FR2563583A1

FR2563583A1 - Static seal for pump shaft

Info

Publication number: FR2563583A1
Application number: FR8505353A
Authority: FR
Inventors: Ludwig Albrecht; Anton Heumann; Horst Schreyer
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1985-10-31
Anticipated expiration: 2005-04-10
Also published as: IT1184213B; BE902292A; IT8520085A0; FR2563583B1; NL188594C; DE3415902A1; DE3415902C2; NL188594B; NL8500891A

Abstract

The sleeve is displaced axially along the pump shaft by an electromagnet, in one direction, and by a spring in the opposite direction. An O-ring provides a seal between the sleeve and the pump body. The end face of the sleeve has a seal which abuts a sealing face on the static component. During rotation of the pump the electromagnet is energised and maintains the seal separate from the face. The magnet is de-energised just before the pump stops or starts. The radial sealing rings act as a sliding coupling between the shaft and the seal.

Description

GARNITURE D'ETANCHEITE D'ARRET POUR FLUIDE DANS UNE POMPE
CENTRIFUGE.STOP SEAL FOR FLUID IN A PUMP
CENTRIFUGAL.

L'invention concerne une garniture d'étanchéité d'arrêt qui, destinée e à rendre étanche l'interstice annulaire compris entre le carter et l'arbre d'une pompe centrifuge, présente une partie disposée sur l'arbre et une partie disposée sur le carter, parties qui sont équipées de surfaces d'étanchéité, et sont séparées lune de l'autre pendant le fonctionnement de la pompe par un moyen provoquant le déplacement de lune des surfaces d'étanchéité. The invention relates to a stop seal which, intended to seal the annular gap between the casing and the shaft of a centrifugal pump, has a part arranged on the shaft and a part arranged on the casing, parts which are equipped with sealing surfaces, and are separated from each other during the operation of the pump by a means causing the displacement of one of the sealing surfaces.

Les garnitures d'étanchéité de ce type sont surtout utilisées dans les pompes centrifuges qui sont équipées d'un dispositif d'étanchéité hydrodynamique de l'arbre. Etant donné que ces dispositifs d'étanchéité hydrodynamiques de l'arbre, qui nuisent à la hauteur d'aspiration et à la hauteur de refoulement de la roue à aubes par les ailettes dorsales ou par les roues de décharge, ne fonctionnent que pendant la marche de la pompe, une garniture additionnelle agissant à l'arrêt ainsi que pendant les phases de démarrage et de ralentissement de la pompe centrifuge est chaque fois nécessaire. Seals of this type are mainly used in centrifugal pumps which are fitted with a hydrodynamic shaft sealing device. Since these hydrodynamic shaft seals, which affect the suction height and the delivery height of the impeller by the dorsal fins or by the discharge wheels, only work during operation of the pump, an additional packing acting at the stop as well as during the phases of starting and deceleration of the centrifugal pump is necessary each time.

Les garnitures d'étanchéité connues sont montees de façons diverses pour se verrouiller et se déverrouiller,par exemple au moyen de masses soumises à la force centrifuge, ou au moyen d'une énergie étrangère. Les garnitures ellesmêmes peuvent être constituées par exemple sous forme de bourrages coniques ou de garnitures à anneau glissant. Les deux types de garniture ont leurs inconvénients : les bourrages coniques sont difficiles à fabriquer; en ce qui concerne les garnitures à anneau glissant, il faut prévoir une contrepartie glissante entre lesquelles peut parvenir un fluide de refoulement pollué, collant ou agressif, qui peut conduire à des défauts d'étanchéité après fermeture des surfaces d'étanchéité. Known seals are mounted in various ways to lock and unlock, for example by means of masses subjected to centrifugal force, or by means of foreign energy. The linings themselves can be formed, for example, in the form of conical packing or sliding ring linings. Both types of packing have their drawbacks: conical packing is difficult to manufacture; with regard to the sliding ring packings, a sliding counterpart must be provided between which a polluted, sticky or aggressive delivery fluid can reach, which can lead to leaks after the sealing surfaces have been closed.

Un matériau avantageux pour les garnitures d'étanchéité, en ce qui concerne seulement la fonction d'étanchéité, serait un élastomère, ainsi que cela est habituel pour les garnitures statiques. Comme l'effet d'étanchéité des garnitures hydrodynamiques d'arbres diminue largement dans la plage des faibles vitesses de rotation et du fait de la nécessité qui en résulte de l'utilisation prématurée des garnitures d'étanchéité d'arrêt, le danger existe pour une telle garniture équipée d'un élastomère qu'elle se détériore prématurément. An advantageous material for seals, as regards only the sealing function, would be an elastomer, as is usual for static seals. As the sealing effect of the hydrodynamic shaft seals decreases considerably in the range of low rotational speeds and due to the resulting need for the premature use of the stop seals, the danger exists. such a lining fitted with an elastomer that it deteriorates prematurely.

L'invention a pour but de permettre l'utilisation d'élastomères pour des garnitures d'étanchéité d'arrêt, sans pour autant avoir à envisager l'inconvénient d'une destruction rapide de la partie en élastomère. The invention aims to allow the use of elastomers for stop seals, without having to consider the disadvantage of rapid destruction of the elastomer part.

Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'au moins l'une des deux surfaces d'étanchéité est molle et du fait que la partie de la garniture d'étanchéité qui est disposée dans le carter ou celle qui est prévue sur l'arbre est reliée au carter ou à'arbre par l'intermédiaire d'un accouplement à glissement étanche. According to the invention, this object is achieved by the fact that at least one of the two sealing surfaces is soft and by the fact that the part of the seal which is arranged in the casing or that which is provided on the shaft is connected to the housing or to the shaft by means of a sealed slip coupling.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'accouplement à glissement est constitué par des bagues d'étanchéité radiales disposées entre une pièce de garniture et l'arbre ou le carter. According to a preferred embodiment of the invention, the slip coupling consists of radial sealing rings arranged between a packing piece and the shaft or the casing.

La surface d'étanchéité de la garniture d'étanchéité déplaçable peut, de manière connue, être disposée dans une pièce qui est attirée par un aimant pendant le fonctionnement de la pompe. Selon une solution avantageuse la surface d'étanchéité déplaçable est constituée par un tuyau en maté riau élastique-non soumis à une pression pendant le fonctionnement -de- la pompe et soumis- à une pression pendant son arrêt. The sealing surface of the movable seal can, in known manner, be arranged in a room which is attracted by a magnet during the operation of the pump. According to an advantageous solution, the displaceable sealing surface is constituted by a hose made of elastic material - not subjected to a pressure during the operation - of the pump and subjected to a pressure during its stopping.

L'invention sera ci-après décrite plus en détail à l'aide en référence au dessin annexé dans lequel
La figure 1 représente une garniture d'étanchéité selon l'invention, dans laquelle la partie mobile en direction axiale est montée dans le carter,
la figure 2 représente une garniture d'étanchéité, également selon l'invention, dans laquelle la partie mobile en direction axiale est disposée sur l'arbre, et
La figure 3 représente une autre variante de la garniture d'étanchéité dans laquelle la surface d'étanchéité soulevable est constituée par un tuyau monté dans le carter.The invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawing in which
FIG. 1 represents a seal according to the invention, in which the part movable in the axial direction is mounted in the casing,
FIG. 2 shows a seal, also according to the invention, in which the part movable in the axial direction is arranged on the shaft, and
FIG. 3 shows another variant of the seal in which the liftable sealing surface is constituted by a pipe mounted in the casing.

La garniture d'étanchéité de la figure 1 comprend une partie (2) qui est mobile axialement dans le carter (1) d'une pompe centrifuge et sur laquelle est disposée une garniture élastique (3). Pour réaliser l'étanchéité du côté carter de la partie (2) mobile en direction axiale, on utilise une garniture en forme de joint torique (4). En outre, la partie (2) mobile en direction ax-iale comporte un disque (6) qui est disposé à l'opposé de la garniture et qui coopère avec un électroaimant (5) prévu dans le carter (1). Un ressort (7) exerce sur la partie (2) mobile en direction axiale une force agissant en direction de la surface d'étanchéité (8) de la partie (10) de la garniture d'étanchéité qui tourne avec l'arbre (9) de la pompe. Entre l'arbre (9) et la partie tournante (10) sont prévues des garnitures radiales (11) servant d'accouplement à glissement. The seal of FIG. 1 comprises a part (2) which is axially movable in the casing (1) of a centrifugal pump and on which an elastic seal (3) is arranged. To seal the casing side of the part (2) movable in the axial direction, a gasket in the form of an O-ring (4) is used. In addition, the part (2) movable in the ax-ial direction comprises a disc (6) which is disposed opposite the lining and which cooperates with an electromagnet (5) provided in the casing (1). A spring (7) exerts on the part (2) movable in the axial direction a force acting towards the sealing surface (8) of the part (10) of the seal which rotates with the shaft (9 ) of the pump. Between the shaft (9) and the rotating part (10) are provided radial packings (11) serving as slip coupling.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, la partie mobile (12) de la garniture d'étanchéité est disposée sur l'arbre (9) de la pompe. L'étanchéité de cette partie mobile (12) par rapport à l'arbre (9) est obtenue par l'intermédiaire d'une garniture en forme de joint torique (13). Cette partie mobile (12) comporte en outre sur son côté frontal une garniture élastique. La compression contre la partie immobile (14) de la garniture d'étanchéité et le soulèvement par rapport à cette dernière s'effectuent d'une façon quelconque, par exemple au moyen de masses -non représentées- soumises à la force centrifuge. Dans ce mode de réalisation, la partie (14) est reliée par des garnitures radiales (15), à la manière d'un accouplement à glissement, au carter (16) de la pompe. In the embodiment shown in Figure 2, the movable part (12) of the seal is arranged on the shaft (9) of the pump. The sealing of this movable part (12) relative to the shaft (9) is obtained by means of a gasket in the form of an O-ring (13). This movable part (12) further comprises on its front side an elastic lining. The compression against the stationary part (14) of the seal and the lifting relative to the latter is carried out in any way, for example by means of masses - not shown - subjected to centrifugal force. In this embodiment, the part (14) is connected by radial packings (15), in the manner of a slip coupling, to the casing (16) of the pump.

La figure 3 représente une garniture d'étanchéité dont la partie tournante (17) est là encore reliée à l'arbre (9) de la pompe- au moyen de bagues d'étanchéité radiales (18). FIG. 3 shows a seal, the rotating part (17) of which is again connected to the shaft (9) of the pump by means of radial sealing rings (18).

La partie mobile de la garniture est constituée par un tuyau (19) qui s'applique continuellement de façon étanche contre la paroi du carter (20) de la pompe. Sur le dessin, le tuyau (19) est représenté alors qu'il n'est pas soumis à une pression, état dans lequel est ménagé un interstice (21) entre lui-même et la partie (17).The movable part of the packing consists of a pipe (19) which is applied continuously in leaktight manner against the wall of the casing (20) of the pump. In the drawing, the pipe (19) is shown while it is not subjected to pressure, a state in which a gap (21) is formed between itself and the part (17).

Le mode de fonctionnement de la garniture d'étanchéité d'arrêt selon l'invention qui est représentée sous forme de trois variantes est le suivant. The mode of operation of the stop seal according to the invention which is shown in the form of three variants is as follows.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, le disque (6) de la partie (2) mobile en direction axiale est attiré, pendant que fonctionne la pompe, par l'électroaimant (5), ce qui fait que la garniture élastique (3) est dégagée de la surface d'étanchéité (8) coopérant avec elle, de la partie (10) qui tourne avec l'arbre. Quelques secondes avant l'arrêt de la pompe centrifuge, l'électroaimant est mis hors circuit. La garniture élastique (3) est alors pressée contre la surface d'étanchéité (8) de la partie (10) qui tourne avec l'arbre (9) par la seule force du ressort (7) agissant sur la partie mobile (2). Dès que le moment de friction entre la garniture (3) et la surface d'étanchéité (8) dépasse le moment de friction entre les garnitures radiales (11) et l'arbre (9), la partie (10) tourne par rapport à l'arbre (9), ce qui fait qu'il n'y a plus aucun mouvement relatif entre les parties (2) et (10) de la garniture d'étanchéité. Pendant la phase de ralentissement, seul un mouvement relatif a lieu entre la partie (10) et les garnitures radiales (11) d'une part et l'arbre (9) de la pompe d'autre part. In the embodiment of FIG. 1, the disc (6) of the part (2) movable in the axial direction is attracted, while the pump is operating, by the electromagnet (5), so that the elastic lining ( 3) is released from the sealing surface (8) cooperating with it, from the part (10) which rotates with the shaft. A few seconds before the centrifugal pump stops, the electromagnet is switched off. The elastic packing (3) is then pressed against the sealing surface (8) of the part (10) which rotates with the shaft (9) by the sole force of the spring (7) acting on the movable part (2) . As soon as the friction moment between the lining (3) and the sealing surface (8) exceeds the friction moment between the radial linings (11) and the shaft (9), the part (10) turns relative to the shaft (9), which means that there is no longer any relative movement between the parts (2) and (10) of the seal. During the deceleration phase, only a relative movement takes place between the part (10) and the radial packings (11) on the one hand and the shaft (9) of the pump on the other hand.

Au démarrage de la pompe centrifuge, le processus qui vient d'être décrit se déroule selon la séquence inverse au début, la garniture d'étanchéité reste fermée et la partie (10) montée sur les garnitures radiales (11) qui agit en tant qu'accouplement à glissement reste dans sa position de repos. At the start of the centrifugal pump, the process which has just been described takes place in the reverse sequence at the beginning, the seal remains closed and the part (10) mounted on the radial seals (11) which acts as The sliding coupling remains in its rest position.

Après quelques secondes, la partie mobile (2) de la garniture d'étanchéité est soulevée après mise en circuit de l'électro- aimant (5). La partie (10) tourne alors avec l'arbre (9) de la pompe. La fonction d'étanchéité est désormais uniquement remplie par le dispositif d'étanchéité hydrodynamique de l'arbre de la pompe centrifuge.After a few seconds, the movable part (2) of the seal is lifted after switching on the electromagnet (5). The part (10) then rotates with the shaft (9) of the pump. The sealing function is now only fulfilled by the hydrodynamic sealing device of the centrifugal pump shaft.

Comme les lèvres d'étanchéité des garnitures radiales (11) ne subissent aucune modification de position axiale par rapport à l'arbre (9) de la pompe, aucun fluide refoulé et de ce fait aucun corps étranger mettant les lèvres en danger, ne peut parvenir entre les lèvres et l'arbre (9). As the sealing lips of the radial seals (11) do not undergo any change in axial position relative to the shaft (9) of the pump, no pumped fluid and therefore no foreign body endangering the lips can reach between the lips and the shaft (9).

Le fonctionnement des garnitures d'étanchéité des figures 2 et 3 est fondamentalement le même que celui du mode de réalisation de la figure 1, en dépit de leur agencement différent. La variante représentée à la figure 3 présente seulement une particularité : alors que pour les deux autres modes de réalisation, la partie mobile (2 ou 12) modifie sa position dans son ensemble, il y a pour le tuyau (19) seulement un déplacement de la paroi du tuyau. Quand le tuyau (19) se gonfle, il parvient en contact étanche contre la partie rotative (17). The operation of the seals of Figures 2 and 3 is basically the same as that of the embodiment of Figure 1, despite their different arrangement. The variant shown in Figure 3 has only one feature: while for the other two embodiments, the movable part (2 or 12) changes its position as a whole, there is for the pipe (19) only a displacement of the wall of the pipe. When the hose (19) inflates, it comes into tight contact against the rotating part (17).

Claims

- CLAIMS

1. Stop seal intended to seal the annular gap between the casing and the shaft of a centrifugal pump, comprising a part disposed on the shaft and a part disposed in the casing, these two parts being equipped with sealing surfaces and being separated from each other during the operation of the pump by means determining a displacement of one of these sealing surfaces, characterized in that at least one of the two sealing surfaces (3,8) is soft and in that the part (2,14,19) arranged in the casing (1,16) or the part (10,12,17) of the gasket The seal provided on the shaft (9) is connected to the casing (1,16,20) or to the shaft (9) by means of a sealed slip coupling (11,15,18).

2. Stop seal according to claim 1, characterized in that the slip coupling is constituted by radial sealing rings (11,15,18) which are arranged between a part of the seal ( 10,14,17) and the shaft (9) or the housing (1,16,20).

3. Stop seal according to claim 1, characterized in that the displaceable sealing surface (3) is arranged in a known manner on a part (2) which is attracted by a magnet (5) during the stroke. of the pump.

4. Stop seal according to claim 1, characterized in that the displaceable sealing surface is connected to masses which, subjected to centrifugal force, exert a displacement effect on this sealing surface - during pump operation.

5. Stop seal according to claim 1, characterized in that the displaceable sealing surface consists of a pipe (19) made of elastic material which is not subjected to pressure during the operation of the pump and which is subjected to a pressure during its stop.