FI64450B

FI64450B - MECHANICAL AXETING

Info

Publication number: FI64450B
Application number: FI773726A
Authority: FI
Inventors: Kauko Hytoenen; Dieter Huhn
Original assignee: Painetekniikka Oy
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1983-07-29
Also published as: FI773726A; FI64450C

Description

ES^l Γβ1 KUULUTUSjULKAISU 6 4 4 5 0ES ^ l Γβ1 ANNOUNCEMENT 6 4 4 5 0

jSjft (11) UTLÄGGNI N G S S K RI FTjSjft (11) UTLÄGGNI N G S S K RI FT

fSl· G' TcliulXl -P'·:':- : ·'. / 10 11 1933 ' ' Patent usddciat (51) Kv.lk.^nt.CI. 3 F 16 J 15/40 SUOMI —FINLAND (21) PtMnttlh*k«mu* — PatuntaniBknlng 7T3T26 (22) H»k»ml»ptlvi — An*eknlng*dug 09-12.77 (23) AlkupUvI— Glltigheodtj 09.12.77 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuntilg 10.06.79fSl · G 'TcliulXl -P' ·: ': -: ·'. / 10 11 1933 '' Patent usddciat (51) Kv.lk. ^ nt.CI. 3 F 16 J 15/40 ENGLISH —FINLAND (21) PtMnttlh * k «mu * - PatuntaniBknlng 7T3T26 (22) H» k »ml» ptlvi - An * eknlng * dug 09-12.77 (23) AlkupUvI— Glltigheodtj 09.12.77 (41) Became slipped - Bllvlt offuntilg 10.06.79

Patentti- ja rekisteri hallitut .... .... ....Patent and register managed .... .... ....

* (44) Nlhtivlkslpanon )a kuuL|ullultun pvm. —* (44) Date of issue of the contract. -

Patent- exh registerstyrelsen ' ' Antökan utitgd och uti.skrift*n pubiic*r»d 29.07.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkuu» —Buglrd prlorltet (71) Ins.tsto Painetekniikka Oy, 40950 Muurame, Suomi-Finland(Fl) (72) Kaliko Hytönen, Muurame, Suomi-Finland(FI),Patent- exh registerstyrelsen '' Antökan utitgd och uti.skrift * n pubiic * r »d 29.07.83 (32) (33) (31) Requested foreword» —Buglrd prlorltet (71) Ins.tsto Painetekniikka Oy, 40950 Muurame, Finland -Finland (Fl) (72) Kaliko Hytönen, Muurame, Finland-Finland (FI),

Dieter Huhn, Johanneshov, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Oy Kolster Ab (54) Mekaaninen akselitiiviste - Mekanisk axeltätning (6l) Lisäys patenttiin 61558 - Tillägg till patent 61558 Tämän keksinnön kohteena on patentin n:o 61 558 mukainen mekaaninen akselitiiviste pyörivän elementin ja kiinteän elementin välisen raon tiivistämiseksi painevä1iainetila n erottamiseksi ulkopuolisesta t i lasta.Dieter Huhn, Johanneshov, Sweden-Sverige (SE) (74) Oy Kolster Ab (54) Mechanical shaft seal - Mekanisk axeltätning (6l) Addendum to patent 61558 - Tillägg till patent 61558 The present invention relates to a mechanical shaft seal according to patent No. 61 558 to seal the gap between the element and the solid element to separate the pressure medium space n from the external space.

Tällainen akselitiiviste käsittää vähintään yhden toisen elementin varaan asennetun, aksiaa1 isesti liikkuvan tiivisterenkaan, joka tiivistää tämän elementin suhteen, ja vähintään yhden toiseen elementtiin kiinnitetyn, tiivisterenkaan painetilan puolella sijaitsevan vastarenkaan, joka tiivistää tämän elementin suhteen, jolloin tiivisterengas ja vastarengas on varustettu aksiaa1isesti toisiaan vasten painautuvilla tiivistävillä liukupinnoilla ja jollain toisen elementin ja tiivisterenkaan välissä on mainittuihin liukupintoihin rajoittuva välitila tiivistenestettä varten ja tiivisterenkaaseen on muodostettu rengasolake, jonka välityksellä painevä1 iaineen paine kohdistaa tiivisterenkaan liukupintaan sulkevan voiman, joka on suurempi kuin paineväliaineen paineen aiheuttama liukupintoja avaava voima, ja jolloin t i i v it.orengas on varustettu toisen elementin suhteen 2 64450 tiivistävällä rengasmaisella männällä, jonka avulla tiivisteneste painaa tiivisterengasta painetilan suuntaan ja joka on kooltaan sellainen, että tiivistenesteen paineesta aiheutuva liukupintoja avaava voima on pienempi kuin tiivistenesteen paineesta aiheutuva sulkeva voima, ja männän 1iikkumistila on kanavalla yhdistetty paineiseen tilaan.Such a shaft seal comprises at least one axially movable sealing ring mounted on the second element, which seals with respect to this element, and at least one counter ring attached to the second element, located on the pressure space side of the sealing ring, which seals with respect to this element, the sealing ring and the counter ring being axially pressed against each other. the sealing sliding surfaces and a space between the second element and the sealing ring for sealing fluid adjoining said sliding surfaces and an annular shoulder is formed in the sealing ring by means of which the pressurized pressure is equipped with a 64450 annular piston with respect to the second element, by means of which the sealing fluid presses the sealing ring in the direction of the pressure space and already ka is of such a size that the opening force due to the pressure of the sealing fluid is smaller than the closing force due to the pressure of the sealing fluid, and the movement space of the piston is connected to the pressure space by a channel.

Pääpatentissa esitetyssä sovellutusesimerkissä on paineisena tilana, johon tiivisterenkaaseen muodostetun männän 1iikkumistila on yhdistetty, esitetty ilmakehä eli akselitiivisteen ulkopuolinen tila.In the application example presented in the main patent, the atmosphere, to which the movement space of the piston formed in the sealing ring is connected, is an atmosphere, i.e. a space outside the shaft seal.

Tämän keksinnön tarkoituksena on kehittää pääpatentissa esitettyä akse1 itiivist erakennetta ja tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella akselitiivisteellä, jolle on tunnusomaista se, että männän liikkumistila on yhdistetty yli- tai alipainelähteeseen.The object of the present invention is to develop an axial hermetic structure disclosed in the main patent, and this object is achieved by a shaft seal according to the invention, which is characterized in that the movement space of the piston is connected to an overpressure or underpressure source.

Kytkemällä männän liikkumistila erityiseen painelähteeseen, joko y1ipainelähteeseen tai alipainelähteeseen, on mahdollista ulkopuolisesta vaikuttaa jatkuvasti tai tilapäisesti mäntään ja sitä kautta tiivistepintoja sulkevaan voimaan joko sitä suurentavasti tai pienentävästi tai jopa sulkevaa voimaa kumoavasti.By connecting the movement state of the piston to a special pressure source, either a pressure source or a vacuum source, it is possible to continuously or temporarily influence the piston and thereby the closing surface of the sealing surfaces, either increasing or decreasing it or even reversing the closing force.

Akselitiivisteen eräissä käyttötilanteissa on mahdollista, että työprosessin aikana käsiteltävän paineväliaineen, esim. painenesteen paine vaihtelee ja ajoittain kohoaa niin suureksi, että sulkevan voiman tiivistyspinnoissa aiheuttama pintapaine kohoaisi kulumisen kannalta haitallisen suureksi. Pintapaineen säilyttämiseksi sallituissa rajoissa pienennetään sulkevaa voimaa kohdistamalla mäntään keventävä voima. Tätä varten kytketään männän liikkumistila ylipainelähteeseen.In some applications of the shaft seal, it is possible that the pressure of the pressure medium to be treated, e.g. the pressure fluid, fluctuates during the work process and occasionally rises so high that the surface pressure caused by the closing force on the sealing surfaces becomes harmful. In order to maintain the surface pressure within the permissible limits, the closing force is reduced by applying a lightening force to the piston. To do this, the movement mode of the piston is connected to an overpressure source.

On edullista, että 1iikkumistilassa vallitsevaa ylipainetta säädetään automaattisesti painenesteen paineesta riippuen.It is preferred that the overpressure prevailing in the movement state is automatically adjusted depending on the pressure of the pressure fluid.

Johtamalla männän 1iikkumistilaan tilapäisesti niin suuri ylipaine, että tiivistepintoja sulkeva voima voitetaan, avautuvat paine-nesteen puoliset tiivistyspinnat. Jos tiivistenesteen paine on korkeampi kuin painenesteen paine, virtaa tiivistenestettä paineväliaine-tilaan huuhdellen ja puhdistaen tiivistyspintoja ja painevä1 iainetilaa. Tästä on etua erityisesti sillain, kun tiivisteen painenesteen puoleinen tila pyrkii tukkeutumaan painenesteessä esiintyvän kiinteän aineksen johdosta.By temporarily introducing an overpressure so high into the piston's travel space that the force closing the sealing surfaces is overcome, the sealing surfaces on the pressure-liquid side open. If the pressure of the sealing fluid is higher than the pressure of the pressurized fluid, the sealing fluid flows into the pressurized medium space, flushing and cleaning the sealing surfaces and the pressurized medium space. This is particularly advantageous when the pressure-liquid state of the seal tends to become clogged due to the solids present in the pressure fluid.

Johtamalla männän 1iikkumistilaan alipaine voidaan tiivistyspin-tojen sulkuvoimaa lisätä ja pienentää esim. kuluneiden tiivistyspin-tojen välistä vuotoa tilasta toiseen.By introducing a negative pressure into the movement space of the piston, the closing force of the sealing surfaces can be increased and, for example, leakage between worn sealing surfaces from one space to another can be reduced.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti aksiaa1i1 eikkauksena keksinnön mukaisen akselitiivisteen erästä sovellutusesimerkkiä, jossa männän liikkumistila on kytketty y1ipaine 1ähtees een, ja / / l 3 64450 kuv. 2 esittää akselitiivisteen toista sovellutusesimerkkiä, jossa männän 1iikkumistila on kytketty valinnaisesti yli- tai alipai-nelahteeseen.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically shows, as an axial view, an application example of a shaft seal according to the invention, in which the piston movement mode is connected to a high pressure source, and / / l 3 64450 fig. 2 shows another application example of a shaft seal in which the movement space of the piston 1 is optionally connected to an overpressure or underpressure source.

Piirustuksi|ssa ja seuraavassa selityksessä on käytetty samoja viitenumerolta kujin pääpatentissa .In the drawing and in the following description, the same reference numerals are used in the main patent.

j P i iru stu ks ijssa on esitetty esim. nestepumpun pyörivä elementti, akseli 1, ja kiiniteä elementti, runko 2, Akselin ja rungon välinen ra- j ko on tiivistetty! rengasmaisella akselitiivisteellä 3. Rungon sisäpuolella (kuvion il vasemmalla puolella) on painetila 4 painenestettä varten ja rungon ulkopuolella (kuvion 1 oikealla puolella) an ilmakehä 5.The figure shows, for example, the rotating element of the liquid pump, the shaft 1, and the fixed element, the body 2, the gap between the shaft and the body is sealed! with an annular shaft seal 3. Inside the body (on the left side of Fig. 11) there is a pressure space 4 for the pressure fluid and outside the body (on the right side of Fig. 1) there is an atmosphere 5.

Akselitiiviste 3 käsittää rungon varaan asennetun kiinteän rengasmaisen tiivisterungon 6, kaksi tiivisterungon ja akselin välissä sijaitsevaa tiivisterengasta 7,8 sekä kaksi tiivisterenkaiden vastakkaisilla puolilla sijaitsevaa, akselille kiinnitettyä vastarengasta 9, 10. Kummassakin vastarenkaassa on tiivisterenkaita päin suunnatut liukupinnat 14,15 ja tiivisterenkaiden vastarenkaita päin sijaitsevissa päissä on vastaavat liukupinnat 16,17. Tiivisterenkaiden välissä sijaitsevat puristu sjouset painavat tiivisterenkaita poispäin toisistaan, niin että liukupinnat painautuvat parittain vastakkain. Tiivisterenkaiden ja akselin väliin jää välitila 19 tiivistevettä varten ja koneen rungossa on tulokanava 20 ja poistokanava tiivistevettä varten. Pai-netilan puoleisessa tiivisterenkaassa on rengasmainen olake 22.The shaft seal 3 comprises a fixed annular sealing body 6 mounted on the body, two sealing rings 7,8 located between the sealing body and the shaft and two counter-rings 9, 10 mounted on opposite sides of the sealing rings. the ends have corresponding sliding surfaces 16,17. The compressed springs located between the sealing rings press the sealing rings away from each other so that the sliding surfaces press against each other in pairs. Between the sealing rings and the shaft there is an intermediate space 19 for sealing water and the machine body has an inlet channel 20 and an outlet channel for sealing water. The sealing ring on the pressure side has an annular shoulder 22.

Painetilan puoleisen tiiVisterenkaan 7 ulkopäähän on kiinnitetty rengasmainen tiivistävä mäntä 23. Mäntää varten on tiivisterunkoon 6 muodostettu lieriömäinen pesä 28 tiivisterenkaan mukana liikkuvan männän aksiaaliliikettä varten. Pesä 28 sisäpäästä tiivisterungon 6 tiivisteen 6a tiivistämä. Tiivisterungon läpi ulottuu säteettäinen kanava 29, joka on yhteydessä rungon läpi ulottuvaan kanavaan 30.An annular sealing piston 23 is attached to the outer end of the sealing ring side 7 on the pressure side. For the piston, a cylindrical housing 28 is formed in the sealing body 6 for axial movement of the piston moving with the sealing ring. The housing 28 is sealed at the inner end by a seal 6a of the sealing body 6. A radial channel 29 extends through the seal body and communicates with the channel 30 extending through the body.

Kuten pääpatentissa on selitetty pysyvät liukupinnat 14, 16 sulkeutuneina, jos F^ + f ^ + F j > F ^ + f jossa Fj painenesteen aiheuttama avaava voima tiivistyspinnoissa 14, 16 pinta-alalle A^, F2 on painenesteen aiheuttama sulkeva voima olak- keessa 22 pinta-alalla A0, F . . . . . . . ...As described in the main patent, the permanent sliding surfaces 14, 16 are closed if F1 + f ^ + F j> F ^ + f where Fj is the opening force caused by the pressure fluid in the sealing surfaces 14, 16 for the area A ^, F2 is the closing force caused by the pressure fluid in the shoulder 22 in the area A0, F. . . . . . . ...

2 . on tiivisteen jousien aiheuttama sulkeva2. is the seal caused by the seal springs

JJ

voima tiivistyspinnoissa, on tiivisteveden aiheuttama avaava voima tiivistyspinnoissa ja on männän aiheuttama sulkeva voima tiivistys-pinnoissa pinta-alalla A3·force in the sealing surfaces, is the opening force caused by the sealing water in the sealing surfaces and is the closing force caused by the piston in the sealing surfaces in the area A3 ·

Kuviossa 1 on männän 23 pesään 28 johtava kanava 30 liitetty johdolla 33 ylipainelahteeseen 34, joka tässä tapauksessa on tiiviste-nestelähteen muodostama. Tiivistenestelähde on johdolla 35 liitetty tulokohtaan 20. Johtoon 33 on kytketty paineensäätöventtiili 36, joka 4 64450 johdolla 37 on liitetty paineyhteyteen painenestetilaa n 4. Venttiili 36 toimii täten painenesteen paineen ohjaamana, niin että venttiili säätää kevennyspaineen kanavassa 30 ja siten myös pesässä 28 sitä suuremmaksi mitä suuremmaksi painenesteen paine kohoaa joko jatkuvasti painenesteen paineen vaihdellessa tai vain painenesteen paineen ylittäessä määrätyn arvon. Pesässä 28 vallitseva paine kehittää tiiviste-pintoja sulkevaan voimaan nähden vastakkaissuuntaisen voiman pinta-alalla A^ . Painenesteen paineen alentuessa sallii venttiili 36 kanavan 30 paineen alenemisen vastaavassa suhteessa tai esim. paine-nesteen paineen alittaessa määrätyn paineen alenemisen ilmakehän paineeseen.In Fig. 1, a channel 30 leading to the housing 28 of the piston 23 is connected by a line 33 to an overpressure source 34, which in this case is formed by a seal-liquid source. The sealing fluid source is connected to inlet 20 via line 35. A pressure control valve 36 is connected to line 33, which is connected to line 4 of pressure line 4 by means of line 644.50 Valve 36 thus operates under pressure control, so the pressure of the pressure fluid rises higher either continuously when the pressure of the pressure fluid fluctuates or only when the pressure of the pressure fluid exceeds a certain value. The pressure in the housing 28 generates a force in the area A 1 opposite to the closing force of the sealing surfaces. When the pressure of the pressure fluid decreases, the valve 36 allows the pressure of the channel 30 to decrease in a corresponding proportion or, for example, when the pressure of the pressure fluid falls below a certain pressure to atmospheric pressure.

Kuvion 2 esittämässä sovellutusesimerkissä on männän pesän 28 kanava 30 liitetty ylipainelähteeseen 38 tai aiipainelahteeseen 39 tai valinnaisesti kumpaankin johdoilla 4q ja vastaavasti 41. Ylipaineen avulla voidaan pinta-alaan kohdistaa tilapäisesti niin suuri voima että painenesteen puoleisia tiivistysointoja sulkeva voima voitetaan, niin että tiivistyspinnat avautuvat. Jos tiivistenesteen paine on korkeampi kuin painenesteen paine, virtaa tiivistysnestettä tii-vistyspintojen ohi huuhdellen ja puhdistaen ne. Alipaineen avulla voidaan kehittää tiivistyspintoja sulkevaa voimaa avustava voima fc, niin b että sulkuvoima kasvaa. Näin voidaan pienentää esim. kuluneiden t i i -vistyspintojen välistä vuotoa.In the application example shown in Fig. 2, the channel 30 of the piston housing 28 is connected to an overpressure source 38 or a vacuum source 39 or optionally both via lines 4q and 41, respectively. If the seal fluid pressure is higher than the pressure fluid pressure, the seal fluid flows past the sealing surfaces, flushing and cleaning them. By means of the vacuum, a force fc assisting the closing force of the sealing surfaces can be generated, so that b the closing force increases. In this way, leakage between worn t i i shearing surfaces can be reduced, for example.

Piirustus ja siihen liittyvä selitys on vain tarkoitettu havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen akselitiiviste vaihdella huomattavastikin patenttivaatimusten puitteissa.The drawing and the related description are only intended to illustrate the idea of the invention. The details of the shaft seal according to the invention can vary considerably within the scope of the claims.