WO2011131327A1 - Gleitringdichtung mit einem druckring mit zwei separaten dichtelementen - Google Patents
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- WO2011131327A1 WO2011131327A1 PCT/EP2011/001954 EP2011001954W WO2011131327A1 WO 2011131327 A1 WO2011131327 A1 WO 2011131327A1 EP 2011001954 W EP2011001954 W EP 2011001954W WO 2011131327 A1 WO2011131327 A1 WO 2011131327A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/38—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member sealed by a packing
Definitions
- the invention relates to a mechanical seal, comprising a rotating mating ring and a stationary sliding ring, wherein the mating ring and the sliding ring each have abutting sealing surfaces, wherein the sealing surface of the mating ring of the sealing surface of the sliding ring is opposite, wherein the sliding ring is pressed by a pressure ring against the mating ring, wherein the pressure ring is supported by a spring element against a first housing wall and wherein between the pressure ring and a second housing wall and between the pressure ring and the sliding ring a
- Realized sealing device which comprises a single sealing element.
- CONFIRMATION COPY Sealing element is at the same time on the pressure ring, on the sliding ring and on the second housing wall.
- turbomachinery such as compressors and gas turbines
- the invention is therefore based on the object, such a mechanical seal of the type mentioned in such a way and further that they also at varying and different speeds, pressures and
- the aforementioned mechanical seal is characterized in that the sealing device two decoupled from each other and separate
- the sliding ring shows surprisingly equally flexibility and stability with regard to its movement behavior even with greatly varying loads in terms of pressure, speed and temperature to the same extent.
- a second sealing element could rest exclusively on the pressure ring and on the second housing wall. In this way, a reliable seal between the radially opposite boundary surfaces of the pressure ring and the housing can be achieved.
- the first sealing element could be made of an elastomer.
- Elastomer is usually sufficiently soft and can therefore seal very reliably between the axially opposite interfaces of the sliding ring and the pressure ring.
- the second sealing element could be made of polytetrafluoroethylene (PTFE). This material advantageously does not adhere to the second housing wall and gives the pressure ring a certain mobility relative to the housing.
- the second sealing element could be at least partially configured in cross-section egg-shaped. This allows the second sealing element a
- a U-shape requires two projecting legs, the each against the pressure ring and the second housing wall below
- the mechanical seal described here is particularly suitable for use in turbomachinery, such as compressors and
- Gas turbines as this ensures reliable operation and reliability even at varying and different speeds, pressures and temperatures.
- the mechanical seal described here seals a gas or a mixture of a gas and a liquid, the sealing surfaces being gas-lubricated between the sliding ring and the counter ring.
- FIG. 2 is a sectional view of a mechanical seal according to the invention, wherein the pressure ring two separate, from each other
- decoupled sealing elements are assigned.
- Fig. 1 shows a mechanical seal of the prior art.
- the mechanical seal shown in Fig. 1 comprises a rotating mating ring 1 and a stationary seal ring 2, wherein the mating ring 1 and the sliding ring 2 each having adjacent sealing surfaces 1 a, 2 a, wherein the
- Spring element 2c is supported against a first housing wall 6a and wherein between the pressure ring 2b and a second housing wall 6b and between the pressure ring 2b and the seal ring 2, a sealing device 2d is provided.
- the rotating mating ring 1 is assigned to a rotating shaft 5 fixed and rotates with this.
- the stationary seal ring 2 is arranged loosely centered in a housing 6. In this case, a sealing gap 7 is formed between the sealing surfaces 1a, 2a.
- FIG. 2 shows a mechanical seal according to the invention, which comprises a rotating mating ring 1 and a stationary seal ring 2, wherein the mating ring 1 and the sliding ring 2 each have adjacent sealing surfaces 1a, 2a, wherein the sealing surface 1a of the mating ring 1 of the sealing surface 2a of the sliding ring is axially opposite, wherein the sliding ring 2 is pressed axially against the counter-ring 1 by a pressure ring 2b, wherein the pressure ring 2b by means of a spring element 2c axially against a first housing wall 6a is supported and wherein between the pressure ring 2b and a second housing wall 6b and between the pressure ring 2b and the seal ring 2, a sealing device 2d, 2e is provided, wherein the sealing means 2d, 2e two mutually decoupled and separate sealing elements 2d, 2e.
- a first sealing element 2e rests exclusively on the sliding ring 2 and on the pressure ring 2b.
- a second sealing element 2d rests exclusively on the pressure ring 2b and on the second housing wall 6b.
- the first sealing element 2e is made of an elastomer.
- Sealing element 2e is located in a groove 2f of the pressure ring 2b, which faces the sliding ring 2 axially.
- the first sealing element 2e is configured as an O-ring.
- the second sealing element 2d is made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the second sealing element 2d is at least partially configured in cross-section U-shaped. Here, a V-shaped configuration is conceivable. It surrounds the pressure ring 2b circumferentially and lies in a peripheral circumferential annular groove 2g.
- the counter ring 1 is made of metal and has a diameter
- the sliding ring 2 is made of a carbon material.
- the rotating mating ring 1 is assigned to a rotating shaft 5 fixed and rotates with this.
- the stationary seal ring 2 is arranged loosely centered in a housing 6. In this case, a sealing gap 7 is formed between the sealing surfaces 1a, 2a.
Landscapes
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Abstract
Eine Gleitringdichtung, umfassend einen rotierenden Gegenring (1) und einen stationären Gleitring (2), wobei der Gegenring (1) und der Gleitring (2) jeweils aneinander liegende Dichtflächen (1a, 2a) aufweisen, wobei die Dichtfläche (1a) des Gegenrings (1) der Dichtfläche (2a) des Gleitrings (2) gegenüberliegt, wobei der Gleitring (2) durch einen Druckring (2b) gegen den Gegenring (1) gepresst ist, wobei sich der Druckring (2b) mittels eines Federelements (2c) gegen eine erste Gehäusewand (6a) abstützt und wobei zwischen dem Druckring (2b) und einer zweiten Gehäusewand (6b) sowie zwischen dem Druckring (2b) und dem Gleitring (2) eine Dichteinrichtung (2d, 2e) vorgesehen ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass diese auch bei variierenden und unterschiedlichen Drehzahlen, Drücken und Temperaturen eine zuverlässige Funktion und Betriebssicherheit gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (2d, 2e) zwei voneinander entkoppelte und separate Dichtelemente (2d, 2e) aufweist.
Description
Gleitringdichtung mit einem Druckring mit zwei separaten Dichtelementen
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, umfassend einen rotierenden Gegenring und einen stationären Gleitring, wobei der Gegenring und der Gleitring jeweils aneinander liegende Dichtflächen aufweisen, wobei die Dichtfläche des Gegenrings der Dichtfläche des Gleitrings gegenüberliegt, wobei der Gleitring durch einen Druckring gegen den Gegenring gepresst ist, wobei sich der Druckring mittels eines Federelements gegen eine erste Gehäusewand abstützt und wobei zwischen dem Druckring und einer zweiten Gehäusewand sowie zwischen dem Druckring und dem Gleitring eine
Dichteinrichtung vorgesehen ist.
Stand der Technik Gleitringdichtungen der eingangs genannten Art sind aus der EP 1 209 386 A1 bereits bekannt.
Aus der EP 1 209 386 A1 ist bekannt, einen der Dichtfläche des Gleitrings zugewandten Raum gegen einen gehäuseseitigen Raum abzudichten, in welchem der Druckring angeordnet ist. Die Abdichtung wird durch eine
Dichteinrichtung realisiert, welche ein einziges Dichtelement umfasst. Das
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Dichtelement liegt zugleich am Druckring, am Gleitring und an der zweiten Gehäusewandung an.
Bei der bekannten Gleitringdichtung ist nachteilig, dass das Dichtelement die Bewegungsfreiheit des Gleitrings einschränkt. Hierbei kann es insbesondere zu einem„Stick-Slip-Verhalten" kommen.
Insbesondere bei der Verwendung von Gleitringdichtungen in Turbomaschinen, beispielsweise Kompressoren und Gasturbinen, mit stark variierenden
Betriebsbedingungen hinsichtlich Druck, Drehzahl und Temperatur bestehen jedoch sehr hohe Anforderungen an Funktion und Betriebssicherheit der Gleitringdichtungen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass diese auch bei variierenden und unterschiedlichen Drehzahlen, Drücken und
Temperaturen eine zuverlässige Funktion und Betriebssicherheit gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Danach ist die eingangs genannte Gleitringdichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung zwei voneinander entkoppelte und separate
Dichtelemente aufweist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass zwei voneinander entkoppelte und getrennte Dichtelemente unterschiedliche Dichtaufgaben durch
unterschiedliche Werkstoffauswahl in optimaler Weise erfüllen können. Dabei ist insbesondere erkannt worden, dass die Dichtelemente hinsichtlich ihrer
Elastizitätseigenschaften und morphologischen Eigenschaften unabhängig voneinander an ihre jeweilige Einbausituation angepasst werden können.
Hierdurch zeigt der Gleitring auch bei stark variierenden Belastungen in Bezug auf Druck, Drehzahl und Temperatur überraschend in gleichem Maße sowohl Flexibilität als auch Stabilität im Hinblick auf sein Bewegungsverhalten.
Dadurch wird auch bei stark variierenden Betriebsbedingungen eine optimale Geometrie des Dichtspalts aufrecht erhalten.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Vor diesem Hintergrund könnte ein erstes Dichtelement ausschließlich am Gleitring und am Druckring anliegen. Hierdurch kann eine zuverlässige
Abdichtung zwischen den sich axial gegenüberliegenden Grenzflächen des Gleitrings und des Druckrings erzielt werden.
Ein zweites Dichtelement könnte ausschließlich am Druckring und an der zweiten Gehäusewand anliegen. Hierdurch kann eine zuverlässige Abdichtung zwischen den sich radial gegenüberliegenden Grenzflächen des Druckrings und des Gehäuses erzielt werden.
Das erste Dichtelement könnte aus einem Elastomer gefertigt sein. Ein
Elastomer ist üblicherweise hinreichend weich und kann daher sehr zuverlässig zwischen den sich axial gegenüberliegenden Grenzflächen des Gleitrings und des Druckrings abdichten.
Das zweite Dichtelement könnte aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt sein. Dieser Werkstoff haftet vorteilhaft nicht an der zweiten Gehäusewand an und verleiht dem Druckring eine gewisse Beweglichkeit relativ zum Gehäuse. Das zweite Dichtelement könnte zumindest bereichsweise im Querschnitt eiförmig ausgestaltet sein. Hierdurch kann das zweite Dichtelement eine
Spreizwirkung entfalten. Eine U-Form bedingt zwei abragende Schenkel, die
sich jeweils gegen den Druckring und die zweite Gehäusewand unter
Anpressdruck anlegen können.
Die hier beschriebene Gleitringdichtung eignet sich in besonderer Weise zur Verwendung in Turbomaschinen, beispielsweise Kompressoren und
Gasturbinen, da diese auch bei variierenden und unterschiedlichen Drehzahlen, Drücken und Temperaturen eine zuverlässige Funktion und Betriebssicherheit gewährleistet. Die hier beschriebene Gleitringdichtung dichtet ein Gas oder ein Gemisch aus einem Gas und einer Flüssigkeit ab, wobei die Dichtflächen zwischen Gleitring und Gegenring gasgeschmiert sind.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende
Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung an Hand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Gleitringdichtung des Stands der
Technik, bei welcher dem Druckring ein einziges Dichtelement zugeordnet ist, und
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Gleitringdichtung gemäß der Erfindung, bei welcher dem Druckring zwei separate, voneinander
entkoppelte Dichtelemente zugeordnet sind.
Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Gleitringdichtung des Stands der Technik.
Die in Fig. 1 gezeigte Gleitringdichtung umfasst einen rotierenden Gegenring 1 und einen stationären Gleitring 2, wobei der Gegenring 1 und der Gleitring 2 jeweils aneinander liegende Dichtflächen 1a, 2a aufweisen, wobei die
Dichtfläche 1a des Gegenrings 1 der Dichtfläche 2a des Gleitrings 2
gegenüberliegt, wobei der Gleitring 2 durch einen Druckring 2b gegen den Gegenring 1 gepresst ist, wobei sich der Druckring 2b mittels eines
Federelements 2c gegen eine erste Gehäusewand 6a abstützt und wobei zwischen dem Druckring 2b und einer zweiten Gehäusewand 6b sowie zwischen dem Druckring 2b und dem Gleitring 2 eine Dichteinrichtung 2d vorgesehen ist. Der rotierende Gegenring 1 ist einer drehenden Welle 5 fest zugeordnet und rotiert mit dieser. Der stationäre Gleitring 2 ist in einem Gehäuse 6 lose zentriert angeordnet. Hierbei wird ein Dichtspalt 7 zwischen den Dichtflächen 1a, 2a ausgebildet. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung, welche einen rotierenden Gegenring 1 und einen stationären Gleitring 2 umfasst, wobei der Gegenring 1 und der Gleitring 2 jeweils aneinander liegende Dichtflächen 1a, 2a aufweisen, wobei die Dichtfläche 1a des Gegenrings 1 der Dichtfläche 2a des Gleitrings 2 axial gegenüberliegt, wobei der Gleitring 2 durch einen Druckring 2b axial gegen den Gegenring 1 gepresst ist, wobei sich der Druckring 2b mittels eines Federelements 2c axial gegen eine erste Gehäusewand 6a abstützt und wobei
zwischen dem Druckring 2b und einer zweiten Gehäusewand 6b sowie zwischen dem Druckring 2b und dem Gleitring 2 eine Dichteinrichtung 2d, 2e vorgesehen ist, wobei die Dichteinrichtung 2d, 2e zwei voneinander entkoppelte und separate Dichtelemente 2d, 2e aufweist.
Ein erstes Dichtelement 2e liegt ausschließlich am Gleitring 2 und am Druckring 2b an. Ein zweites Dichtelement 2d liegt ausschließlich am Druckring 2b und an der zweiten Gehäusewand 6b an.
Das erste Dichtelement 2e ist aus einem Elastomer gefertigt. Das erste
Dichtelement 2e befindet sich in einer Nut 2f des Druckrings 2b, welche dem Gleitring 2 axial zugewandt ist. Das erste Dichtelement 2e ist als O-Ring ausgestaltet.
Das zweite Dichtelement 2d ist aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt. Das zweite Dichtelement 2d ist zumindest bereichsweise im Querschnitt U-förmig ausgestaltet. Hierbei ist auch eine V-förmige Ausgestaltung denkbar. Es umgibt den Druckring 2b umfänglich und liegt in einer peripher umlaufenden Ringnut 2g.
Der Gegenring 1 ist aus Metall gefertigt und weist einen Durchmesser
(Innenmass) von 300 mm auf. Der Gleitring 2 ist aus einem Kohlewerkstoff gefertigt.
Der rotierende Gegenring 1 ist einer drehenden Welle 5 fest zugeordnet und rotiert mit dieser. Der stationäre Gleitring 2 ist in einem Gehäuse 6 lose zentriert angeordnet. Hierbei wird ein Dichtspalt 7 zwischen den Dichtflächen 1a, 2a ausgebildet.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der
Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
Claims
Patentansprüche
Gleitringdichtung, umfassend einen rotierenden Gegenring (1) und einen stationären Gleitring (2), wobei der Gegenring (1) und der Gleitring (2) jeweils aneinander liegende Dichtflächen (1a, 2a) aufweisen, wobei die Dichtfläche (1a) des Gegenrings (1) der Dichtfläche (2a) des Gleitrings (2) gegenüberliegt, wobei der Gleitring (2) durch einen Druckring (2b) gegen den Gegenring (1) gepresst ist, wobei sich der Druckring (2b) mittels eines Federelements (2c) gegen eine erste Gehäusewand (6a) abstützt und wobei zwischen dem Druckring (2b) und einer zweiten Gehäusewand (6b) sowie zwischen dem Druckring (2b) und dem
Gleitring (2) eine Dichteinrichtung (2d, 2e) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (2d, 2e) zwei voneinander entkoppelte und separate Dichtelemente (2d, 2e) aufweist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dichtelement (2e) ausschließlich am Gleitring (2) und am Druckring (2b) anliegt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Dichtelement (2d) ausschließlich am Druckring (2b) und an der zweiten Gehäusewand (6b) anliegt.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (2e) aus einem Elastomer gefertigt ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (2d) aus PTFE gefertigt ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (2d) zumindest bereichsweise im Querschnitt U-förmig ausgestaltet ist.
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- 2010-06-18 DE DE201010024286 patent/DE102010024286A1/de not_active Ceased
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- 2011-04-18 WO PCT/EP2011/001954 patent/WO2011131327A1/de active Application Filing
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DE102010024286A1 (de) | 2011-10-27 |
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