings (2, 3) have opposing sliding surfaces which define between them a sealing gap (5), characterized in that
- der stationäre Gleitring (2) eine integrierte Wärmeübertragungseinrichtung umfasst, welche in einem Innenbereich (2b) des stationären Gleitrings (2) angeordnet ist, und der stationäre Gleitring eine Einlassöffnung (12) zum Zuführen eines Kühlmediums und eine Auslassöffnung (13) zum Abführen des Kühlmediums umfasst, wobei das Kühlmedium den Innenbereich (2b) des Gleitrings von der Einlassöffnung (12) zur Auslassöffnung (13) durchströmt.the stationary sliding ring (2) comprises an integrated heat transfer device arranged in an inner region (2b) of the stationary sliding ring (2) and the stationary sliding ring has an inlet opening (12) for supplying a cooling medium and an outlet opening (13) for discharging the cooling ring Cooling medium comprises, wherein the cooling medium flows through the inner region (2b) of the sliding ring from the inlet opening (12) to the outlet opening (13).
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in den stationären Gleitring (2) integrierte Wärmeübertragungseinrichtung eine poröse Innenstruktur mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen Poren (14) aufweist.Second mechanical seal assembly according to claim 1, characterized in that in the stationary slide ring (2) integrated heat transfer means has a porous inner structure with a plurality of interconnected pores (14).
3. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Innenstruktur im gesamten Innenbereich (2b) des stationären Gleitrings (2) gebildet ist und der Innenbereich (2b) von einem Randbereich (2a) mit insbesondere gleichbleibender Dicke umgeben ist.3. Mechanical seal assembly according to claim 2, characterized in that the porous inner structure in the entire inner region (2b) of the stationary sliding ring (2) is formed and the inner region (2b) by an edge region (2a) is surrounded in particular of constant thickness.
4. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Innenstruktur aus Siliziumcarbid hergestellt ist.4. Mechanical seal assembly according to claim 2 or 3, characterized in that the porous inner structure is made of silicon carbide.
5. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich aus Siliziumcarbid hergestellt ist. 5. Mechanical seal assembly according to claim 3 or 4, characterized in that the edge region is made of silicon carbide.
6. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (12) um 180° gegenüber der Auslassöffnung (13) angeordnet ist.6. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet opening (12) is arranged at 180 ° relative to the outlet opening (13).
7. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Einlassöffnung (12) gleich einem Durchmesser der Auslassöffnung (13) ist.A mechanical seal assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that a diameter of the inlet opening (12) is equal to a diameter of the outlet opening (13).
8. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich (2b), in welchem die Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet ist, einen rechteckigen Querschnitt aufweist.8. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inner region (2b), in which the heat transfer device is arranged, has a rectangular cross-section.
9. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Einlassöffnung (12) bzw. der Auslassöffnung (13) ungefähr ein Drittel einer Breite des Innenbereichs (2b) des stationären Gleitrings (2) aufweist. 9. mechanical seal assembly according to one of the preceding claims, characterized in that a diameter of the inlet opening (12) and the outlet opening (13) has approximately one third of a width of the inner region (2b) of the stationary sliding ring (2).
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