KR102613385B1 - 유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부 및 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법 - Google Patents

유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부 및 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 환경으로부터 고정형 구성요소 및/또는 회전형 구성요소에서 연장되는 유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부에 관한 것으로서, 이 기계적 밀봉부는, 카운터 링에 대하여 축 방향으로 밀봉 방식으로 지지되고, 전방 단부 밀봉면 또는 카운터면 상의 마모를 보상하도록 밀봉면과 함께 축 방향으로 이동가능하게 그리고 탄성적으로 카운터 링에 대하여 지지되는 슬라이드 링을 구비하고, 축 방향에서의 슬라이드 링의 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 구비한다.
본 발명은, 밀봉면에서의 채널 및/또는 공간의 반대측에 있는 누출측에 온도 센서가 제공되고, 온도 센서는 채널 및/또는 공간으로부터 밀봉면을 통과하는 누출 흐름의 크기에 의존하는 온도를 적어도 간접적으로 검출하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부 및 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법
본 발명은, 제1항의 전제부에 따른, 환경으로부터 고정형 구성요소 및/또는 회전형 구성요소에서 연장되는 적어도 하나의 유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부, 및 이러한 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적인 기계적 밀봉부 및 이러한 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법은 DE 34 26 539 A1에 공지되어 있다. 기계적 밀봉부는 회전축을 중심으로 회전하는 슬라이드 링을 구비하며, 이러한 슬라이드 링은, 축 방향으로, 즉, 회전축의 방향으로 지지되며, 그 면이 카운터 링에 대향한다. 따라서, 면측이 밀봉면을 형성한다.
슬라이드 링은 자신의 상대 회전 및 카운터 링에 대한 탄성 지지로 인해 마모될 수 있다. 마모로 인해, 슬라이드 링은 축 방향으로 점점 더 이동한다. 슬라이드 링이 과도하게 마모되어 밀봉 효과를 잃기 전에 슬라이드 링을 적시에 교체할 수 있음을 보장하기 위해, 축 방향으로 이동가능한 슬라이드 링에 대하여 반경 방향으로 프로브를 제공함으로써 마모를 검출하며, 이러한 프로브는 슬라이드 링이 프로브에 대하여 축 방향으로 얼마나 멀리 미리 이동하였는지를 검출한다. 이를 위해, 슬라이드 링 또는 슬라이드 링과 함께 이동하는 구성요소에 자기 삽입부를 제공할 수 있으며, 프로브는 자기 삽입부로부터 신호를 검출하는 전자기 센서로서 설계될 수 있고, 여기서 신호는, 마모면이 최대 마모에 도달했을 때 최대에 도달한다.
공지된 기계적 밀봉부의 단점은, 기계적 밀봉부의 축 방향 위치, 즉, 축 방향으로의 기계적 밀봉부의 위치를 검출함으로써 슬라이드 링을 교체할 필요가 있음을 시사하는 슬라이드 링의 마멸로 인해 영구적으로 진행되는 마모를 검출할 수 있지만, 슬라이드 링의 밀봉면의 또는, 또한, 카운터 링의 대향면에서의 손상이 슬라이드 링의 축 방향 위치에 영향을 주지 않으면 이러한 손상이 검출되지 않는다는 점이다. 축 위치에 영향을 주지 않고서 누출을 유발하는 슬라이드 링의 균열도 검출되지 않는다.
여기서 추가 종래 기술에 관한 DE 197 24 308 A1 및 DE 20 2007 001 223 U1을 참조한다. 양측 문헌 모두는, 유체를 운반하는 밀봉면 측의 기계적 밀봉부의 슬라이드 링 영역에서의 온도 검출을 개시한다. 이 온도는, 본질적으로 공급되는 유체의 온도에 의해 결정되므로, 전술한 바와 같이 손상에 대한 신뢰성 있는 결론을 도출할 수 없다.
DE 10 2006 008 463 A1은 기계적 밀봉부의 누출 지점에서 증기 방출을 측정하기 위한 시험 장치를 기술하고 있다. 압축 공기는 기계적 밀봉부에 의해 밀봉된 챔버 내로 공급되며, 압축 공기는, 기계적 밀봉부를 통해 흐르고 기계적 밀봉부, 특히, 기계적 밀봉부를 통한 수성 글리콜 혼합물의 규칙적 동작 동안 제공되는 작동 매체를 동반한다. 기계적 밀봉부의 누출측에 있는 압축 공기의 수분으로부터, 예를 들어, 기계적 밀봉부의 최종 검사시, 기계적 밀봉부의 현재 상태에 대한 결론을 도출할 수 있다.
본 발명은, 고정형 및/또는 회전형 구성요소에서 연장되며 액체 또는 기체 등의 유체를 운반하는 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부를 특정하는 목적, 및 연속적 마모뿐만 아니라 기계적 밀봉부의 누출 또는 밀봉면의 결함도 신뢰성 있게 검출하는 이러한 기계적 밀봉부의 마모를 감시하기 위한 방법에 기초한다. 여기에서, '고정형 및/또는 회전형 구성요소에서 연장'이라는 기재는, '고정형 구성요소에서 연장', '회전형 구성요소에서 연장', '고정형 및 회전형 구성요소에서 연장'을 모두 포함하는 의미이며, 이는 채널이 고정형 구성요소로부터 회전형 구성요소로, 또는 회전형 구성요소로부터 고정형 구성요소로 연장되는 것이고 고정형 구성요소와 회전형 구성요소는 서로 인접하여 배치되는 것이기 때문이다. 다시 말해, '고정형 및/또는 회전형 구성요소에서 연장'은 '고정형 구성요소 및 회전형 구성요소 중 적어도 하나에서 연장'과 같은 의미이다.
본 발명에 따른 목적은 독립 청구항에 따른 기계적 밀봉부 및 방법에 의해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 특히 유리한 실시예들을 나타낸다.
환경으로부터 고정형 구성요소 및/또는 회전형 구성요소에서 연장되는 적어도 하나의 유체 전도 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 기계적 밀봉부는, 카운터 링에 대하여 축 방향으로 밀봉 방식으로 지지되는 슬라이드 링을 포함한다. 적어도 하나의 유체 전도 채널은, 본 발명의 일 실시예에 따라 고정형 구성요소로부터 회전형 구성요소로 또는 회전형 구성요소로부터 고정형 구성요소로 회전식 통로를 통해 연장된다. 회전식 통로는, 고정형 구성요소의 각각의 채널 섹션으로부터 회전형 구성요소의 각각의 채널 섹션으로, 즉, 회전축을 중심으로 회전하여 유체를 전달하거나 그 반대로 전달하는 역할을 한다. 그러나, 본 발명은, 기계적 밀봉부에 의한 밀봉이 사용되는 임의의 구성요소에서 회전식 통로와는 무관하게 적용될 수도 있다. 이와 관련하여, 유체 전도 채널은, 기계적 밀봉부에 의해 환경에 대해 밀봉되는 고정형 구성요소 및/또는 회전형 구성요소 내의 임의의 공간이다. 환경은, 구성요소 및/또는 다른 구성요소의 다른 임의의 공간일 수 있고, 또는 더 이상 하우징 부품들에 의해 둘러싸이지 않는 환경일 수 있다. 환경은 가압되지 않을 수 있거나 가압될 수 있다. 유체는 채널 및/또는 공간에서 흐를 수 있거나 정지할 수 있다. 액체 펌프 또는 기체 펌프, 압축기, 및 다른 작업 기계 등의 펌프 내의 적어도 하나의 유체 전도 채널 및/또는 공간의 밀봉은 단지 일례로서 제공된 것이다. 카운터 링은 회전형 구성요소의 단부에 형성되며, 슬라이드 링의 밀봉면과 접하는 카운터 면을 포함한다.
슬라이드 링은, 축 방향으로, 즉, 회전형 구성요소의 회전축 방향으로 카운터 링에 대해 지지되므로, 마모될 수 있다. 예를 들어, 슬라이드 링은 탄소로 제조되거나 탄소를 함유한다. 예를 들어 회전식 통로에서 누출을 유발하는 축 방향으로 슬라이드 링을 단축시키는 마모를 방지하기 위해, 슬라이드 링은, 축 방향으로 이동가능하고, 마모를 보상하기 위해, 자신의 밀봉면이 단부면 상에 있는 상태로 카운터 링에 대해 탄성적으로 지지된다. 따라서, 카운터 링의 방향으로 슬라이드 링의 축 방향 변위를 증가시킴으로써 점진적인 마모가 보상된다. 추가로 또는 대안으로, 카운터 링은, 또한, 슬라이드 링의 밀봉면과 접하는 카운터면의 영역에서 마멸 또는 마모될 수 있으며, 따라서, 이를 보상하기 위해, 슬라이드 링은 자신의 탄성 초기장력(pretension)에 의해 축 방향으로 변위된다.
이미 발생한 슬라이드 링의 마모 정도 또는 축 방향 이동을 평가할 수 있도록, 위치 센서를 제공하여 축 방향에서의 슬라이드 링의 위치를 검출한다.
본 발명에 따르면, 온도 센서는, 또한, 밀봉면에 있어서 유체 전도 채널 및/또는 공간의 반대측에 있는 누출측에 제공된다. 온도 센서는, 채널 및/또는 공간으로부터 밀봉면을 통과하는 누출 흐름의 크기에 의존하는 온도를 적어도 간접적으로 또는 직접적으로 검출한다. 누출 흐름이 클수록, 적어도 또한 강제 대류에 의해 누출 흐름과 온도 센서 간의 열 전달로 인해, 검출된 온도값이 채널 및/또는 공간에서 운반되는 유체의 온도에 더 가깝다. 누출 흐름의 크기는, 예를 들어, 밀봉면을 통과하는 누출 흐름의 부피 흐름 및/또는 질량 흐름인 것으로 이해된다.
밀봉면 또는 카운터 링에 손상이 발생하여 유체 전도 채널 또는 밀봉면을 가로지르는 공간으로부터 원치 않는 유체가 누출되는 경우, 적어도 목표 상태에 비해 증가하는 이러한 누출 흐름은, 밀봉면 측, 소위, 유체 전도 채널/공간의 반대측에 있는 누출측의 온도 변화를 초래한다. 이 온도 변화 또는 해당 온도 값은 온도 센서에 의해 검출된다. 이어서, 검출값을 이용하여 바람직하지 않게 큰 누출 흐름이 언제 발생하는지 결정할 수 있다.
밀봉면에서의 유체 전도 채널/공간의 반대측에 있는 누출측은, 유체 전도 채널/공간으로부터 밀봉면에 걸친 유체의 흐름 방향에 대하여 밀봉면의 하류에 있는 위치 또는 영역이다.
온도 센서는, 기계적 밀봉부의 규칙적인 동작 동안 밀봉면에 걸쳐 채널 및/또는 공간으로부터 나오는 누출 흐름의 크기에 의존하는 온도를 검출할 수 있다. 따라서, 기계적 밀봉부의 규칙적인 동작 동안, 기계적 밀봉부의 마모가 특히 지속적으로 감시된다. 채널 및/또는 공간에서 운반되는 유체에 추가 성분 또는 매체가 추가되는 테스트 모드에서는 기계적 밀봉부가 동작될 필요가 없다. 오히려, 규칙적인 동작 동안 채널 및/또는 공간에 미리 존재하고 있는 유체만이 사용되도록 의도되며, 따라서 기계적 밀봉부에 걸쳐 전체 흐름을 형성하는 누출 흐름은, 또한, 이러한 유체의 일부에 의해서만 형성된다. 이 유체를 작동 매체라고도 칭할 수 있다.
바람직하게, 위치 센서는, 슬라이드 링에 고정된 적어도 하나의 자석, 예를 들어, 하나 이상의 보어, 특히 반경 방향 보어에 삽입되거나 슬라이드 링에 대해 축 방향으로 지지되고 축 방향으로 슬라이드 링과 함께 이동하는 자석, 및 축 방향에서의 자석의 위치를 검출하며 슬라이드 링의 반경 방향 외측으로 위치하는 고정형 센서를 구비한다. 고정형 센서는, 예를 들어, 홀 센서로서 설계된다. 이러한 홀 센서는, 특히 전류에 의해 횡단되며, 슬라이드 링에 연관된 자석에 의해 생성되는 자속 밀도와 전류의 곱에 비례하는 출력 전압을 생성한다.
특히, 온도 센서는, 또한, 고정형 센서, 예를 들어, 홀 센서에 통합된다.
예를 들어, 고정형 센서는 누출 흐름 내에 위치하는 센서 하우징을 구비하고, 센서 하우징 내에 또는 센서 하우징에 온도 센서가 위치한다. 유리한 실시예에 따르면, 온도 센서는 센서 하우징에 의해 완전히 둘러싸여 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정형 센서는 홀 센서로서 설계되고, 특히 홀 센서에, 예를 들어, 상기 센서 하우징에 통합되는 제어 장치도 제공되며, 제어 장치는, 특히 출력 전압의 형태로 홀 센서에 의해 생성되는 출력 값의 온도 의존성을, 온도 센서에 의해 검출되는 온도 값의 함수로서 보상한다. 홀 센서는, 온도 의존성을 보상하기 위해 흐르는 전류가 조절되는 아날로그 홀 센서로서 또는 디지털 보정 계산에 의해 온도 의존성이 보상되는 디지털 홀 센서로서 설계될 수 있다.
특히, 슬라이드 링은 축 방향으로 이동가능하도록 하우징에 장착되고 하우징에 대해 탄성적으로 지지되며, 하우징은 슬라이드 링을 원주 방향으로 둘러싸고, 고정형 센서는 하우징의 외부에 부착된다. 예를 들어, 하우징은, 전방베이스와 이에 연결된 원주 에지를 가지며, 슬라이드 링을 원주 방향으로 둘러싼다. 원주 에지는 특히 비드 형태로 내측으로 돌출된 돌출부를 가질 수 있으며, 이는 슬라이드 링을 위한 축 방향 정지부를 형성하며, 예를 들어, 압축 스프링, 특히 물결형 스프링의 형태로 된 스프링 소자는, 축 방향 정지부로부터 떨어진 슬라이드 링의 단부면과 베이스 사이에 제공되며, 슬라이드 링에 압력을 정지부의 방향으로 탄성적으로 가한다. 이에 따라, 정지부는 슬라이드 링이 하우징의 밖으로 이동하는 것을 방지한다.
슬라이드 링은, 밀봉 소자에 의해, 예를 들어, 특히 반경 방향으로 O-링에 의해 하우징에 대해 밀봉될 수 있다.
하우징은, 예를 들어, 스틸 또는 시트 스틸로 제조될 수 있다.
특히, 위치 센서는, 아직 마모되지 않은 슬라이드 링과 완전히 마모된 슬라이드 링의 단부 위치들뿐만 아니라 이러한 단부 위치들 사이의 중간 위치들도 감지하는 방식으로 설계된다. 특히, 밀봉면의 축 방향으로의 연속적 이동이 각 위치에서 검출된다.
특히 유리한 실시예에 따르면, 슬라이드 링은 중공 원통형 탄소 링으로서 설계되거나 이러한 중공 원통형 탄소 링을 포함하며, 여기서 탄소 링은 밀봉면을 형성하는 단부면을 갖는다. 단부면은, 슬라이드 링의 정지면에 대해 축 방향으로 돌출될 수 있으며, 하우징 내의 밀봉면의 최대 축 방향 변위의 경우, 상기 하우징 돌출부에 맞닿는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 자석은, 슬라이드 링과 함께 축 방향으로 이동하는 방식으로 중간 구성요소를 통해, 예를 들어, 정지면 상에 또한 지지되는 캐리지를 통해 슬라이드 링에 연결된다. 예를 들어, 구성요소 또는 캐리지는 정지면에 대해 탄성적으로 가압된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬라이드 링은 고정되고, 카운터 링은 슬라이드 링에 대해 회전하며, 즉, 회전축을 중심으로 회전한다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 위치 센서는 축 방향에서의 밀봉면의 위치를 검출하는 데 사용되고, 온도 센서는 온도, 즉, 밀봉면에서의 유체 전도 채널 또는 공간의 반대측인 누출측 상의 온도를 검출하는 데 사용된다. 온도는 채널 또는 공간으로부터 밀봉면을 통과하는 누출 흐름의 크기에 의존한다. 온도의 검출에 따라 그리고 축 방향에서의 기계적 슬라이드 링의 위치의 검출에 따라, 기계적 밀봉부의 마모 상태가 결정된다.
본 발명의 상술한 실시예와 다음에 따르는 실시예에서는 마모를 보상하도록 축 방향으로 이동하는 링을 슬라이드 링이라고 칭하고 특히 마모되지 않거나 덜 마모되는 비교적 단단한 링을 카운터 링이라고 칭하였지만, 본 발명은, 축 방향으로 이동하는 링이 마모되지 않고 또는 단부면에서 마모되는 실시예들, 및 축 방향으로 이동할 수 있는 링에 더하여 또는 축 방향으로 이동하는 링 대신 축 방향으로 고정된 링이 균일하게 연질이거나 축 방향으로 이동할 수 있는 링보다 연질이도록 설계되고 이에 따라 단부면에서 마모되는 이러한 실시예들도 포함한다.
본 발명에 따른 해결책은, 기계적 밀봉부의 마모, 즉, 일반적인 마멸을 초과하는 손상 또는 마모 상태를 더 잘 검출할 수 있게 한다. 동시에, 본 발명은, 특히 온도 센서가 센서 하우징 내에 또는 센서 하우징 상에 제공되는 경우 상당한 추가 설치 공간을 필요로 하지 않고서 개선된 검출을 가능하게 한다. 온도 보상 및 원하지 않는 누출 흐름 검출 등의 다양한 작업에 온도 센서를 사용함으로써, 하드웨어 비용을 크게 늘리지 않고도 개선이 가능하다.
예를 들어, 비교적 따뜻한 유체가 채널 또는 공간, 특히, 회전식 통로의 채널을 통과하는 경우, 검출된 온도 값을 특정된 한계 값과 비교할 수 있으며, 한계 값에 도달하거나 검출된 온도 값이 한계 값을 초과하면, 허용할 수 없을 정도로 증가된 누출 흐름이 있다고 결론지을 수 있다. 대안으로, 검출된 온도 곡선의 상승률을 소정의 가열 곡선과 비교할 수 있고, 소정의 가열 곡선에 도달하거나 검출된 온도 값이 소정의 가열 곡선을 초과하면, 허용할 수 없을 정도로 증가된 누출 흐름이 있다고 결론지을 수 있다. 적어도 하나의 채널 또는 방을 통과하는 유체가 온도 센서가 위치하는 환경보다 낮은 온도를 갖는 경우, 온도가 소정의 한계 값 또는 소정의 냉각 곡선 미만으로 되면 평가를 유사하게 수행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명을 예시적인 실시예와 예시적인 도면에 의해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 설계된 기계적 밀봉부의 3차원 평면도를 도시한다.
도 2는 도 1로부터 기계적 밀봉부를 절단한 축 방향 단면도를 도시한다.
도 3은 위치 센서가 있는 영역의 확대도를 도시한다.
도 4a는 자석들이 밀봉면에 직접 장착된 점을 제외하고는 도 3과 유사한 도이다.
도 1은, 유체를 고정형 구성요소로부터 회전형 구성요소로 안내하는 채널(1)을 갖는 회전식 통로를 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 기계적 밀봉부의 일 실시예를 도시한다. 고정형 구성요소는 도 2에 개략적으로 도시되어 있으며 참조번호 2로 표시되고, 회전형 구성요소도 도 2에 개략적으로 도시되어 있으며 참조번호 3으로 표시되어 있다.
도 1 내지 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 기계적 밀봉부는 하나의 축 방향 단부면 상에 밀봉면(5)을 갖는 슬라이드 링(4)을 구비하며, 밀봉면(5)은 누출측(7) 또는 환경에 대하여 채널(1)을 밀봉하도록 회전형 구성요소(3)의 카운터면(6) 상에 지지된다. 카운터면(6)은 회전형 구성요소(3)의 단부에 형성되는 카운터 링(3')에 형성되며, 구체적으로 슬라이드 링(4)의 밀봉면(5)과 접하게 되는 카운터 링(3')의 면이 카운터면(6)이다.
슬라이드 링(4)은 밀봉면(5)의 영역에서 내마모성 재료로 제조되고/되거나 회전형 구성요소(3)는 카운터면(6)의 영역에서 내마모성 재료로 제조되며, 여기서 마모는 슬라이드 링(4) 또는 밀봉면(5)과 카운터면(6) 간의 상대 회전 동안 재료의 마멸에 의해 야기된다. 그럼에도 불구하고, 밀봉면(5) 또는 카운터면(6)의 영역에서 원하는 밀봉을 달성하기 위해, 슬라이드 링(4)은, 스프링 소자에 의해 이 경우 압축 스프링 또는 물결형 스프링(8)에 의해 밀봉면(5)으로부터 먼 축 방향 단부에서 하우징(9)에서 탄성적으로 지지된다.
채널(1)은, 하우징(9) 및 기계적 밀봉부(4)를 통해 그리고 바람직하게는 또한 물결형 스프링(8)을 통해 축 방향으로 연장된다. 밀봉을 위해, 기계적 밀봉부(4)와 하우징(9) 사이에 O-링(10)이 제공된다.
슬라이드 링(4)은 숄더 또는 정지면(11)을 갖고, 슬라이드 링(4)이 하우징(9)으로부터 축 방향으로 연장될 때, 숄더 또는 정지면이 하우징(9)의 반경 방향 내측을 향한 돌출부(12)에 부딪쳐 하우징(9)으로부터의 슬라이드 링(4)의 추가 연장을 방지한다.
고정형 센서(13)는, 하우징(9)에 연결되며, 자석(14)에 대해 반경 방향 외측에 위치하며, 자석(14)의 축 방향 위치 및 이에 따른 슬라이드 링(4)의 축 방향 위치를 검출하는 홀 센서로서 설계된다. 자석(14)은, 특히 슬라이드 링(4)에 직접 연결되거나(도 4 참조), 슬라이드 링(4)과 함께 축 방향으로 이동하고 자석(14)을 운반하는 중간 구성요소(15)를 통해 연결된다(도 1 내지 3 참조).
바람직하게, 자석(14) 또는 중간 구성요소(15)는 정지면(11) 상에 축 방향으로 지지된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서는, 중간 구성요소(15)는 스프링 소자(16)에 의해 정지면(11)에 대해 탄성적으로 지지된다. 대안으로, 중간 구성요소(15)와 슬라이드 링(4)의 견고한 연결을 고려할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는, 슬라이드 링(4)의 전체 원주에 걸쳐 원주 방향으로 연장되는 자석(14)이 제공되거나, 위치 검출의 기능을 손상시키지 않으면서 고정형 센서(13)에 대한 슬라이드 링(4)의 회전이 가능하도록 슬라이드 링(4)의 원주에 걸쳐 여러 자석(14)이 분포된다. 그러나 이는 필수 사항이 아니다.
밀봉면(5)을 가능한 한 평탄하게 가공할 수 있도록, 고정형 센서(13)는, 바람직하게 예를 들어 래칭 연결에 의해 탈착가능한 방식으로 하우징(9)에 연결된다. 이것은, 예를 들어, 특히 중간 구성요소(15) 및 변위가능한 방식으로 중간 구성요소(15)를 유지하는 슬라이딩 레일(17)과 함께, 하우징(9)으로부터 고정형 센서(13)를 제거할 수 있게 한다. 이어서, 예를 들어, 밀봉면(5)을 랩핑(lap)할 수 있다.
중간 구성요소(15)를 갖는 실시예의 경우에, 하우징(9)은, 특히 자신을 정지면(1) 상에서 지지하도록 또는 슬라이드 링(4)에 대한 중간 구성요소(15)의 견고한 부착을 용이하게 하도록 외부로부터 반경 방향으로 중간 구성요소(15)와 맞물리는 노치를 구비한다.
고정형 센서(13)는, 온도 센서(19)가 통합되는 센서 하우징(18)을 구비한다. 온도 센서(19)는, 채널(1)로부터 밀봉면(5)을 통해 전달되는, 채널(1)로 운반되는 유체의 누출 흐름의 온도를 검출하고, 검출된 온도는 누출 흐름의 크기에 의존하는데, 그 이유는 누출 흐름에서의 온도 센서(19) 또는 고정형 센서(13)의 구성이 누출 흐름이 증가함에 따라 누출 흐름과 고정형 센서(13) 또는 온도 센서(19) 간의 열 전달을 증가시키기 때문이다.
고정형 센서(19)는, 또한, 축 방향으로 슬라이드 링(4)의 위치를 검출하기 위해 자석(14)과 함께 위치 센서(20)를 형성한다.
위치 센서(20)는 홀 센서로서 설계되고, 온도 센서(19)는 또한 홀 센서에 의해 검출되는 측정 변수의 온도 의존성을 보상하도록 사용된다. 이를 위해, 제어 장치(21)가 센서 하우징(18)의 내부에 또는 외부에 제공될 수 있으며, 이러한 제어 장치는 위치 검출 및 특히 누출 흐름 검출을 제어한다.
1 채널 2 고정형 구성요소
3 회전형 구성요소 4 슬라이드 링
5 밀봉면 6 카운터면
7 누출측 8 물결형 스프링
9 하우징 10 O-링
11 정지면 12 돌출부
13 고정형 센서 14 자석
15 중간 구성요소 16 스프링 소자
17 슬라이딩 레일 18 센서 하우징
19 온도 센서 20 위치 센서
21 제어 장치

Claims (12)

  1. 환경으로부터 고정형 구성요소(2) 및 회전형 구성요소(3) 중 적어도 하나에서 연장되는 적어도 하나의 유체 전도 채널(1) 또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부로서,
    회전형 구성요소의 단부에 형성되는 카운터 링에 대하여 축 방향으로 밀봉 방식으로 지지되고, 전방 단부 밀봉면(5) 또는 상기 밀봉면(5)과 접하는 상기 카운터 링의 카운터면 상의 마모를 보상하도록 상기 밀봉면(5)과 함께 축 방향으로 이동가능하게 그리고 탄성적으로 상기 카운터 링에 대하여 지지되는 슬라이드 링(4)을 구비하고,
    상기 축 방향에서의 상기 슬라이드 링(4)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서(20)를 구비하는, 상기 기계적 밀봉부는,
    상기 밀봉면(5)에서의 상기 채널(1) 또는 공간의 반대측에 있는 누출측(7)에 온도 센서(19)가 제공되고, 상기 온도 센서는 상기 채널(1) 또는 공간으로부터 상기 밀봉면(5)을 통과하는 누출 흐름의 크기에 의존하는 온도를 적어도 간접적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서(20)는, 상기 슬라이드 링(4)에 고정되거나 상기 슬라이드 링(4)에 대하여 상기 축 방향으로 지지되고 상기 축 방향으로 상기 슬라이드 링(4)과 함께 이동하는 적어도 하나의 자석(14), 및 상기 슬라이드 링(4)의 외측에 반경 방향으로 위치하며 상기 축 방향에서의 상기 자석(14)의 위치를 검출하는 고정형 센서(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서(19)는 상기 고정형 센서(13)에 통합된 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정형 센서(13)는 상기 누출 흐름에 위치하는 센서 하우징(18)을 포함하고, 상기 센서 하우징 내에 또는 상기 센서 하우징 상에 상기 온도 센서(19)가 위치하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정형 센서(13)는 홀 센서로서 지정되고, 상기 고정형 센서(13)의 내부 또는 외부에 제어 장치(21)가 제공되며, 상기 제어 장치는, 출력 전압의 형태로 상기 홀 센서에 의해 생성되는 출력 값의 온도 의존성을 상기 온도 센서(19)에 의해 검출되는 온도 값의 함수로서 보상하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드 링(4)은, 상기 축 방향으로 이동할 수 있도록 하우징(9)에 장착되고 상기 하우징에 대하여 탄성적으로 지지되며, 상기 하우징(9)은 상기 슬라이드 링(4)을 원주 방향으로 둘러싸고, 상기 고정형 센서(13)는 상기 하우징(9)의 외측에 부착된 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드 링(4)은 상기 밀봉면(5)을 형성하는 단부면을 갖는 중공 원통형 탄소 링을 포함하거나 상기 중공 원통형 탄소 링으로 형성된 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 슬라이드 링(4)은 상기 밀봉면(5)을 형성하는 단부면을 갖는 중공 원통형 탄소 링을 포함하거나 상기 중공 원통형 탄소 링으로 형성된 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
  9. 제1항에 따라 설계된 기계적 밀봉부의 마모를 감시하는 방법으로서,
    상기 축 방향에서의 상기 슬라이드 링(4)의 위치는 상기 위치 센서(20)에 의해 검출되고, 상기 온도 센서(19)에 의해 온도가 검출되며, 상기 온도는 상기 채널(1) 또는 공간으로부터 상기 밀봉면(5)을 통과하는 누출 흐름의 크기에 의존하고, 상기 기계적 밀봉부의 마모 상태는 상기 위치와 상기 온도의 검출 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 센서(20)는, 상기 슬라이드 링(4)에 고정되거나 상기 슬라이드 링(4)에 대하여 상기 축 방향으로 지지되고 상기 축 방향으로 상기 슬라이드 링(4)과 함께 이동하는 적어도 하나의 자석(14), 및 상기 슬라이드 링(4)의 외측에 반경 방향으로 위치하며 상기 축 방향에서의 상기 자석(14)의 위치를 검출하는 고정형 센서(13)를 포함하고, 상기 고정형 센서(13)는 홀 센서로서 지정되며, 상기 온도 센서(19)에 의해 검출된 온도 값을 사용하여 출력 전압의 형태로 상기 홀 센서에 의해 생성되는 출력 값의 온도 의존성을 보상하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 누출 흐름은 규칙적인 동작으로 상기 채널(1) 또는 공간을 통과하는 상기 유체의 일부에 의해 전적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기계적 밀봉부의 마모는, 상기 기계적 밀봉부의 규칙적인 동작 동안 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017218711A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Christian Maier GmbH & Co. KG Gleitringdichtung zur Abdichtung eines ein Fluid führenden Kanals und/oder Raumes und Verfahren zum Überwachen des Verschleißes einer Gleitringdichtung
DE102018215736A1 (de) * 2018-09-17 2020-03-19 Christian Maier GmbH & Co. KG Gleitringdichtung und Drehdurchführung mit Gleitringdichtung
CA3115274A1 (en) 2018-10-08 2020-04-16 John Crane Uk Limited Mechanical seal with sensor
DE102018125969A1 (de) 2018-10-18 2020-04-23 Herborner Pumpentechnik Gmbh & Co Kg Gleitringdichtungsvorrichtung mit Mikrosystem, Pumpenvorrichtung hiermit und Verfahren zu deren Betrieb
GB2580451B (en) * 2019-01-10 2021-12-01 Crane John Uk Ltd Mechanical seal with sensor
CN110296829A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 清华大学 一种高压高速往复密封实验测试平台
CN110864897A (zh) * 2019-12-16 2020-03-06 南方电网科学研究院有限责任公司 一种真型密封圈的老化试验系统
CN111678690B (zh) * 2020-06-18 2022-03-18 天津博益气动股份有限公司 密封胶圈最小封堵力测量工装及测量方法
CN113091590A (zh) * 2021-04-19 2021-07-09 清华大学 一种干气密封气膜厚度测量装置和方法
DE102022129880A1 (de) 2022-11-11 2024-05-16 Christian Maier GmbH & Co. KG, Maschinenfabrik Drehdurchführung mit einer Gleitringdichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3426539A1 (de) 1983-07-20 1985-01-31 Crane Packing Ltd., Slough, Buckinghamshire Mechanische gleitringdichtungen
JP2001193844A (ja) 2000-01-06 2001-07-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転機械のフローティングシール装置
US20140355644A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Purdue Research Foundation Wireless Sensor for Rotating Elements
US20180038488A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Michael T. MATHEIDAS Device and Method for Controlling Rotating Equipment Seal Without Buffer Support Equipment
JP2020537735A (ja) 2017-10-19 2020-12-24 クリスティアン・マイヤー・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー 流体案内通路および／または空間を封止するための機械的シール、ならびに機械的シールの摩耗を監視するための方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5537875Y2 (ko) * 1975-06-24 1980-09-04
JPS59138257U (ja) * 1983-03-07 1984-09-14 自動車機器技術研究組合 ホ−ル素子の温度補償回路
JPH04327069A (ja) * 1991-04-26 1992-11-16 Hitachi Ltd 軸封装置の摩耗量検出装置
JP2681725B2 (ja) 1992-04-15 1997-11-26 株式会社タンケンシールセーコウ メカニカルシールの挙動監視装置
DK172996B1 (da) * 1997-05-27 1999-11-01 Apv Fluid Handling Horsens As Centrifugalpumpe med akseltætning
DE19724308A1 (de) 1997-06-09 1998-12-10 Burgmann Dichtungswerk Feodor Diagnosesystem für Gleitringdichtung
DE102006008463A1 (de) * 2006-02-17 2007-08-23 Kaco Gmbh + Co. Kg Prüfvorrichtung zur Erfassung der Dampfemission an wenigstens einer Leckagestelle, vorzugsweise bei Gleitringdichtungen, insbesondere im automotiven Bereich
DE202007001223U1 (de) 2007-01-22 2007-05-03 Burgmann Industries Gmbh & Co. Kg Gleitringdichtung mit Überwachungsfunktion
CN103791095B (zh) * 2014-03-06 2016-05-18 重庆广播电视大学 自动预紧的机械密封总成
KR101648642B1 (ko) * 2014-03-27 2016-08-23 이희장 누출 감지 기능을 구비한 밀폐 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3426539A1 (de) 1983-07-20 1985-01-31 Crane Packing Ltd., Slough, Buckinghamshire Mechanische gleitringdichtungen
JP2001193844A (ja) 2000-01-06 2001-07-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転機械のフローティングシール装置
US20140355644A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Purdue Research Foundation Wireless Sensor for Rotating Elements
US20180038488A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Michael T. MATHEIDAS Device and Method for Controlling Rotating Equipment Seal Without Buffer Support Equipment
JP2020537735A (ja) 2017-10-19 2020-12-24 クリスティアン・マイヤー・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー 流体案内通路および／または空間を封止するための機械的シール、ならびに機械的シールの摩耗を監視するための方法

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