NO173891B

NO173891B - TURNING DANGER DEPENDENT SLIDING SEAL

Info

Publication number: NO173891B
Application number: NO90900924A
Authority: NO
Inventors: Gustav Maser; Karl-Heinz Victor
Original assignee: Pacific Wietz Gmbh & Co Kg
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1993-11-08
Also published as: NO900924D0; NO900924L; DE59000904D1; PT93282B; FI901036A0; ATE86016T1; FI93894C; PT93282A; DK0385138T3; NO173891C; DE3906412A1; EP0385138B1; EP0385138A1; GR3007291T3; ES2039970T3; DE8913206U1; FI93894B

Abstract

A mechanical seal, independent of the direction of rotation, for a shaft duct having a sliding ring (2) rotating with the shaft, an opposing ring (3), fixed to the housing, a driver ring (4) and a spring arrangement (5) between the driver ring (4) and the sliding ring (2). The driver ring (4) can be fixed on the shaft (1). The spring arrangement (5) presses the mechanical seal (2) against the opposing ring (3) with a lubricant film between them. The spring arrangement (5) has positively locking elements (8) which interact in a driving manner with positively locking opposing elements (9) on the opposing ring (3) and on the mechanical seal (2). The spring arrangement (5) consists of at least one sprung corrugated ring with corrugation peaks (10) and corrugation troughs (11), which surrounds the shaft (1) and has positively locking elements (8) which project from the ring surface and are distributed evenly around the circumference. These positively locking elements (8) engage in positively locking recesses (9) on the opposing ring (3) and on the mechanical seal (2). <IMAGE>

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en dreieretningsuavhengig glideringtetning for en akseIgjennomføring, omfattende en medbringerring som kan festes på en aksel, en glidering som roterer med akselen, en anleggsring festet til et hus som akselen løper inn i, og en fjæranordning som mellom medbringerringen og glideringen omgir akselen og trykker glideringen mot anleggsringen under mellomkomst av et glidemiddelsjikt, samt i det minste omfatter en fjærende bølgeformet ring. The present invention relates to a slip ring seal independent of the direction of rotation for a shaft bushing, comprising a carrier ring which can be attached to a shaft, a slip ring which rotates with the shaft, a bearing ring attached to a housing into which the shaft runs, and a spring device which, between the carrier ring and the slip ring, surrounds the shaft and presses the sliding ring against the abutment ring with the intervention of a lubricant layer, and at least comprises a springy wave-shaped ring.

I den kjente glideringtetningsteknikk som foreliggende oppfinnelse utgår fra, utgjøres fjæranordningen av en skruefjær som i passe avstand omgir akslen, og hvis ender er utformet som inngrepselementer som ligger an mot anleggslagre som danner korresponderende inngrepselementer på henholdsvis glideringen og medbringerringen. Denne løsning er ikke uten ulemper. Siden skruefjærviklingenes tverrdimensjon forandrer seg avhengig av det overførte dreiemoment og dreieretningen, vil det oppstå utilsiktede endringer i de fjærkrefter som virker i aksial retning på glideringen. Fjærings-karakteristikken er dermed ikke entydig bestemt. I forhold til den beskrevne, og andre, konstruksjoner av glideringtetninger, skal særlig følgende nevnes: I alle foreliggende og omtalte glideringtetninger dannes det, mellom den stasjonære anleggsring anordnet i huset og glideringen, som består av et egnet tetningsmaterial, en tetningsspalte i hvilken det befinner seg et glidemiddelsjikt. Glidemiddelsjiktet i denne tetningsspalten kan like gjerne bestå av av et gassformig som av et flytende glidemiddel. Avhengig av friksjonsforholdene oppstår det omkretsrettede krefter av forskjellig størrelse, og størrelsen kan variere over tid. For å overføre de omkretsrettede krefter anordnes det forbindelsesstykker for overføring av dreiemoment mellom glideringen og medbringerringen. I den innledningsvis beskrevne utførelsesform danner de samhørende inngrepselementer, på henholdsvis medbringerringen og glideringen, forbin-de ls es stykkene for overføring av dreiemoment. Forøvrig er det behov for å utligne såvel maskinbetingede avvik for akslen som aksiale og radiale svingninger i akslen. Også av denne grunn er fjæranordningen mellom medbringerringen og glideringen nødvendig. Om en glideringtetning skal fungere ordentlig, er særlig avhengig av om glideringen er anordnet slik at den i enhver driftssituasjon er fritt bevegelig og elastisk fjærende i forhold til akslen og medbringerringen. Bare når disse betingelser er oppfylt kan man være sikker på at kontakten med glidemiddelsjiktet er elastisk fjærende og usjenert, og at kreftene opptas av glidemiddelfilmen. Fjæranordningens fjæringskarakteristikk kan derved ikke forandre seg ukontrollert, slik den gjør når det benyttes en skruefjær på den innledningvis beskrevne måte. Forøvrig er det en ulempe at skruefjæren er forholdsvis lang. In the known sliding ring sealing technique from which the present invention is based, the spring device is made up of a coil spring which surrounds the shaft at a suitable distance, and whose ends are designed as engaging elements that rest against bearing bearings which form corresponding engaging elements on the sliding ring and the driver ring, respectively. This solution is not without disadvantages. Since the transverse dimension of the coil spring windings changes depending on the transmitted torque and the direction of rotation, there will be unintended changes in the spring forces acting in the axial direction on the slip ring. The suspension characteristic is thus not unambiguously determined. In relation to the described, and other, constructions of sliding ring seals, the following must be mentioned in particular: In all present and discussed sliding ring seals, a sealing gap is formed between the stationary mounting ring arranged in the housing and the sliding ring, which consists of a suitable sealing material, in which it is located itself a lubricant layer. The lubricant layer in this sealing gap can just as well consist of a gaseous as of a liquid lubricant. Depending on the friction conditions, circumferential forces of different sizes arise, and the size can vary over time. In order to transfer the circumferential forces, connecting pieces are arranged for the transfer of torque between the slip ring and the driver ring. In the embodiment described at the outset, the matching engagement elements form, respectively on the driver ring and the slip ring, the pieces are connected for the transmission of torque. Furthermore, there is a need to compensate for machine-related deviations for the shaft as well as axial and radial oscillations in the shaft. Also for this reason, the spring device between the driver ring and the sliding ring is necessary. Whether a slip ring seal is to function properly depends in particular on whether the slip ring is arranged so that in any operating situation it is freely movable and elastically springy in relation to the shaft and the driver ring. Only when these conditions are met can one be sure that the contact with the lubricant layer is elastically springy and unobtrusive, and that the forces are absorbed by the lubricant film. The suspension characteristic of the spring device cannot thereby change uncontrollably, as it does when a coil spring is used in the manner described at the outset. Otherwise, it is a disadvantage that the coil spring is relatively long.

Et formål for oppfinnelsen er å videreutvikle en glideringtetning av den innledningsvis beskrevne art, således at tetnings-anordningen under alle driftsbetingelser har en bestemt fjæringskarakteristikk som ikke endrer seg ved forskjellige dreiemomenter og dreieretninger. One purpose of the invention is to further develop a sliding ring seal of the type described at the outset, so that the sealing device under all operating conditions has a specific springing characteristic which does not change with different torques and directions of rotation.

Dette oppnås med en fjæranordning som i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av de etterfølgende patentkrav 1 og 4. This is achieved with a spring device which, according to the invention, is characterized by the features that appear in subsequent patent claims 1 and 4.

Fjæranordningen kan således bestå av en enkelt bølgeformet ring, som sett fra dens ene side, har tre likedanne bølgetopper og tre likedanne bølgedaler som i utstrekning har samme lengde, og som på hver side er anordnet med tre inngrepselementer på det høyeste sted på hver sin bølgetopp. Fjæranordningen kan imidlertid også bygges opp av to like, bølgeformede ringer som settes sammen i motfase og på sine ytre overflater oppviser inngrepselementer anordnet på bølgetoppene. Dessuten anbefales det videre å benytte bølgeformede ringer som hver oppviser tre likedanne bølgetopper og tre likedanne bølgedaler som på de to ringer er innbyrdes motstående når ringene er satt sammen i motfase. Inngrepselementene kan være festet til den bølgeformede ring eller de bølgeformede ringer f.eks. ved sveising, men det er også mulig å danne inngrepselementene av selve ringen eller ringene. The spring device can thus consist of a single wave-shaped ring, which, seen from one side, has three identical wave crests and three identical wave valleys which extend to the same length, and which are arranged on each side with three engagement elements at the highest point on each respective wave crest . However, the spring device can also be made up of two identical, wave-shaped rings which are put together in opposite phase and on their outer surfaces exhibit engagement elements arranged on the wave peaks. In addition, it is further recommended to use wave-shaped rings which each exhibit three identical wave crests and three identical wave valleys, which on the two rings are mutually opposite when the rings are put together in opposite phase. The engagement elements can be attached to the wave-shaped ring or the wave-shaped rings, e.g. by welding, but it is also possible to form the engagement elements from the ring or rings themselves.

I det følgende skal den foreliggende oppfinnelse beskrives nærmere under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser utførelses-eksempler av oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 viser en tetningsanordning i henhold til oppfinnelsen, In the following, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings, which show embodiments of the invention, and where: Fig. 1 shows a sealing device according to the invention,

sett vinkelrett på akslen og delvis i snitt, seen perpendicular to the axis and partly in section,

Fig. 2 viser den bølgeformede ring i anordningen i fig. 1, Fig. 2 shows the wave-shaped ring in the device in fig. 1,

Fig. 3 viser bølgeformen til den bølgeforemede ring i fig. 2, Fig. 4 viser en annen utførelsesform av en glideringtetning i henhold til oppfinnelsen, sett på tilsvarende måte som den i fig. 1, Fig. 5 viser fjæranordningen i fig. 4, som består av to Fig. 3 shows the waveform of the wave-shaped ring in fig. 2, Fig. 4 shows another embodiment of a sliding ring seal according to the invention, seen in a similar way to that in fig. 1, Fig. 5 shows the spring device in fig. 4, which consists of two

bølgeformede ringer satt sammen i motfase, og wave-shaped rings assembled in antiphase, and

Fig. 6 viser bølgeformen til fjæranordningen i fig. 5. Fig. 6 shows the waveform of the spring device in fig. 5.

De glideringtetninger som er vist i figurene er dreieretnings-uavhengige og beregnet for akselgjennomføring. En glideringtetning består således av en glidering 2 som roterer med akselen 1 og en anleggsring 3 festet til huset, som ikke er tegnet inn i figurene. Glideringen 2 er tilordnet en medbringerring 4, og en fjæranordning er anbragt for å virke mellom medbringerringen 4 og glideringen 2. Medbringerringen 4 er fastgjort til akselen 1 ved hjelp av en settskrue 6. Fjæranordningen 5 trykker glideringen 2 mot anleggsringen 3 via et mellomliggende sjikt av glidemiddel 7. Fjæranordningen 5 oppviser inngrepselementer 8 som er i medbrin-gende inngrep med korresponderende inngrepsutsparinger 9 i henholdsvis medbringerringen 4 og glideringen 2. Dette er gjort i den hensikt å overføre dreiemoment, slik det innledningsvis er beskrevet. Ved å sammenholde figurene 1-3, fremgår det at fjæranordningen 5 består av en fjærende bølgeformet ring som omgir akselen 1 og som har bølgetopper 10 og bølgedaler 11, samt oppviser utstående inngrepselementer 8 på ringens flate. Disse inngrepselementer 8 griper inn i inngrepsutsparingene 9 i medbringerringen 4, såvel som i glideringen 2. Hvordan bølgingen 10, 11 forløper og hvor inngrepselementene 8 er anordnet, går særlig godt frem av fig. 3, som viser bølgeformen over 360° av den bølgeformede ring 5, gjengitt lineært. Sett fra dens ene side, har The sliding ring seals shown in the figures are independent of the direction of rotation and intended for shaft penetration. A sliding ring seal thus consists of a sliding ring 2 which rotates with the shaft 1 and a contact ring 3 attached to the housing, which is not drawn in the figures. The slide ring 2 is assigned to a follower ring 4, and a spring device is placed to act between the follower ring 4 and the slide ring 2. The follower ring 4 is attached to the shaft 1 by means of a set screw 6. The spring device 5 presses the slide ring 2 against the abutment ring 3 via an intermediate layer of lubricant 7. The spring device 5 has engagement elements 8 which are in driving engagement with corresponding engagement recesses 9 in the driving ring 4 and the sliding ring 2, respectively. This is done with the intention of transmitting torque, as described in the introduction. By comparing figures 1-3, it appears that the spring device 5 consists of a springy wave-shaped ring which surrounds the shaft 1 and which has wave crests 10 and wave valleys 11, and exhibits protruding engagement elements 8 on the surface of the ring. These engagement elements 8 engage in the engagement recesses 9 in the driver ring 4, as well as in the sliding ring 2. How the undulations 10, 11 proceed and where the engagement elements 8 are arranged, can be seen particularly well from fig. 3, showing the waveform over 360° of the wave-shaped ring 5, rendered linearly. Seen from its one side, has

den utførelse av den bølgeformede ring 5 som er vist i figurene 1 the embodiment of the wave-shaped ring 5 shown in figures 1

- 3, tre likedanne bølgetopper 10 og tre likedanne bølgedaler 11 som har samme lengde. På hver side er det anordnet tre inngrepselementer 8 på henholdsvis de høyeste og laveste steder av ringens bølgeform, slik det særlig går frem av fig. 3. Dreiemomentoverføringen som i henhold til oppfinnelsen oppnås, kan således finne sted fullstendig uten friksjon. - 3, three identical wave crests 10 and three identical wave valleys 11 which have the same length. On each side, three engagement elements 8 are arranged at the highest and lowest points of the ring's waveform, respectively, as can be seen in particular from fig. 3. The torque transmission which is achieved according to the invention can thus take place completely without friction.

I utførelsesformene i henhold til figurene 4-6 består fjæranordningen 5 av av to like, bølgeformede ringer 5a,5b som er satt sammen i motfase og på sine ytre overflater oppviser inngrepselementer 8 anordnet på bølgetoppene 10, som det særlig fremgår av bølgeformen vist i fig. 6. De to bølgeformede ringer 5a,5b er innbyrdes forbundet med sine respektive bølgedaler 11 liggende mot hverandre. Også i dette tilfelle er ringene forsynt med tre bølgetopper 10 og tre bølgedaler 11. Inngrepselementene 8 er festet til de bølgeformede ringer 5,5a,5b, f.eks. ved sveising. De kan imidlertid også i stedet være utformet i ett med de bølge-formede ringer 5,5a,5b. In the embodiments according to Figures 4-6, the spring device 5 consists of two equal, wave-shaped rings 5a, 5b which are assembled in opposite phase and on their outer surfaces exhibit engagement elements 8 arranged on the wave crests 10, as is particularly clear from the waveform shown in Fig . 6. The two wave-shaped rings 5a, 5b are interconnected with their respective wave valleys 11 lying opposite each other. Also in this case, the rings are provided with three wave crests 10 and three wave valleys 11. The engagement elements 8 are attached to the wave-shaped rings 5,5a,5b, e.g. when welding. However, they can also instead be designed in one with the wave-shaped rings 5,5a,5b.

Claims

1. A sliding ring seal independent of the direction of rotation for a shaft through-hole, and comprising: - a driver ring (4) which can be attached to a shaft (1), - a sliding ring (2) which rotates with the shaft, - an abutment ring (3) attached to a housing into which the shaft runs, and - a spring device (5) which, between the drive ring and the slip ring, surrounds the shaft and presses the slip ring (2) against the contact ring (3) with the intervention of a lubricant layer (7), and at least includes a springy wave-shaped ring , characterized in that the spring device (5) consists of a single wave-shaped ring which has three wave crests (10) and three wave valleys (11) with uniform geometry, and that a total of six engagement elements (8) that protrude from the wave-shaped ring surfaces are arranged on the ring surfaces convex top points to engage complementary engagement recesses (9) in the driver ring (4), as well as in the slide ring (2).

2. Slip ring seal according to claim 1, characterized in that the engagement elements (8) are attached to the wave-shaped ring (5).

3. Slip ring seal according to claim 1, characterized in that the engagement elements (8) are formed by the wave-shaped ring (5).

4. Direction-independent sliding ring seal for a shaft penetration, and which comprises: - a driver ring (4) which can be attached to a shaft (1), - a sliding ring (2) which rotates with the shaft, - a contact ring (3) attached to a housing into which the shaft runs, and - a spring device (5) which, between the drive ring and the slip ring, surrounds the shaft and presses the slip ring (2) against the contact ring (3) with the intervention of a lubricant layer (7), and at least includes a springy wave-shaped ring , characterized in that the spring device (5) consists of two identical, wave-shaped rings (5a, 5b) which both have three wave crests (10) and three wave troughs (11) with uniform geometry and are connected to each other in opposite phase at the convex peak points of one surface of each ring, and that a total of six engagement elements (8) projecting from the outer ring surfaces of the spring device are arranged on the convex top points of these ring surfaces to engage in complementary engagement recesses (9) in the driver ring (4), as well as in the sliding ring ( 2).

5. Slip ring seal according to claim 4, characterized in that the engagement elements (8) are attached to the wave-shaped rings (5a, 5b).

6. Slip ring seal according to claim 4, characterized in that the engagement elements (8) are formed by the wave-shaped rings (5a, 5b).