FI78539B

FI78539B - I MECHANICAL ENGINEERING SLAMP.

Info

Publication number: FI78539B
Application number: FI873589A
Authority: FI
Inventors: Robert S Wentworth
Original assignee: Bw Ip International Inc
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1987-08-19
Publication date: 1989-04-28
Also published as: FI78540C; FI78540B; FI78539C; FI873589A0; FI873589A; FI880200A0; FI880200A; FI880201A; FI79174B; FI880201A0; FI79174C

Description

1 785391 78539

Lietepumpuissa käytettävä mekaaninen tiivisteMechanical seal for sludge pumps

Jakamalla erotettu hakemuksesta 833 312 5 Tavanomainen, moottorin ja pumpun välissä käytet tävä mekaaninen tiiviste käsittää kiinteän tiivistysren-kaan, joka on yhdistetty moottorin koteloon, ja moottorin akseliin kiinnitetyn pyörivän tiivistysrenkaan. Kummassakin tiivistysrenkaassa on limittyvä tiivistyspinta toisen 10 renkaan tiivistyspintaa vastapäätä. Jousto-osat., esim.Separated by application 833 312 5 A conventional mechanical seal used between a motor and a pump comprises a fixed sealing ring connected to the motor housing and a rotating sealing ring attached to the motor shaft. Each sealing ring has an overlapping sealing surface opposite the sealing surface of the other 10 rings. Flexible parts., E.g.

kierrejouset ja/tai palkeet tiivistävät tiivistysrengas-pinnat toisiinsa.coil springs and / or bellows seal the sealing ring surfaces together.

Tällaisten tiivisteiden kiinnittämisen ja irrottamisen helpottamiseksi tiiviste pannaan tavallisesti 15 "patruunaan", esim. kiinnittämällä valmiiksi koottu tiiviste lieriöholkkiin, joka työnnetään moottorin akselin päälle ja kiinnitetään siihen yhdellä tai useammalla ase-tusruuvilla.To facilitate the attachment and detachment of such seals, the seal is usually placed in a "cartridge", e.g., by attaching a pre-assembled seal to a cylindrical sleeve which is pushed onto the motor shaft and secured thereto by one or more set screws.

Useimmissa edellä kuvatun kaltaisissa mekaanisis-20 sa tiivisteissä on paljon metalliosia, esim. palkeita ja jousia, jotka puristavat tiivistysrenkaat tiivistysasen-toon ja joihin käsiteltävä neste pääsee koskettamaan. Sellaisissa sovellutuksissa, joissa neste ei ole kuluttavaa eikä syövyttävää, tästä ei aiheudukaan vaikeuksia, mutta 25 sen sijaan lietepumpuilla siirrettävän nesteen kuluttava vaikutus kohdistuu metalliosiin ja lyhentää tuntuvasti niiden käyttöikää.Most mechanical seals such as those described above have a large number of metal parts, e.g. bellows and springs, which compress the sealing rings into the sealing position and which can be contacted by the liquid to be treated. In applications where the liquid is neither abrasive nor corrosive, this does not cause any difficulties, but instead the abrasive effect of the liquid transferred by the sludge pumps is on the metal parts and considerably shortens their service life.

Tyypillinen mekaaninen tiiviste on kompakti ja siinä on tiiviisti toisiinsa sovittuvat tarkkuusosat. Sen 30 sijaan lietepumpun tiivisteiden osat voivat olla suhteellisen karkeita, joten ne voidaan valmistaa suurilla mitta-toleransseilla ja sen vuoksi myös huokealla, koska ne kuluvat kuitenkin nopeasti, vaikka niiden käyttöikää yrite-täänkin pidentää. Tämä koskee myös sitä tapaa, jolla ne 35 asennetaan pumppuun. Esimerkiksi, kuten jo mainittiin, useimmat patruunatiivisteet on kiinnitetty useimmalla ase-tusruuveilla, jotka juuttuvat usein kiinni ja joiden irrottaminen vaatii paljon aikaa. Kun on kysymys lietepum- 2 78539 pun tiivisteistä, jotka säädetään ja vaihdetaan huomattavasti useammin, on tärkeää, että tiiviste pystytään irrottamaan moottorin akselista nopeasti ja helposti.A typical mechanical seal is compact and has tightly fitting precision parts. Instead, the parts of the sludge pump seals can be relatively rough, so that they can be manufactured with large dimensional tolerances and therefore also inexpensive, since they wear out quickly, even if an attempt is made to extend their service life. This also applies to the way they are mounted on the pump. For example, as already mentioned, most cartridge seals are secured with most set screws, which often get stuck and take a long time to remove. In the case of 2 78539 slurry pump seals, which are adjusted and replaced much more frequently, it is important that the seal can be removed from the motor shaft quickly and easily.

Lietepumppujen tiivisteiden suunnittelussa on 5 lisäksi huomioitava tiivistysrenkaiden kuormituspinta. Aikaisemmista tiivisteistä voidaan tällöin mainita esimerkkeinä tapauksia, joissa jouset on korvattu elastomeeri-materiaalilla, niin että on saatu tarvittava jousto pitämään tiivistysrenkaat tiivistysasennossa.In addition, the load surface of the sealing rings must be taken into account when designing seals for sludge pumps. Examples of previous seals can then be mentioned in cases where the springs have been replaced by an elastomeric material, so that the necessary elasticity has been obtained to keep the sealing rings in the sealing position.

10 Elastomeerejä voidaan kuormittaa vääntö-, puris tus-, veto- ja leikkausrasituksilla. Viimeksi mainittu rasitus on näistä edullisin, koska kuormitukset jakautuvat - yleensä tasaisesti - koko elastomeerimassaan. Vään-törasituksessa kuormitukset ovat lähinnän ulommaisissa 15 kuiduissa sisäkuitujen ollessa yleensä kuormittamattomia ja juuri nämä kuidut vahingoittuvat ensin kulumisesta tai kemiallisesta vaikutuksesta johtuen. Lisäksi voidaan mainita, että vääntökuormitettu elastomeeri menettää hyvin pian joustotoimintonsa. Vetorasituksessa elasto-20 meerit venyvät ja jäävät tällöin venyneeseen muotoonsa, siis samalla tavalla kuin esim. venytetty kuminauha, joka jää jatkuvasti "pitkäksi". Elastomeeriosa on rajattuna kokoonpuristumaton ja taas rajaamattomana ja puristettuna se pullistuu. Lisäksi sillä on suuri jousto lyhyellä vä-25 Iillä, joten se ei voi korvata jousta.10 Elastomers can be subjected to torsional, compressive, tensile and shear stresses. The latter stress is the most advantageous of these because the loads are distributed - usually evenly - over the entire elastomer mass. Under torsional stress, the loads are mainly on the outer fibers, with the inner fibers generally unloaded and it is these fibers that are first damaged due to wear or chemical action. In addition, it can be mentioned that the torsionally loaded elastomer very soon loses its elastic function. Under tensile stress, the elasto-20s stretch and then remain in their stretched shape, i.e. in the same way as, for example, a stretched rubber band, which is constantly "long". The elastomeric portion is uncompressed when bound and again bulged when uncut and compressed. In addition, it has great flexibility with a short distance of 25, so it cannot replace the spring.

Esimerkiksi US-patentissa 4 306 727/Deane et ai selostetaan kiinteän elastomeerirenkaan käyttöä. Renkaan päässä on metallinen tiivistysrengas poran terään liittyen. Tässä patentissa mainitaan myös, että elastomeeritiivis-30 teitä käytetään pyörivien leikkuuterien ja tukilaakerien välissä estämään lian, hiekan, kivimurskeen, syövyttävien nesteiden ja muiden epäpuhtauksien pääsy laakeriin. Vaikka tämän patentin mukainen elastomeerirengas onkin esimerkki elastomeerin käytöstä haluttaessa puristaa tiivis-35 tysrenkaat toisiinsa, se on kuitenkin konstruoitu niin, että jätettä pyrkii kasautumaan vuotopuplelle, mikä pys- 78539 tyy aiheuttamaan elastomeerin huonontumisen. Lisäksi tiiviste voidaan puhdistaa ainoastaan purkamalla koko tiivis-temekanismi.For example, U.S. Patent 4,306,727 to Deane et al. Discloses the use of a solid elastomer ring. At the end of the ring is a metal sealing ring connected to the drill bit. This patent also mentions that elastomeric seals are used between rotating cutting blades and support bearings to prevent dirt, sand, crushed stone, corrosive liquids, and other contaminants from entering the bearing. Although the elastomeric ring of this patent is an example of the use of an elastomer to compress sealing rings together, it is designed so that waste tends to accumulate on the leaking bubble, which can cause deterioration of the elastomer. In addition, the seal can only be cleaned by disassembling the entire seal mechanism.

US-patentissa 3 272 519/Voitek selostetaan puo-5 lestaan tiivisteitä, joita käytetään traktorin takapyörien ja rungon välissä. Jokaiseen tiivisteeseen kuuluu kaksi elastomeerista valmistettua, poikkileikkaukseltaan pyöristetyn neliön-muotoista tiivistysosaa, jotka puristavat tiivistysrengasparin yhteen ja muuttuvat käytössä vino-10 neliön muotoisiksi. Tällöin jää rakoja niihin koveroihin uriin, joihin elastomeeriosat on sijoitettu, ja rakoihin kerääntyy taas erilaista jätettä.U.S. Patent 3,272,519 / Voitek discloses half-seals used between the rear wheels of a tractor and the frame. Each seal includes two elastomeric, rounded cross-sectional sealing members that compress a pair of sealing rings together and become oblique-10 square in use. In this case, gaps remain in the concave grooves in which the elastomeric parts are placed, and again various waste accumulates in the gaps.

Deanen ja Voitekin patentissa ei kuitenkaan tehdä ehdotusta elastomeerielementin leikkausrasituksesta.However, the patent of Deane and Voitek does not suggest a shear stress on the elastomeric element.

15 Nyt selostettavan keksinnön mukainen mekaaninen tiiviste on suunniteltu nimenomaan kuluttavaa lietettä siirtäviin pumppuihin ja käsittää tavanomaiset kiinteät ja pyörivät tiivisteet. Tiivisteissä on vastakkaiset tiivis-tyspinnat, ja renkaat puristuvat joustavana toimintona ai-20 nakin yhteen elastomeeriyksikköön, joka kestää pumpulla siirrettävän aineen hiovan ja syövyttävän vaikutuksen.The mechanical seal according to the present invention is specifically designed for consumable sludge transfer pumps and comprises conventional fixed and rotary seals. The seals have opposite sealing surfaces, and the rings, as a flexible function, are compressed into at least one elastomeric unit which withstands the abrasive and corrosive action of the material transferred by the pump.

Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on mekaa-: ninen tiiviste käytettäväksi erityisesti lietepumppujen : ' : yhteydessä, joissa pumpuissa on pumppupesä ja moottori- : .. 25 käyttöinen akseli, joka pyörittää pumpun juoksupyörää.More specifically, the invention relates to a mechanical seal for use in particular in connection with sludge pumps, which pumps have a pump housing and a motor-driven shaft which rotates the pump impeller.

Tiiviste käsittää pyörivän tiivistysrenkaan yhdistettäväksi akseliin ja pyöriväksi sen mukana, kiinteän tiivistys-renkaan yhdistettäväksi pesään. Molemmat tiivistysrenkaat käsittävät pinnan, joka on toisen renkaan pintaa vastapää-30 tä, ja tarkoitettu liittymään siihen tiivistävästi hidastamaan virtaavaan väliaineen virtausta pitkin akselia korkean paineen alueelta matalan paineen alueelle. Tiivistys-renkaassa on elastomeeriyksikkö, joka tukee tiivistysren-kaista toisen ja joka käsittää renkaan muotoisen osan, 35 joka on valmistettu elastomeerimateriaalista. Elastomeeriyksikkö käsittää parin renkaan muotoiseen osaan kiinni- 4 78539 tettyjä samankeskisiä nauhoja, jotka ovat akselin ja säteen suunnassa tietyllä etäisyydellä toisistaan, niin että sovitettaessa seuraavaa yksikköä paikoilleen mainittu tiivis-tysrengas pakottuu kohti mainittua toista tiivistysrengas-5 ta ja nauhojen välisessä vyöhykkeessä siihen kohdistuu leikkauskuormitus.The seal comprises a rotating sealing ring for connection to the shaft and rotating therewith, a fixed sealing ring for connection to the housing. Both sealing rings comprise a surface opposite the surface of the other ring and are intended to join it sealingly to slow the flow of fluid along the shaft from the high pressure region to the low pressure region. The sealing ring has an elastomer unit which supports one of the sealing rings and comprises an annular portion 35 made of elastomeric material. The elastomer unit comprises a pair of concentric strips attached to the annular portion 4 78539 at a certain distance from each other in the axial and radial directions so that when the next unit is fitted, said sealing ring is forced towards said second sealing ring and the zone between the strips.

Nauhat ovat edullisesti metallisia ja niiden siirtyessä aksiaalisesti vastakkain, kun tiiviste pannaan paikalleen, rengasosaan tulee leikkauskuormitus. Tämä merkit-10 see taas sitä, että elastomeerimateriaalin osat liukuvat toisiinsa nauhojen akselin kanssa yhdensuuntaisesti.The strips are preferably metallic and as they move axially opposite each other when the seal is put in place, a shear load is applied to the ring part. This again indicates that the parts of the elastomeric material slide together with the axis of the strips.

Keksinnön eräässä rakenteessa käytetään vain yhtä elastomeeriyksikköä ja toisessa rakenteessa kahta. Molemmissa rakenteissa elastomeerisylinteri yhdistää pyörivän 15 tiivistysrenkaan lietepumppua käyttävän moottorin akseliin, joten pyörivä tiivistysrengas pyörii akselin mukana. Yksikön elastomeeriosa muodostaa sulun, joka estää pumpun siirtämän nesteen pääsyn akseliin ja suojaa yksikön monia metalliosia pumpattavan nesteen aiheuttamalta kulumiselta. Raken-20 teessä, jossa käytetään kahta elastomeeriyksikköä, kiinteä tiivistysrengas on yhdistetty koteloon toisella elasto-meeriyksiköllä.In one structure of the invention only one elastomer unit is used and in another structure two. In both designs, the elastomeric cylinder connects the rotating sealing ring 15 to the shaft of the motor driving the slurry pump, so that the rotating sealing ring rotates with the shaft. The elastomeric part of the unit forms a barrier that prevents the fluid transferred by the pump from entering the shaft and protects many metal parts of the unit from wear caused by the fluid being pumped. In a structure where two elastomeric units are used, a fixed sealing ring is connected to the housing by a second elastomeric unit.

Keksinnön mukainen tiiviste on mieluimmin patruuna, joka voidaan kiinnittää yhtenä osana akseliin ja myös 25 irrottaa siitä yhtenä osana. Tiivisteyksikkö käsittää tällöin lieriöholkin, joka lukitaan moottorin akseliin kiilaosalla, joka on helppo irrottaa, kun tiivisteyksikkö vaihdetaan. Kiila voidaan irrottaa lukitusasennostaan lyömällä sitä vasaralla tähän tarkoitukseen sopivan tangon 30 avulla.The seal according to the invention is preferably a cartridge which can be attached as one part to the shaft and also detached from it as one part. The sealing unit then comprises a cylindrical sleeve which is locked to the motor shaft by a wedge part which is easy to remove when the sealing unit is replaced. The wedge can be removed from its locking position by hitting it with a hammer by means of a rod 30 suitable for this purpose.

Keksinnön mukainen tiivisteyksikkö jättää osien väliin aukot, jotka ovat suuremmat kuin tavanomaisissa tiivisteyksiköissä, jolloin vuotojätteen poistaminen on helpompaa. Keksinnön mukaiselle tiivisteelle on tunnusomais-35 ta, että se käsittää irrotettavasti sovitetut varmistusväli- li 5 78539 neet, jotka varmistavat elastomeeriyksikön pumpun rakenteeseen siten, että saadaan pysyvästi aikaan staattinen tiiviste, joka kykenee kestämään suurta painetta elastomeeriyksikön ja mainitun rakenteen välillä estäen sekundaaris-5 ta vuotoa siinä välissä. Tiivistysrenkaissa on elastomeeri-suojukset, jotka suojaavat käyttötapeille tarkoitettuja käyt- töuria, kuten myöhemmin selostetaan. Lisäksi nämä suojukset, jotka suojaavat käyttötapeille tarkoitettuja käyttö- uria, kuten myöhemmin selostetaan. Lisäksi nämä suojuk-10 set suojaavat tiivistysrenkaiden suhteellisen hauraita pintoja sekä renkaiden asentamisen että niiden käytön aikana.The sealing unit according to the invention leaves openings between the parts which are larger than in conventional sealing units, whereby it is easier to remove leakage waste. The seal according to the invention is characterized in that it comprises releasably fitted securing spacers 5 78539 which secure the elastomeric unit to the pump structure so as to permanently provide a static seal capable of withstanding high pressure between the elastomeric unit and said structure, preventing secondary leakage in between. The sealing rings have elastomeric shields that protect the drive grooves for the drive pins, as will be described later. In addition, these guards, which protect the drive grooves for the drive pins, as will be described later. In addition, these guards protect the relatively brittle surfaces of the sealing rings both during installation and during use of the rings.

Tiivisteyksiköt kootaan mieluimmin valmiiksi patruunoiksi, joilla on tietty jousikuormitus ja jotka 15 on varustettu leikkauskuormitetulla elastomeeriyksiköllä. Patruunoissa on rakenteeltaan uudet kohdistusosat, jolloin niiden asentaminen pumpun ja moottorin muodostamaan yhdistelmärakenteeseen on helpompaa. Kohdistusosat toimivat samalla laippapuristimina, kun tiivisteet ovat käy-20 tössä.The sealing units are preferably assembled into finished cartridges with a certain spring load and equipped with a shear-loaded elastomer unit. The cartridges have new alignment parts, which makes them easier to install in the combined structure of the pump and motor. At the same time, the alignment parts act as flange presses when the seals are in use.

Seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisesti erästä keksinnön soveltamismenetelmää viittaamalla tällöin piirustuksiin, jotka havainnollistavat vain yhtä erikois-: rakennetta.A method of applying the invention will now be described in detail with reference to the drawings, which illustrate only one special structure.

25 Kuvioi on osittainen poikkileikkaus keksinnön mukaisen mekaanisen tiivisteyksikön eräästä suositettavasta rakenteesta,Figure is a partial cross-section of a preferred construction of a mechanical sealing unit according to the invention,

KuvioIA esittää osittaisena pystykuvana yhden tiivistystenkään työntöuraa, johon elastomeeriyksikön 30 istukka menee,Fig. 1A is a partial elevational view of the push groove of one of the seals into which the seat of the elastomer unit 30 enters;

Kuvio 2 on poikkileikkaus elastomeeriyksiköstä ennen elastomeerin kuormittamista,Figure 2 is a cross-section of the elastomer unit before loading the elastomer,

Kuvict 3-5 ovat osittaisia poikkileikkauksia ja havainnollistavat tiivistyspatruunan asetuslohkoa samoilla 35 viitenumeroilla varustettuina, 6 78539Figures 3-5 are partial cross-sections and illustrate the sealing cartridge setting block with the same 35 reference numerals, 6 78539

Kuvio 6 on osittainen poikkileikkaus kuvioni linjaa 6-6 pitkin ja esittää lukituskiilaa, joka yhdistää keksinnön raukaisen mekaanisen tiivisteyksikön moottorin akseliin, 5 Kuvio 7 on osittainen poikkileikkaus toisesta kek sinnön mukaisesta rakenteesta, jaFig. 6 is a partial cross-sectional view taken along line 6-6 of my figure and shows a locking wedge connecting the cowardly mechanical seal unit of the invention to the motor shaft; Fig. 7 is a partial cross-section of another structure according to the invention, and

Kuvio 8 on osittainen poikkileikkaus kuvion 7 elas-tomeeriyksiköstä ennen elastomeerin puristamista.Figure 8 is a partial cross-section of the elastomer unit of Figure 7 prior to compression of the elastomer.

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön erästä suositet-10 tavaa rakennetta, joka käsittää mekaanisen tiivisteyksikön 10. Se on liitetty lietepumppuun, jossa on juoksupyörä 14 (esitetty kaaviona) kohdassa 18 kaaviona esitetyn moottorin akselin 16 käyttämänä. Tiivisteyksikkö 10 on sijoitettu koteloon 20, ja se on patruuna, joka asennetaan akse-15 liin 16 ja irrotetaan siitä yhtenä osana. Kuvion 1 rakenteessa yksikkö 10 on liitetty tiivistysholkkiin 22, joka on akselin 16 ympärillä ja suojaa sitä pumpulla siirrettävältä nesteeltä ja kuluttavalta lietteeltä.Figure 1 illustrates a preferred structure of the invention comprising a mechanical sealing unit 10. It is connected to a slurry pump having an impeller 14 (shown diagrammatically) driven by a motor shaft 16 shown diagrammatically at 18. The seal unit 10 is housed in the housing 20 and is a cartridge that is mounted on and removed from the shaft 16 as an integral part thereof. In the structure of Figure 1, the unit 10 is connected to a sealing sleeve 22 which is around the shaft 16 and protects it from the liquid transferred by the pump and the abrasive sludge.

Mekaaninen tiivistyspatruuna tai tiivisteyksikkö 20 10 käsittää pyörivän tiivistysrenkaan 24 ja kiinteän tii- vistysrenkaan 26. Niissä on vastaavat tiivistyspinnat 28 ja 30, jotka on puristettu joustotoimintona toisiinsa. Tiivistysrenkaat 24 ja 26, jotka ovat suositettavassa rakenteessa muodoltaan ja materiaaliltaan suunnilleen sa-25 manlaiset, on valmistettu mieluimmin keraamisesta materiaalista, esim. alumiinioksidista, ja varustettu osittaisilla kulmasuojuksilla 32 ja 34. Suojukset ovat elasto-meerimateriaalia, esim. kumia, jonka shorekovuus on n.The mechanical sealing cartridge or sealing unit 20 10 comprises a rotating sealing ring 24 and a fixed sealing ring 26. They have respective sealing surfaces 28 and 30 which are pressed together as a resilient function. Sealing rings 24 and 26, which in the preferred construction are approximately similar in shape and material, are preferably made of a ceramic material, e.g. alumina, and provided with partial corner shields 32 and 34. The shields are of elastomeric material, e.g. rubber, having a shore hardness of n .

50 - 60. Suojuksissa 32 ja 34 on kehän suunnassa erilli-30 set urat 36 n. 90° päässä toisistaan. Haluttaessa voidaan luonnollisesti käyttää myös muita suojusetäisyyksiä.50 to 60. The shields 32 and 34 have circumferentially spaced grooves 36 at a distance of about 90 ° from each other. Of course, other guard distances can also be used if desired.

Il 7 78539Il 7 78539

Tiivistyspatruuna 10 käsittää myös elastomeeriyk-sikön 37 (kuviot 1 ja 2), joka koostuu elastomeerimateri-aalin 44 renkaan muotoisesta sydämestä, esim. kumista, jonka shorekovuus on n. 50 - 60 ja joka on yhdistetty kah-5 teen samankeskiseen, mutta akselin ja säteen suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevaan nauhaan 40 ja 42, jotka ovat mieluimmin ruostumatonta terästä. Sisänau-han 40 kehällä on reikiä, jotka ovat yleensä 90° päässä toisistaan. Elastomeerimateriaalin osan 44 kehällä on •jQ korvakkeet 48, jotka ovat muodoltaan, kooltaan ja keskinäiseltä etäisyydeltään sellaisia, että ne menevät tiivistystenkään 24 suojuksessa 32 oleviin uriin 36. Nauha 42 on tiivistystenkään 24 ympärillä ja suojuksen 32 päällä ja koskettaa siihen. Nauha 40 on yhdistetty lieriön muo-J5 toiseen akselin hoikkiin 50 käyttötapeilla 52, joissa oleva osa menee yhteen nauhassa 40 olevista rei'istä 46.The sealing cartridge 10 also comprises an elastomer unit 37 (Figures 1 and 2) consisting of a ring-shaped core of elastomeric material 44, e.g. rubber, having a shore hardness of about 50 to 60 and connected to two concentric but shaft and radially spaced apart strips 40 and 42, preferably of stainless steel. The circumference of the inner strip 40 has holes which are generally 90 ° apart. The periphery of the elastomeric material portion 44 has lugs 48 that are shaped, sized, and spaced to enter the grooves 36 in the cover 32 of the seal 24 as well. The strip 42 is around and over the seal 32 and contacts the cover 32. The strip 40 is connected to the second shaft sleeve 50 of the cylinder shape J5 by drive pins 52, the part of which goes into one of the holes 46 in the strip 40.

Kuten jo mainittiin, tärkeänä keksintööön liittyvänä näkökohtana on varmistaa elastomeeriyksikön leikkaus-kuormitus, niin että rasitukset jakautuvat tasaisesti ele-20 mentin koko poikkileikkauksen osalle. Nauhat 40 ja 42 toimivat vahvistusosina, jotka saavat sijaintinsa ja suuntansa ansiosta renkaan muotoisen elastomeerirungon leik-: kauskuormitukseen, kun molemmat tiivistysrenkaat liikku- vat toisiaan vasten. Kuten kuviosta 1 voidaan todeta, ulko-25 nauha pyrkii liukumaan vasemmalle nauhan 40 päälle ja sen yli, kun tiivistysrengas 24 jännitetään, jolloin renkaan muotoinen elastomeerirunko joutuu leikkauskuormitukseen likipitäen koko poikkileikkausalueella molempien nauhojen välissä.As already mentioned, an important aspect of the invention is to ensure the shear load of the elastomer unit so that the stresses are evenly distributed over the entire cross-section of the element. The strips 40 and 42 act as reinforcing members which, due to their position and orientation, are subjected to the shear load of the annular elastomeric body when the two sealing rings move against each other. As can be seen in Figure 1, the outer strip 25 tends to slide to the left over and above the strip 40 when the sealing ring 24 is tensioned, subjecting the annular elastomeric body to a shear load over approximately the entire cross-sectional area between the two strips.

30 Tiivistysrengas 26 on tuettu iaippaosalla 56, jos sa on pyöristetty osa 58 tiiviisti renkaan 26 ja suojuksen 34 päällä ja ympärillä. Laippaosan 56 tukemat, kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevat tapit 59 8 78539 menevät suojuksessa 34 oleviin käyttöuriin 36. Laipan 58 pyöristetty osa on mieluimmin päällystetty, kuten kohdassa 58A kuvataan, elastomeerimateriaalilla, joka suojaa laipan kärjen 58 pumpun siirtämän nesteen kulutta-5 valta vaikutukselta. Päällyste on mieluimmin kumia, jonka shorekovuus on 50 - 60.The sealing ring 26 is supported by a flange portion 56 if the rounded portion 58 is tightly rounded over and around the ring 26 and the cover 34. The circumferentially spaced pins 59 8 78539 supported by the flange portion 56 enter the drive grooves 36 in the cover 34. The rounded portion of the flange 58 is preferably coated, as described in 58A, with an elastomeric material that protects the flange tip 58 from the fluid transmitted by the pump. The coating is preferably rubber with a shore hardness of 50 to 60.

Laippa 56 on puristettu kotelolaippaan 20A ainakin kolmella, kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevalla asetuslohkolla 60, joissa jokaisessa 10 on lovi 61. Konepultit 62 menevät vastaaviin pulttirei-kiin 64, jotka on tehty asetuslohkoihin, ja myös laipan 56 kierrereikään 66.The flange 56 is pressed into the housing flange 20A by at least three circumferentially spaced insertion blocks 60, each of which has a notch 61. The machine bolts 62 go into corresponding bolt holes 64 made in the insertion blocks and also into the threaded hole 66 of the flange 56.

Jotta tiiviste voidaan asentaa paikalleen ja irrottaa yhtenä osana, kaikki pääkomponentit on sijoitettu 15 hoikkiin 50, joka työnnetään akselin 22 päälle. Akseli-hoikin 50 toisessa päässä on holkkilaippa 68 rengasta 38 vastapäätä ja siihen on porattu reikä 70 (kuvio 6) luki-tuskiilaa 72 varten, joka lukitsee hoikin 50 ja mekaanisen tiivisteyksikön 10 tiivistysholkkiin 22.In order for the seal to be installed and removed as one part, all the main components are placed in a sleeve 50 which is pushed onto the shaft 22. At one end of the shaft sleeve 50 there is a sleeve flange 68 opposite the ring 38 and a hole 70 (Fig. 6) is drilled for a locking wedge 72 which locks the sleeve 50 and the mechanical sealing unit 10 in the sealing sleeve 22.

20 Tiivistyspatruuna 10 työnnetään paikalleen akseli Iin 16 pumpun puoleisesta päästä ennen juoksupyörän 14 kiinnittämistä. Eri osien välykset säädetään ennen asennusta. Patruuna 10 kootaan seuraavalla tavalla: a) tiivistysrengas 24 pannaan elastomeeriyksik-25 köön 37 siten, että käyttöurat 36 ovat samassa linjassa käyttökorvakkeiden 48 kanssa, b) tiivistysrengas 26 pannaan laippaan 56, c) tiivistysrenkaan 24 käsittävä elastomeeriyk-sikkö pannaan hoikin 50 vasemmanpuoleiseen päähän ja kiin- 30 nitetään tapeilla 52, jotka voidaan kiinnittää tilapäisesti paikoilleen teipillä, d) kolme asetuslohkoa 60 kiinnitetään laippaan 56 ja pultit 62 kiristetään sormin niin, että asetusloh-kot pysyvät "ajoasennossa" (ku^io 5) , 35 e) yksikkö, joka käsittää laipan, asetuslohkon ja kiinteän tiivistysrenkaan työnnetään sitten akselin hoikin 50 oikeanpuoleiseen päähän ja asetuslohkoja kään- li 9 78539 netään 180° kuvion 3 havainnollistamaan sisäasentoon, jolloin holkkilaippa 68 menee asetuslohkossa olevaan uraan 61.The sealing cartridge 10 is inserted into the shaft 16 at the pump-side end before the impeller 14 is attached. The clearances of the different parts are adjusted before installation. The cartridge 10 is assembled as follows: a) the sealing ring 24 is placed in the elastomer unit 25 so that the drive grooves 36 are aligned with the drive lugs 48, b) the sealing ring 26 is placed in the flange 56, c) the elastomeric unit comprising the sealing ring 24 is placed on the left side of the sleeve 50 d) the three setting blocks 60 are fixed to the flange 56 and the bolts 62 are tightened with the fingers so that the setting blocks remain in the "driving position" (Fig. 5), 35 e) a unit which comprising a flange, a setting block and a fixed sealing ring is then inserted into the right end of the shaft sleeve 50 and the setting blocks are rotated 180 ° to 180 ° into the inner position illustrated in Figure 3, whereby the sleeve flange 68 enters the groove 61 in the setting block.

Valmiiksi koottu patruuna 10 voidaan nyt asentaa 5 lopulliselle paikalleen. Koska tiivistysrenkaaseen 24 liittyvä elastomeeriyksikkö 37 on leikkauskuormituksessa (kuvioi), se puristaa joustavana toimintona tiivistysren-kaan 24 tiivistysrengasta 26 vasten. Patruuna 10 työnnetään hoikin 22 vasemmanpuoleiseen päähän ja tappien 52 10 tullessa hoikin 22 vasempaan päähän teippi irrotetaan, jolloin hoikin ulkopinta kiristää tapit paikoilleen. Laippa 56 pannaan asennuslaipan 20A pintaa vasten, asetusloh-kot käännetään akselin säätöasentoon (kuvio 4) ja pultit 62 kiristetään.The pre-assembled cartridge 10 can now be installed 5 in its final position. Since the elastomer unit 37 associated with the sealing ring 24 is under shear load (Figure), it presses the sealing ring 24 against the sealing ring 26 as a flexible function. The cartridge 10 is inserted into the left end of the sleeve 22 and as the pins 52 10 enter the left end of the sleeve 22, the tape is removed, whereby the outer surface of the sleeve tightens the pins in place. The flange 56 is placed against the surface of the mounting flange 20A, the setting blocks are turned to the shaft adjustment position (Fig. 4) and the bolts 62 are tightened.

15 Tällöin pumppuyksikkö onkin valmis ja akseliin nähden kaikki tarvittavat säädöt suoritettu. Tämän jälkeen akseliholkki lukitaan akseliin tapilla 72, joka kierre-, tään kiinni. Pultteja 62 löysätään sen jälkeen, asetusloh-kot käännetään ajoasentoon ja pultit kiristetään jälleen. 20 Elastomeeriyksikkö 37 on muotoiltu niin, ettei siinä ole uria, joihin voi kerääntyä jätettä pumpulla : : : siirrettävästä nesteestä. Myös elastomeerin leikkauskuor- : mitukset jakautuvat tasaisesti koko elastomeerimateriaa- ;liin. Elastomeeriyksikkö 37 tukee tiivistysrengasta 24 ja 25 muodostaa lisäksi hydraulisen tiivisteen hoikin 50 ja - tiivistysreankaan 24 väliin ja suojaa ainakin osaa hoi kista 50 pumpulla siirrettävän nesteen kuluttavalta vaikutukselta.15 In this case, the pump set is ready and all the necessary adjustments have been made to the shaft. The shaft sleeve is then locked to the shaft by a pin 72 which is threaded. The bolts 62 are then loosened, the setting blocks are turned to the drive position, and the bolts are tightened again. The elastomer unit 37 is shaped so that it does not have grooves into which waste can accumulate with the pump::: from the liquid to be transferred. The shear loads of the elastomer are also evenly distributed over the entire elastomeric material. The elastomer unit 37 further supports the sealing ring 24 and 25 to form a hydraulic seal between the sleeve 50 and the sealing ring 24 and protects at least a part of the sleeve 50 from the abrasive effect of the fluid transferred by the pump.

Kuvio 7 esittää toista keksinnön mukaista raken-30 netta, joka kiinnitetään akselin hoikkiin paikan päällä, joten se ei ole siis patruunatiiviste. Tämä rakenne sopii nimenomaan standardirakenteisen pumpun muuttamiseen siten, että pumppu varustetaan keksinnön mukaisella tiivisteyk-siköllä tavanomaisen tiivistysholkin asemesta. Mekaaninen 35 tiivisteyksikkö 90 käsittää pyörivän tiivistysrenkaan 92 ja kiinteän tiivistysrenkaan 94, joissa on vastaavat tii- 10 78539 vistyspinnat 96 ja 98 toisiaan vastapäätä ja joustavasti toisiinsa puristuen. Renkaat 92 ja 94 puristuvat toisiinsa elastoraeeriyksiköiden 99 avulla. Kummankin yksikön sydämen 100 ja 102 elastomeeri on mieluimmin kumia, 5 jonka shorekovuus on 50 - 60. Sydämet 100 ja 102 on kiinnitetty vastaavasti ulkopuoliseen metallinauhaan 104 ja 106 ja kupinmuotoiseen reangasosaan 108 ja 110. Nauhat 104 ja 106 ja osat 108 ja 110 ovat mieluimmin ruostumatonta terästä. Yhden elastomeeriyksikön muoto nähdään kuvas-10 sa 8. Tässä yhteydessä voidaan mainita, että sydämet 100 ja 102 ovat suunnilleen samanlaiset. Kun renkaita 104 ja 108 siirretään aksiaalisesti toisiaan päin tiivistettä asennettaessa, elastomeerisydämiin 100 ja 102 tulee leik-kauskuormitus, niin että jousivoima pakottaa renkaat 92 15 ja 94 vastakkain. Nauha 104 on renkaan 92 päällä ja nauha 106 renkaan 94 päällä. Osissa 108 ja 110 on niiden kehällä tietyllä etäisyydellä toisistaan reikiä 112 käyt-· tötappia 113 varten, joka on tuettu toisesta päästään koh-distusrenkaalla 114 ja toisesta päästään liitinholkilla 20 116. Tiivisteyksikkö on liitetty tiivistysholkkiin 118 ja renkaassa 114 on ympyrän muotoinen ura hoikkia 118 varten. Holkki 118 pannaan akselin 120 päälle ja se yhdis-- ; tää moottorin 122 ja pumpun juoksupyörän 124; juoksupyörä * : 124 on sijoitettu koteloon 126. Liitinholkki 116 on yh- 25 distetty koteloon 126 ainakin yhdellä, mutta yleensä use-alla, kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevalla konepultilla 128, jotka on sijoitettu kotelon 126 laipan 132 kierrereikiin 130. Mutterit 134 ja 136 on tarkoitettu laipan 116 säätämiseksi. Lisäksi ne siirtävät 30 nauhat 104 ja 106 osien 108 ja 110 aksiaalisesti suuntautuviin osiin nähden ja leikkauskuormittavat sydämet 100 ja 102, niin että nämä puristavat renkaat 92 ja 94 toisiin-sa.Figure 7 shows another structure according to the invention which is attached to the shaft sleeve in situ, so that it is not a cartridge seal. This structure is particularly suitable for modifying a standard pump so that the pump is provided with a sealing unit according to the invention instead of a conventional sealing sleeve. The mechanical sealing unit 90 comprises a rotating sealing ring 92 and a fixed sealing ring 94 having respective sealing surfaces 96 and 98 facing each other and resiliently compressing each other. The rings 92 and 94 are compressed together by elastomer units 99. The elastomer of the cores 100 and 102 of each unit is preferably rubber having a shore hardness of 50 to 60. The cores 100 and 102 are attached to an outer metal strip 104 and 106 and a cup-shaped range portion 108 and 110, respectively. The strips 104 and 106 and portions 108 and 110 are preferably stainless. steel. The shape of one elastomeric unit is shown in Figure 10. In this connection, it may be mentioned that the cores 100 and 102 are approximately identical. As the rings 104 and 108 are moved axially toward each other when the seal is installed, a shear load is applied to the elastomeric cores 100 and 102 so that spring force forces the rings 92 15 and 94 against each other. Tape 104 is on ring 92 and tape 106 is on ring 94. The portions 108 and 110 have holes 112 at a certain distance from each other for the drive pin 113, which is supported at one end by an alignment ring 114 and at the other end by a connecting sleeve 20 116. The sealing unit is connected to the sealing sleeve 118 and the ring 114 has a circular groove for the sleeve 118 . The sleeve 118 is placed on the shaft 120 and connected; the motor 122 and the pump impeller 124; the impeller *: 124 is housed in the housing 126. The connector sleeve 116 is connected to the housing 126 by at least one, but generally more, circumferentially spaced machine bolt 128 located in the threaded holes 130 in the flange 132 of the housing 126. Nuts 134 and 136 is for adjusting the flange 116. In addition, they move the strips 104 and 106 relative to the axially oriented portions of the portions 108 and 110 and shear the cores 100 and 102 so that they compress the rings 92 and 94 together.

Vaikka keksintöä onkin selostettu nyt vain muuta-35 miin sen erikoisrakenteisiin liittyen, on luonnollista, että siitä voidaan sen ideasta poikkeamatta tehdä useita erilaisia muunnelmia.Although the invention has now only been described in connection with other specific constructions, it is natural that several different variations can be made without departing from its idea.

lili

Claims

11 78539

A mechanical seal for use in particular in connection with sludge pumps, the pumps having a pump housing (20, 5 126) and a motor-driven shaft (16, 120) rotating a pump impeller (14, 124), the seal comprising a rotating sealing ring (24, 92) to be connected to the shaft (16, 120) and rotatable therewith, a fixed sealing ring (26, 94) to be connected to the housing (20, 126), the two tie-ring rings then comprising a surface (28, 30, 96, 98) which is the surface of the other ring opposite, and intended to join it sealingly to slow the flow of fluid along the shaft from the high pressure region to the low pressure region, and an elastomer unit (37, 99) 15 supporting one of the sealing rings (24, 92) and comprising an annular portion (44, 102), made of elastomeric material and a pair of concentric strips (40, 42, 106, 110) attached to it at a distance from each other in the axial and radial directions, 20 n that when the next unit is fitted it forces a rotating sealing ring towards the fixed sealing ring and a shear load is applied to it in the zone between the strips, characterized in that the seal comprises releasably fitted securing means 25 (46, 52, 112, 113) which ensure an elastomeric unit (37, 99) in the pump structure so as to permanently provide a static sealing unit capable of withstanding high pressure between the elastomeric unit and said structure, preventing secondary leakage therebetween.

Seal according to claim 1, characterized in that the securing means comprise a hole-pin arrangement (46, 52, 112, 113), wherein the hole (46, 112) is arranged in an annular part (44) of the elastomer unit (37, 99) a supporting portion (40, 110) 35 connected to the surrounding structure by a pin (52, 113) of said hole-pin arrangement.