EP4433726A1 - Gleitringdichtungsanordnung und kreiselpumpe mit einer derartigen gleitringdichtungsanordnung - Google Patents

Gleitringdichtungsanordnung und kreiselpumpe mit einer derartigen gleitringdichtungsanordnung

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Publication number
EP4433726A1
EP4433726A1 EP22814023.2A EP22814023A EP4433726A1 EP 4433726 A1 EP4433726 A1 EP 4433726A1 EP 22814023 A EP22814023 A EP 22814023A EP 4433726 A1 EP4433726 A1 EP 4433726A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seal
channel
mechanical seal
housing
seal housing
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.)
Pending
Application number
EP22814023.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Bernet
Marco Brendel
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.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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 KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4433726A1 publication Critical patent/EP4433726A1/de
Pending 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal arrangement for a shaft that can be driven in rotation about an axis of rotation, with a seal housing having a wall, a seal chamber defined by the seal housing, a first seal ring arranged in the seal chamber, a second seal ring cooperating with the first seal ring, and a channel formed in the seal housing for supply a flushing medium into the sealing chamber.
  • the invention also relates to a centrifugal pump with such a mechanical seal arrangement and a manufacturing method for such a mechanical seal arrangement.
  • the mechanical seal assembly includes a with a rotating component such.
  • a rotating component such as a rotatably drivable shaft, rotating first seal ring and a non-rotating second seal ring, also called mating ring, which is connected to a stationary component, such as a seal housing.
  • the pair of mechanical seals is housed in the seal housing.
  • One of the slip rings is usually arranged so that it can move axially.
  • the axially movable slide ring is urged by a prestressing element, for example a spring element, in the direction of the axially fixed slide ring.
  • the closing force that brings the sliding rings to the sealing interaction is usually by the on axially movable slide ring acting biasing element and a hydraulic load generated by the fluid against which is sealed.
  • the rotating gas ring ensures that the liquid film between the sliding surfaces, which consist of the material silicon carbide/silicon carbide or silicon carbide/carbon, breaks off and then thermally overloads the sliding surfaces rubbing against each other due to the increased friction.
  • the liquid film between the sliding surfaces is essential for the functional principle of this dynamic shaft seal, as it lubricates and cools the sliding surfaces.
  • the object of the present invention is to create a cost-effective and reliable mechanical seal arrangement with a long service life.
  • the channel in the seal housing is divided into a plurality of channel extensions towards the sealing chamber.
  • one of the channel extensions has a center line that ends offset counterclockwise to an imaginary plane extending perpendicularly through the axis of rotation at an angle of essentially 12° to 18°, in particular 15°, on the inner lateral surface of the seal housing.
  • the medium flowing out of the duct extension into the sealing chamber enters the sealing chamber at an angle of essentially 49° to 54°, in particular 51.5°, with respect to the imaginary plane extending vertically through the axis of rotation.
  • the flushing medium thus flows into the sealing chamber counter to the direction of rotation of the shaft and the gas ring rotating with the shaft and creates a strong turbulence that breaks up the gas ring.
  • one of the channel extensions has a center line that ends offset clockwise at an angle of essentially 12° to 18°, in particular 15°, to an imaginary plane extending horizontally through the axis of rotation on the inner lateral surface of the seal housing.
  • the medium flowing from the duct extension into the sealing chamber enters the sealing chamber at an angle of essentially 49° to 54°, in particular 51.5°, with respect to the imaginary plane extending horizontally through the axis of rotation.
  • the flushing medium can enter the sealing chamber with the direction of rotation of the shaft.
  • the angle is selected in such a way that the medium flowing into the sealing chamber essentially touches the outer surface of the shaft.
  • one of the channel extensions has a center line which is offset counterclockwise to an imaginary plane extending horizontally through the axis of rotation at an angle of essentially 31° to 36°, in particular 33.5°, on the inner lateral surface of the Seal housing ends.
  • the medium flowing out of the duct extension into the sealing chamber enters the sealing chamber at an angle of essentially 77° to 82°, in particular 79.5°, clockwise with respect to the imaginary plane extending horizontally through the axis of rotation.
  • the flushing medium thus enters the sealing chamber with the direction of rotation of the shaft.
  • the angle is selected in such a way that the medium flowing into the sealing chamber essentially touches the outer surface of the shaft.
  • the angle specifications given above for the medium flowing into the sealing chamber indicate the direction of the main jet; it goes without saying that the medium jet fans out or widens like a funnel when it exits the channel. This also provides good turbulence which helps break up the gas ring.
  • center line of at least one duct extension has an approximately tiered curve enables the flushing medium to flow through the wall of the seal housing with extremely low losses.
  • Another channel is advantageously formed in the wall of the seal housing, which is connected to a first connection piece and a second connection piece, with a cooling or heating medium being able to be supplied to the channel via one of the connection pieces and removed again via the other connection piece.
  • the seal housing can thus be optimally tempered.
  • seal housing is designed in one piece and is manufactured using a metallic 3D printing process.
  • the seal housing is preferably manufactured by means of Selective Laser Melting (SLM).
  • SLM Selective Laser Melting
  • the object of the invention is also achieved by a method for manufacturing a mechanical seal arrangement, according to which the seal housing is manufactured as a one-piece component by means of 3D printing, in particular metallic 3D printing, or investment casting.
  • the seal housing is preferably manufactured by means of selective laser melting (SLM).
  • FIG. 2 shows a mechanical seal arrangement corresponding to FIG. 1 in an enlarged representation
  • FIG. 3 shows a detailed representation of the seal housing of the mechanical seal arrangement according to the invention in a three-dimensional representation
  • Figures 6 and 7 show a schematic representation of the flushing channels provided in the seal housing.
  • Fig. 1 shows a mechanical seal arrangement 2 installed in a pump arrangement 1.
  • the pump arrangement 1 is a single-stage centrifugal pump with a shaft 3 that can be driven in rotation about an axis of rotation A.
  • the shaft 3 carries an impeller 4 at one end Impeller 4 is surrounded by a hydraulic housing 5 with a housing cover 6 .
  • the hydraulic housing 5 has an inlet opening 7 for sucking in a pumped medium and an outlet opening 8 for ejecting the pumped medium.
  • the housing cover 6 is arranged on the side of the hydraulic housing 5 opposite the inlet opening 7 .
  • the mechanical seal arrangement 2 is fastened to the side of the housing cover 6 opposite the hydraulic housing 5 .
  • the shaft 3 extends from a flow chamber 9 delimited by the hydraulic housing 5 and the housing cover 6 through the housing cover 6 , the mechanical seal arrangement 2 and through a bearing support housing 10 which is fastened to the housing cover 6 .
  • a roller bearing 11 is arranged on the side of the bearing support housing 10 opposite the housing cover 6 .
  • a bearing cover 12 closes the bearing support housing 10 on the side opposite the housing cover 6 .
  • the end of the shaft 3 opposite the impeller 4 is led out of the bearing support housing 10 and connected to an output shaft of a motor, not shown, in particular an electric motor.
  • the exemplary embodiment of the mechanical seal arrangement 2 comprises a shaft sleeve 15 that is slipped onto the shaft 3 and fastened to it with a clamping ring 14, and a seal housing 16 that is attached to the housing cover 6.
  • the clamping ring 14 is secured against displacement in the axial direction by means of snap rings 17.
  • the clamping ring 14 comprises threaded bores 18 into which screws 19 can be screwed, with which the shaft protective sleeve 15 is fixed to the shaft 3 in a manner secure against rotation and displacement.
  • the mechanical seal arrangement 2 also comprises a first sliding ring 20 rotating with the shaft sleeve 15, a second sliding ring 21 connected in a torque-proof manner to the seal housing 16, a spring device 22 urging the second sliding ring 21 against the first sliding ring 20 in the form of a spring device 22 mounted on the seal housing 16 in an axially displaceable manner Disc 23, springs 25 winding around screws 24 biasing the disc 23 and thus the second seal ring 21 against the first seal ring 20.
  • First slip ring 20 and shaft sleeve 15 are sealed against each other by means of a first sealing ring 26 .
  • Second sliding ring 21 and seal housing 16 are sealed against one another by means of a second sealing ring 27 .
  • the sealing housing 16 has a wall 29 surrounding a sealing space 28 in which a first channel 30 is formed, which is connected to a first connecting piece 31 shown in FIG. 3 and a second connecting piece 32 .
  • a cooling or heating medium can be supplied to the channel 30 via one of the connection pieces and removed again via the other connection piece.
  • the channel 30 is formed in the wall 29 in the manner of a screw.
  • connection device 33 communicates with a second channel 34 for supplying a medium into the sealing chamber 28.
  • a flushing medium can be fed in via the connection device 33 from outside the seal housing 16 via a pipe (not shown). or a hose.
  • the flushing channel 34 is divided into a first channel extension 35, a second channel extension 36 and a third channel extension 37, the three channel extensions opening into the sealing chamber 28 on the inner lateral surface of the seal housing 16.
  • the center line M1 shows the course of the first channel extension 35
  • the center line M2 shows the course of the second channel extension 36
  • the center line M3 the course of the third canal extension 37. It can be seen that the center lines M1 and M2 essentially have a symmetrical course.
  • the center lines M1 and M2 and thus the first channel extension 35 and the second channel extension 36 have an approximately tiered curve.
  • the center line M1 of the first channel extension 35 ends with an imaginary plane X extending perpendicularly through the axis of rotation A at an angle a of essentially 12° to 18°, in particular 15°, offset counterclockwise on the inner lateral surface of the seal housing 16.
  • the medium flowing out of the first channel extension 35 into the sealing chamber 28 enters the sealing chamber 28 at an angle ß of essentially 49° to 54°, in particular 51.5°, clockwise with respect to the imaginary plane X extending vertically through the axis of rotation A a.
  • the angle is selected in such a way that the medium flowing into the sealing chamber 28 touches the outer lateral surface of the shaft 3 .
  • the center line M2 of the second channel extension 36 ends at an imaginary plane Y extending horizontally through the axis of rotation A at an angle y of essentially 12° to 18°, in particular 15°, offset clockwise on the inner lateral surface of the seal housing 16.
  • the medium flowing out of the second channel extension 36 into the sealing chamber 28 enters the sealing chamber counterclockwise at an angle ⁇ of essentially 49° to 54°, in particular 51.5°, with respect to the imaginary plane Y extending horizontally through the axis of rotation A 28 a.
  • the angle is selected in such a way that the medium flowing into the sealing chamber 28 essentially touches the outer lateral surface of the shaft 3 .
  • the center line M3 of the third channel extension 37 ends with an imaginary plane Y extending horizontally through the axis of rotation A at an angle ⁇ of essentially 31° to 36°, in particular 33.5°, counterclockwise offset on the inner lateral surface of the seal housing 16.
  • the medium flowing out of the third channel extension 37 into the sealing chamber 28 occurs at an angle of essentially 77° to 82°, in particular 79.5°, clockwise with respect to the imaginary plane Y extending horizontally through the axis of rotation A. into the sealing space 28 .
  • the angle is selected in such a way that the medium flowing into the sealing chamber 28 essentially touches the outer lateral surface of the shaft 3 .
  • the sealing housing 16 described is advantageously designed in one piece and is manufactured using a metallic 3D printing process.
  • the seal housing 16 can be manufactured by means of selective laser melting (SLM), for example.
  • SLM selective laser melting

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Abstract

Die Erfindung betrifft Gleitringdichtungsanordnung für eine um eine Drehachse (A) drehbar antreibbaren Welle (3) mit einem eine Wandung (29) aufweisenden Dichtungsgehäuse (16), einem durch das Dichtungsgehäuse (16) definierten Dichtungsraum (28) einem in dem Dichtungsraum (28) angeordneten ersten Gleitring (20) einem mit dem ersten Gleitring (20) zusammenwirkenden zweiten Gleitring (22) und einer in dem Dichtungsgehäuse (16) ausgebildeten Anschlussvorrichtung (33) für einen Kanal (34) zum Zuführen eines Spülmediums in den Dichtungsraum (28). Erfindungsgemäß teilt sich der Kanal (34) in der Wandung (29) des Dichtungsgehäuses (16) zum Dichtungsraum (28) hin in eine Mehrzahl von Kanalfort-sätzen (35, 36, 37) auf.

Description

Gleitringdichtungsanordnung und Kreiselpumpe mit einer derartigen
Gleitringdichtungsanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gleitringdichtungsanordnung für eine um eine Drehachse drehbar antreibbaren Welle mit einem eine Wandung aufweisenden Dichtungsgehäuse, einem durch das Dichtungsgehäuse definierten Dichtungsraum einem in dem Dichtungsraum angeordneten ersten Gleitring einem mit dem ersten Gleitring zusammenwirkenden zweiten Gleitring und einem in dem Dichtungsgehäuse ausgebildeten Kanal zum Zuführen eines Spülmediums in den Dichtungsraum. Die Erfindung betrifft ferner eine Kreiselpumpe mit einer derartigen Gleitringdichtungsanordnung sowie ein Fertigungsverfahren für eine derartige Gleitringdichtungsanordnung.
Bei einer Gleitringdichtungsanordnung bildet wenigstens ein Paar von in abdichtender Weise zusammenwirkenden Gleitringen zwischen deren zueinander gewandten Gleitoder Dichtflächen einen engen Dichtspalt aus, der im Normalbetrieb der Gleitringdichtung von einem Fluid durchströmt wird. Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst dabei einen mit einem rotierenden Bauteil, z. B. eine drehbar antreibare Welle, rotierenden ersten Gleitring und einen nicht rotierenden zweiten Gleitring, auch Gegenring genannt, der mit einem stationären Bauteil, beispielsweise mit einem Dichtungsgehäuse, verbunden ist. Das Gleitringdichtungspaar ist in dem Dichtungsgehäuse untergebracht.
Üblicherweise ist einer der Gleitringe axial beweglich angeordnet. Der axial bewegliche Gleitring wird von einem Vorspannelement, beispielsweise einem Federelement, in Richtung des axial feststehenden Gleitrings gedrängt. Die Schließkraft, die die Gleitringe zum abdichtenden Zusammenwirken bringt, wird üblicherweise durch das auf den axial beweglichen Gleitring wirkende Vorspannelement und einer hydraulischen Belastung durch das Fluid, gegen das abgedichtet wird, erzeugt.
Zu den häufigsten Ausfallursachen von Gleitringdichtungen zählt die Mangelschmierung der Gleitflächen an den beiden Gleitringen, welche durch eine Ansammlung von Gasblasen in Form eines Gasrings hervorgerufen wird. Die Gasblasen bilden sich z. B. bei ausgasenden Medien bzw. bei ungünstigen Zulaufbedingungen zum Saugstutzen von Pumpen. Vor Inbetriebnahme einer Pumpe bzw. bei laufendem Betrieb, kann sich durch mangelnde Entlüftung des Dichtungsraums, also dem Raum, in dem die beiden Dichtungsringe angeordnet sind, ein rotierender Gasring bilden, welcher sich auch an den Gleitflächen ansammelt. Der rotierende Gasring sorgt dafür, dass der Flüssigkeitsfilm zwischen den Gleitflächen welche unter anderem aus dem Material Siliziumkarbid/Silizi- umkarbid oder Siliziumkarbid/Kohle bestehen, abreißt und die dann aneinander reibenden Gleitflächen durch die erhöhte Reibung thermisch überlasten. Der Flüssigkeitsfilm zwischen den Gleitflächen ist essenziell für das Funktionsprinzip dieser dynamischen Wellenabdichtung, da dieser die Gleitflächen schmiert und kühlt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige und betriebssichere Gleitringdichtungsanordnung mit langer Standzeit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer derartigen Gleitringdichtungsanordnung. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß teilt sich im Dichtungsgehäuse der Kanal zum Dichtungsraum hin in eine Mehrzahl von Kanalfortsätzen auf.
In vorteilhafterweise weist einer der Kanalfortsätze eine Mittellinie auf, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse senkrecht erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 12° bis 18°, insbesondere 15°, gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses endet. Dabei tritt das aus dem Kanalfortsatz in den Dichtungsraum strömende Medium bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse senkrecht erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 49° bis 54°, insbesondere 51 ,5°, in den Dichtungsraum ein.
Somit strömt das Spülmedium entgegen der Drehrichtung der Welle und des mit der Welle drehenden Gasrings in den Dichtungsraum ein und erzeugt eine starke Verwirbelung, die den Gasring auflöst.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn einer der Kanalfortsätze eine Mittellinie aufweist, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse horizontal erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 12° bis 18°, insbesondere 15°, im Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses endet.
Dabei ist vorgesehen, dass das aus dem Kanalfortsatz in den Dichtungsraum strömende Medium bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse horizontal erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 49° bis 54°, insbesondere 51 ,5°, in den Dichtungsraum eintritt.
Auf diese Weise kann das Spülmedium mit der Drehrichtung der Welle in den Dichtungsraum eintreten. Der Winkel ist so gewählt, dass das in den Dichtungsraum einströmende Medium im Wesentlichen die Außenmantelfläche der Welle streift.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist einer der Kanalfortsätze eine Mittellinie auf, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse horizontal erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 31 ° bis 36°, insbesondere 33,5°, gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses endet.
Das aus dem Kanalfortsatz in den Dichtungsraum strömende Medium tritt bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse horizontal erstreckenden Ebene in einem Winkel von im Wesentlichen 77° bis 82°, insbesondere 79,5°, im Uhrzeigersinn in den Dichtungsraum ein. Das Spülmedium tritt somit mit der Drehrichtung der Welle in den Dichtungsraum ein. Der Winkel ist so gewählt, dass das in den Dichtungsraum einströmende Medium im Wesentlichen die Außenmantelfläche der Welle streift.
Die vorstehend genannten Winkelangaben für das in den Dichtungsraum strömende Medium geben die Richtung des Hauptsrahls an, es versteht sich, dass sich der Mediumstrahl beim Austritt aus dem Kanal trichterartig auffächert oder aufweitet. Dies sorgt ebenfalls für eine gute Verwirbelung, die zur Auflösung des Gasrings beiträgt.
Dass die Mittellinie wenigstens eines Kanalfortsatzes einen in etwa etagenbogenförmigen Verlauf aufweist, ermöglicht einen äußerst verlustarmen Durchfluss des Spülmediums durch die Wandung des Dichtungsgehäuses.
Vorteilhafterweise ist in der Wandung des Dichtungsgehäuses ein weiterer Kanal ausgebildet, der mit einem ersten Anschlussstutzen und einem zweiten Anschlussstutzen verbunden ist, wobei über einen der Anschlussstutzen ein Kühl- oder Heizmedium dem Kanal zu- und über den anderen Anschlussstutzen wieder abführbar ist.
Somit kann das Dichtungsgehäuse optimal temperiert werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Dichtungsgehäuse einstückig ausgebildet ist und mittels eines metallischen 3D-Druckverfahrens gefertigt ist.
Vorzugsweise ist das Dichtungsgehäuse mittels Selektiven Laser-Schmelzens (SLM) gefertigt.
Hierdurch wird das Fertigungsverfahren gegenüber den herkömmlichen Fertigungsverfahren ähnlicher Dichtungsgehäuse maßgeblich beschleunigt und vereinfacht.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zur Fertigung einer Gleitringdichtungsanordnung gelöst wonach das Dichtungsgehäuse als einstückiges Bauteil mittels 3D-Drucks, insbesondere metallischen 3D-Drucks, oder Feinguss hergestellt wird. Vorzugsweise erfolgt die Fertigung des Dichtungsgehäuses mittels Selektiven Laser- Schmelzens (SLM).
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Pumpenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechenden Gleitringdichtungsanordnung in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 eine detaillierte Darstellung des Dichtungsgehäuses der erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung in einer dreidimensionalen Darstellung,
Fig. 4 und 5 jeweils eine Schnittansicht des Dichtungsgehäuses der erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung,
Fig. 6 und 7 eine schematische Darstellung der in dem Dichtungsgehäuse vorgesehenen Spülknälen.
Die Fig. 1 zeigt eine in einer Pumpenanordnung 1 eingebaute Gleitringdichtungsanordnung 2. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Pumpenanordnung 1 um eine einstufige Kreiselpumpe mit einer um eine Drehachse A drehbar antreibbaren Welle 3. Die Welle 3 trägt an einem Ende ein Laufrad 4. Das Laufrad 4 ist von einem Hydraulikgehäuse 5 mit einem Gehäusedeckel 6 umgeben. Das Hydraulikgehäuse 5 weist eine Einlassöffnung 7 zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung 8 zum Ausstößen des Fördermediums auf. Der Gehäusedeckel 6 ist an der der Einlassöffnung 7 gegenüberliegende Seite des Hydraulikgehäuses 5 angeordnet. Die Gleitringdichtungsanordnung 2 ist an der dem Hydraulikgehäuse 5 gegenüberliegenden Seite des Gehäusedeckels 6 befestigt. Die Welle 3 erstreckt sich von einer durch Hydraulikgehäuse 5 und Gehäusedeckel 6 begrenzten Strömungskammer 9 durch den Gehäusedeckel 6, die Gleitringdichtungsanordnung 2 sowie durch ein Lagerträgergehäuse 10, welches an dem Gehäusedeckel 6 befestigt ist. An der dem Gehäusedeckel 6 gegenüberliegenden Seite des Lagerträgergehäuses 10 ist ein Wälzlager 11 angeordnet. Ein Lagerdeckel 12 verschließt an der dem Gehäusedeckel 6 gegenüberliegenden Seite das Lagerträgergehäuse 10. Die Welle 3 ist über das Wälzlager 11 und ein in dem Gehäusedeckel 6 untergebrachtes Lager 13 gelagert.
Das dem Laufrad 4 gegenüberliegende Ende der Welle 3 ist aus dem Lagerträgergehäuse 10 herausgeführt und an einer Abtriebswelle eines nicht dargestellten Motors, insbesondere eines Elektromotors, angeschlossen.
Die Fig. 2 zeigt die Gleitringdichtungsanordnung 2 im Detail. Die beispielhafte Ausführungsform der Gleitringdichtungsanordnung 2 umfasst eine auf die Welle 3 aufgesteckte und mit einem Klemmring 14 an dieser befestigten Wellenschutzhülse 15 sowie ein an dem Gehäusedeckel 6 angebrachtes Dichtungsgehäuse 16. Der Klemmring 14 ist mittels Sprengringen 17 gegen eine Verschiebung in axialer Richtung gesichert. Der Klemmring 14 umfasst Gewindebohrungen 18, in die Schrauben 19 eindrehbar sind, mit denen die Wellenschutzhülse 15 dreh-und verschiebesicher an der Welle 3 fixiert ist.
Die Gleitringdichtungsanordnung 2 umfasst ferner einen sich mit der Wellenschutzhülse 15 drehenden ersten Gleitring 20, einen mit dem Dichtungsgehäuse 16 drehfest verbundenen zweiten Gleitring 21 , eine den zweiten Gleitring 21 gegen den ersten Gleitring 20 drängende Federvorrichtung 22 in Form einer an dem Dichtungsgehäuse 16 axial verschieblich angebrachten Scheibe 23, wobei sich um Schrauben 24 windende Federn 25 die Scheibe 23 und somit den zweiten Gleitring 21 gegen den ersten Gleitring 20 vorspannen. Erster Gleitring 20 und Wellenschutzhülse 15 werden mittels eines ersten Dichtungsrings 26 gegeneinander abgedichtet. Zweiter Gleitring 21 und Dichtungsgehäuse 16 werden mittels eines zweiten Dichtungsrings 27 gegeneinander abgedichtet. Bei gezeigten beispielhaften Ausführungsform weist das Dichtungsgehäuse 16 eine einen Dichtungsraum 28 umgebende Wandung 29 auf, in der ein erster Kanal 30 ausgebildet ist, der mit einem in der Fig. 3 gezeigten ersten Anschlussstutzen 31 und einem zweiten Anschlussstutzen 32 verbunden ist. Über einen der Anschlussstutzen kann ein Kühl- oder Heizmedium dem Kanal 30 zugeführt und über den anderen Anschlussstutzen wieder abgeführt werden. Der Kanal 30 ist schraubenartig in der Wandung 29 ausgebildet.
Die Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Dichtungsgehäuse 16 in einer 3D-Ansicht. Zusätzlich zu dem ersten Anschlussstutzen 31 und dem zweiten Anschlussstutzen 32 weist das Dichtungsgehäuse 16 eine Anschlussvorrichtung 33 auf.
Wie in Fig. 4 und Fig. 5 im Detail zu sehen ist, kommuniziert die Anschlussvorrichtung 33 mit einem zweiten Kanal 34 zum Zuführen eines Mediums in den Dichtungsraum 28. Über die Anschlussvorrichtung 33 kann von außerhalb des Dichtungsgehäuses 16 ein Spülmedium über ein nicht gezeigtes Rohr oder einen Schlauch zugeführt werden. Innerhalb der Wandung 29 teilt sich der Spülkanal 34 in einen ersten Kanalfortsatz 35, einen zweiten Kanalfortsatz 36 und einen dritten Kanalfortsatz 37 auf, wobei die drei Kanalfortsätze an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuse 16 in den Dichtungsraum 28 münden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine schematische Darstellung des Verlaufs der Mittellinien der Kanalfortsätze 35, 36 und 37 in der Wandung 29. Die Mittellinie M1 zeigt den Verlauf des ersten Kanalfortsatzes 35, die Mittellinie M2 den Verlauf des zweiten Kanalfortsatzes 36 und die Mittellinie M3 den Verlauf des dritten Kanalfortsatzes 37. Es ist ersichtlich, dass die Mittellinien M1 und M2 im Wesentlichen einen symmetrischen Verlauf aufweisen. Die Mittellinien M1 und M2 und somit der erste Kanalfortsatz 35 und der zweite Kanalfortsatz 36 weisen einen in etwa etagenbogenförmigen Verlauf auf. Die Mittellinie M1 des ersten Kanalfortsatzes 35 endet zu einer gedachten sich durch die Drehachse A senkrecht erstreckenden Ebene X in einem Winkel a von im Wesentlichen 12° bis 18°, insbesondere 15°, gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses 16.
Das aus dem ersten Kanalfortsatz 35 in den Dichtungsraum 28 strömende Medium tritt bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse A senkrecht erstreckenden Ebene X in einem Winkel ß von im Wesentlichen 49° bis 54°, insbesondere 51 ,5°, im Uhrzeigersinn in den Dichtungsraum 28 ein. Der Winkel ist so gewählt, dass das in den Dichtungsraum 28 einströmende Medium die Außenmantelfläche der Welle 3 streift.
Die Mittellinie M2 des zweiten Kanalfortsatzes 36 endet zu einer gedachten sich durch die Drehachse A horizontal erstreckenden Ebene Y in einem Winkel y von im Wesentlichen 12° bis 18°, insbesondere 15°, im Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses 16.
Das aus dem zweiten Kanalfortsatz 36 in den Dichtungsraum 28 strömende Medium tritt bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse A horizontal erstreckenden Ebene Y in einem Winkel ö von im Wesentlichen 49° bis 54°, insbesondere 51 ,5°, gegen den Uhrzeigersinn in den Dichtungsraum 28 ein. Der Winkel ist so gewählt, dass das in den Dichtungsraum 28 einströmende Medium im Wesentlichen die Außenmantelfläche der Welle 3 streift.
Die Mittellinie M3 des ditten Kanalfortsatzes 37 endet zu einer gedachten sich durch die Drehachse A horizontal erstreckenden Ebene Y in einem Winkel £ von im Wesentlichen 31 ° bis 36°, insbesondere 33,5°, gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses 16.
Das aus dem dritten Kanalfortsatz 37 in den Dichtungsraum 28 strömende Medium tritt bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse A horizontal erstreckenden Ebene Y in einem Winkel von im Wesentlichen 77° bis 82°, insbesondere 79,5°, im Uhrzeiger- sinn in den Dichtungsraum 28 ein. Der Winkel ist so gewählt, dass das in den Dichtungsraum 28 einströmende Medium im Wesentlichen die Außenmantelfläche der Welle 3 streift. Das beschrieben Dichtungsgehäuse 16 ist vorteilhafterweise einstückig ausgebildet und mittels eines metallischen 3D-Druckverfahrens gefertigt.
Das Dichtungsgehäuse 16 kann beispielsweise mittels Selektiven Laser-Schmelzens (SLM) gefertigt werden.

Claims

Patentansprüche
Gleitringdichtungsanordnung und Kreiselpumpe mit einer derartigen
Gleitringdichtungsanordnung
1. Gleitringdichtungsanordnung für eine um eine Drehachse (A) drehbar antreibbaren Welle (3) mit einem eine Wandung (29) aufweisenden Dichtungsgehäuse (16), einem durch das Dichtungsgehäuse (16) definierten Dichtungsraum (28) einem in dem Dichtungsraum (28) angeordneten ersten Gleitring (20) einem mit dem ersten Gleitring (20) zusammenwirkenden zweiten Gleitring (22) und einer in dem Dichtungsgehäuse (16) ausgebildeten Anschlussvorrichtung (33) für einen Kanal (34) zum Zuführen eines Spülmediums in den Dichtungsraum (28), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (34) in der Wandung (29) des Dichtungsgehäuses (16) zum Dichtungsraum (28) hin in eine Mehrzahl von Kanalfortsätzen (35, 36, 37) aufteilt.
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kanalfortsätze (35) eine Mittellinie (M1) aufweist, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse (A) senkrecht erstreckenden Ebene (X) in einem Winkel (a) von im Wesentlichen 12° bis 18° gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses (16) endet. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kanalfortsatz (35) in den Dichtungsraum (28) strömende Medium bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse (A) senkrecht erstreckenden Ebene
(X) in einem Winkel (ß) von im Wesentlichen 49° bis 54° in den Dichtungsraum (28) eintritt. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kanalfortsätze (36) eine Mittellinie (M2) aufweist, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse (A) horizontal erstreckenden Ebene (Y) in einem Winkel
(Y) von im Wesentlichen 12° bis 18° im Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses (16) endet. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kanalfortsatz (36) in den Dichtungsraum (28) strömende Medium bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse (A) horizontal erstreckenden Ebene (Y) in einem Winkel (ö) von im Wesentlichen 49° bis 54° in den Dichtungsraum (28) eintritt. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kanalfortsätze (37) eine Mittellinie (M3) aufweist, die zu einer gedachten sich durch die Drehachse (A) horizontal erstreckenden Ebene in einem Winkel (E) von im Wesentlichen 31 ° bis 36° gegen den Uhrzeigersinn versetzt an der Innenmantelfläche des Dichtungsgehäuses (16) endet. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kanalfortsatz (37) in den Dichtungsraum (28) strömende Medium bezüglich der gedachten sich durch die Drehachse (A) horizontal erstreckenden Ebene (Y) in einem Winkel ( von im Wesentlichen 77° bis 82° im Uhrzeigersinn in den Dichtungsraum (28) eintritt. 8. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (M1 , M2) wenigstens eines Kanalfortsatzes (36, 37) einen in etwa etagenbogenförmigen Verlauf aufweist.
9. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (29) des Dichtungsgehäuses (16) ein weiterer Kanal (30) ausgebildet ist, der mit einem ersten Anschlussstutzen (31 ) und einem zweiten Anschlussstutzen (32) verbunden ist, wobei über einen der Anschlussstutzen ein Kühl- oder Heizmedium dem Kanal (30) zu- und über den anderen Anschlussstutzen wieder abführbar ist.
10. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgehäuse (16) einstückig ausgebildet ist und mittels eines metallischen 3D-Druckverfahrens gefertigt ist.
11 . Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgehäuse (16) mittels Selektiven La- ser-Schmelzens (SLM) gefertigt ist.
12. Kreiselpumpenanordnung gekennzeichnet durch eine Gleitringdichtungsanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 .
13. Verfahren zur Fertigung einer Gleitringdichtungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgehäuse (16) als einstückiges Bauteil mittels 3D-Drucks, insbesondere metallischen 3D-Drucks, oder Feinguss hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung des Dichtungsgehäuses (16) mittels Selektiven Laser-Schmelzens (SLM) erfolgt.
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