DE2641650A1 - SEAL FOR SEALING BETWEEN TWO RELATIVELY ROTATING COMPONENTS - Google Patents
SEAL FOR SEALING BETWEEN TWO RELATIVELY ROTATING COMPONENTSInfo
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Description
Dichtung zum Abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden BauteilenSeal for sealing between two components rotating relative to one another
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zum Abdichten zwischen zwei relativ zueinander drehenden Bauteilen, insbesondere einer Welle und einer von ihr durchsetzten Gehäusewandung, die beim "Versagen einer weiteren Dichtung wirksam wird.The invention relates to a seal for sealing between two components rotating relative to one another, in particular a shaft and a housing wall penetrated by it, which "takes effect" if another seal fails.
Bei den bekannten Gleitringdichtungen zum Abdichten einer Welle ist es unter bestimmten Umstanden erwünscht, sie durch eine Hilfseinrichtung abzusichern, die eine zumindest vorübergehend wirkende Dichtung bildet oder eine Dichtung, die dem Druck im Ruhezustand der Welle unbegrenzt widersteht, falls die Hauptdichtung versagt. Venn die Hilfsdichtung allerdings ständig wirksam ist, wird sie abgenützt und kann deshalb bereits vor dem Versagen der Hauptdichtung ihrerseits versagen, wodurch sie im Augenblick ihres Einsatzes nutzlos ist. Es ist deshalb erwünscht, daß die Hilfseinrichtung erst dann wirksam wird, wenn sie benötigt wird, das heißt bei Versagen der Hauptdichtung.In the known mechanical seals for sealing a shaft, it is desirable under certain circumstances to secure them by an auxiliary device that forms an at least temporarily acting seal or a seal that unlimited the pressure when the shaft is at rest resists if the main seal fails. However, if the auxiliary seal is constantly effective, it will worn out and therefore may fail before the main seal itself fails, causing it to instantaneously their use is useless. It is therefore desirable that the auxiliary device does not take effect until it is required, i.e. if the main seal fails.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine DichtungThe object of the invention is therefore to provide a seal
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der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die erst bei Versagen der Hauptdichtung zuverlässig wirksam, wird.of the type specified at the beginning, which only begins with Failure of the main seal will reliably take effect.
Dies wird erf indungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen erreicht«, Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.This is according to the invention by the in claim 1 specified measures achieved ", Advantageous developments of the invention are specified in claims 2 to 11.
Der Ring kann dabei einen hammerkopfförmigen Querschnitt aufweisen, und zwar derart, daß der mittlere Abschnitt verhältnismäßig steif ist, während die inneren und äußeren Teile, welche die Lippen bilden, flexibel ausgebildet sind.The ring can have a hammer head-shaped cross section have, in such a way that the middle section is relatively stiff, while the inner and outer parts that form the lips are flexible.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abmessungen derart, daß die innere Lippe des Kings einen Fest sit ζ mit der Welle bildet, so daß der King mit der Welle umläuft, während seine äußere umfangsflache ein Spiel gegenüber der benachbarten inneren zylindrischen Fläche des Gehäuses unter normalen Bedingungen aufweist. Vorzugsweise weist jedoch der Ring einen Festsitz im Gehäuse auf, wobei ein Spiel zwischen seiner inneren Umfangsflache und der Welle vorgesehen ist; die zuerst genannte Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch sie eine geringe Leckage an Öl entlang der Welle abgefangen und durch Zentrifugalkräfte weggeschleudert wird.In one embodiment of the invention, the dimensions are such that forms a solid ζ sit in nere lip of Kings with the shaft so that the King with the shaft rotates while its outer circumferential surface a play with respect to the adjacent internal cylindrical surface of the housing under normal conditions. Preferably, however, the ring has an interference fit in the housing, with a play being provided between its inner peripheral surface and the shaft; the first-mentioned embodiment has the advantage that it intercepts a small amount of oil leakage along the shaft and is thrown away by centrifugal forces.
Vorteilhaft ist es ferner, eine radiale Fläche, vorzugsweise am Gehäuse oder als Schulter an der Meile, vorzusehen, an der die stromabwärts liegende Fläche des Rings angreift, wenn der King sich unter Einwirkung des Drucks der Flüssigkeit in axialer Richtung bewegt. Dadurch wird eine zusätzliche Dichtung gebildet und ferner gewährleistet, daß der Angriff des Rings an dieser Fläche mithilft, den Ring in radialer Richtung auszudehnen, um eineIt is also advantageous to have a radial surface, preferably on the housing or as a shoulder on the mile, provide that the downstream face of the ring engages when the King moves under the action of the Pressure of the liquid moves in the axial direction. This creates an additional seal and also ensures that that the attack of the ring helps on this surface, expand the ring in the radial direction to a
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Dichtung zu bilden. Fachstehend ist die Erfindung an Hand einer beigefügten Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:To form seal. The invention is skilled in the art Hand of an accompanying drawing, for example, explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Gleitringdichtung, die mit einer erfindungsgemäßen Hilfsdichtung versehen ist;Fig. 1 is a section through a mechanical seal, which is equipped with an inventive Auxiliary seal is provided;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Hing der Hilfsdichtung im unfixierten Zustand und vergrößertem Maßstab;2 shows a section through the hanging of the auxiliary seal in the unfixed state and enlarged scale;
Fig. 3 einen Schnitt durch den Ring der Hilfsdichtung im eingebauten normalen Zustand und durch einen Haltering gehalten in einem gegenüber Fig. 2 nochmals vergrößerten Maßstab;Fig. 3 is a section through the ring of the auxiliary seal in the built-in normal State and held by a retaining ring in an enlarged compared to FIG. 2 Scale;
Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. durch eine andere Ausführungsform einer Gleitringdichtung; undFig. 4 shows a section similar to that of FIG. Through another embodiment of a Mechanical seal; and
Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Gleitringdichtung.5 shows a section through a further mechanical seal.
In Fig. 1 ist eine Gleitringdichtung gezeigt, in welcher eine Welle 1 in einem Gehäuse 2 abgedichtet ist, mit einem Gleitring 3S der, axial durch Spiraldruckfedern, von denen eine bei 4- gezeigt ist, belastet, in Gleitkontakt mit einem stationären Sitz 5 steht, welcher im Gehäuse 2 abgedichtet ist. Der Sitz 5 ist in einem Klemmring 6 angeordnet und gegenüber der Wand des Gehäuses gesichert. Ein Teil der Flüssigkeit, gegenüber der die Dichtung wirkt, wird unter Druck durch eine Drossel 7 undIn Fig. 1 a mechanical seal is shown in which a shaft 1 is sealed in a housing 2, with a sliding ring 3 S which, axially loaded by helical compression springs, one of which is shown at 4-, in sliding contact with a stationary seat 5 stands, which is sealed in the housing 2. The seat 5 is arranged in a clamping ring 6 and secured against the wall of the housing. Part of the liquid against which the seal acts is pressurized through a throttle 7 and
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— Pt — - Pt -
dann über einen Anschluß 71 in das Gehäuse 2 geführt, wodurch das flüssige Erzeugnis um die Dichtung herum zirkuliert. then passed through a connection 7 1 into the housing 2, whereby the liquid product circulates around the seal.
Die erfindungsgemäße Hilfsdichtung besteht im wesentlichen aus einem Dichtring 8 aus geeignetem synthetischen Gummi oder vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Das Profil des Rings 8, in der Form wie er hergestellt wird, ist in Fig. 2 gezeigt. Danach besteht der Ring 8 aus einer sich radial nach außen erstreckenden Lippe 9 und einer Lippe 10, die sich in schräger Richtung nach innen zur Achse des Rings 8 erstreckt und ferner aus einem mittleren sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Abschnitt 11, der dicker ist als die beiden Lippen 9, 10 und deshalb weniger biegsam ist. Insgesamt ergibt sich ein Profil, das die Form eines Hammerkopfes aufweist. Der Abschnitt 11 dient dazu, den Ring 8 insgesamt zu versteifen, also Jim gegen hohen Druck widerstandsfähig zu machen, und außerdem zu verhindern, daß die Lippen 9 und 10 durch die Berührung mit der Stirnfläche des Raums, in dem der Ring 8 angeordnet ist und der nachstehend beschrieben ist, beschädigt werden.The auxiliary seal according to the invention consists essentially of a sealing ring 8 made of suitable synthetic rubber or preferably of polytetrafluoroethylene. The profile of the ring 8 in the form in which it is manufactured is shown in FIG. Thereafter, the ring 8 consists of a radially outwardly extending lip 9 and a lip 10 which extends in an oblique direction inward to the axis of the ring 8 and also of a central, axially extending cylindrical portion 11 which is thicker than the two lips 9, 10 and is therefore less flexible. Overall, the result is a profile that has the shape of a hammer head. The section 11 serves to stiffen the ring 8 as a whole, so to make Jim resistant to high pressure, and also to prevent the lips 9 and 10 from coming into contact with the end face of the space in which the ring 8 is arranged and described below may be damaged.
Der Ring 8 ist in einem Ringraum 12 angeordnet, der zwischen einer Aussparung in der äußeren Stirnfläche des Klemmrings 6 und einem weiteren Ring 13 liegt, der daran befestigt ist. Außerdem ist im Raum 12 ein steifer, metallischer Haltering 14 mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Lippe 15 vorgesehen, die an der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 11 angreift; der Haltering 14 dient dazu, den Ring 8 zu halten, und zwar in radialer Richtung während des Zusammenbaus, und daneben zu seiner weiteren Versteifung.The ring 8 is arranged in an annular space 12 between a recess in the outer end face of the clamping ring 6 and another ring 13 is located attached to it. In addition, in the space 12 there is a stiff, metallic retaining ring 14 with one extending in the axial direction extending lip 15 is provided on the inner wall engages the cylindrical portion 11; the retaining ring 14 is used to hold the ring 8, namely in radial direction during assembly, and next to it its further stiffening.
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In dem. gezeigten Beispiel ist die Welle 1 im Bereich, der Dichtungen mit einer Hülse 16 umgeben, die durch, einen Ring 17 gehalten wird, der an die Welle 1 mit Schrauben 18 geklemmt ist. Ein geteiltes Achslager 19 innerhalb des Rings 13 läuft auf der Hülse 16 um, um Regulierungen Folge leisten zu können, die erforderlich, sind, um die Leckagegeschwindigkeit im Falle eines totalen Versagens der Dichtungen zu drosseln.By doing. The example shown is shaft 1 in the area of the seals surrounded by a sleeve 16, which is a ring 17 is held which is clamped to the shaft 1 with screws 18. A split axle bearing 19 within of the ring 13 rotates on the sleeve 16 to make adjustments that are necessary to the Leak rate in the event of total failure to throttle the seals.
Der innere Durchmesser des Rings 8 der Hilf sdichtung ist derart, daß unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen die Lippe 10, die sich in schräger Richtung nach innen auf die Hauptdichtung zu erstreckt ,die Außenfläche der Hülse 16 gerade nicht mehr berührt. Der äußere Durchmesser des Rings 8 ist im ausgebauten Zustand jedoch bedeutend größer als der Durchmesser des Raums 12, so daß, wie in Fig. 3 gezeigt, die Lippe 9 in einem beträchtlichen Ausmaß gebogen ist und sich gegen die äußere Flache der Aussparung, die den Raum 12 bestimmt, abstützt, um eine dichtende Lippe zu bilden, die axial nach innen gerichtet ist, also zu der Hauptdichtung 3? 5 hin.The inner diameter of the ring 8 of the auxiliary seal is such that under normal operating conditions the lip 10 which extends obliquely inwards towards the main seal, the outer surface the sleeve 16 just no longer touches. However, the outer diameter of the ring 8 is significant in the dismantled state larger than the diameter of the space 12, so that, as shown in Fig. 3, the lip 9 in a considerable Extent is bent and is supported against the outer surface of the recess that determines the space 12 to a to form a sealing lip which is directed axially inwards, so to the main seal 3? 5 out.
Unter normalen Betriebsbedingungen, also wenn die Hauptdichtung 3, 5 richtig arbeitet, um das Produkt im Gehäuse 2 zu halten, ist der Ring 8 der Hilfsdichtung stationär und ohne Funktion. Auch ist er keiner Abnutzung ausgesetzt, weil die Lippe 10 deutlich von der Hülse 16 entfernt ist. Eine geringe Leckage an Flüssigkeit, die durch die Hauptdichtung 3» 5 gelangt, kann also auch an der Lippe 10 vorbeiströmen und über einen nicht gezeigten Auslaß von der niedrigsten Stelle des in Fig. 1 gezeigten linken Endes des Raumes 12 abfließen.Under normal operating conditions, i.e. when the main seal 3, 5 is working properly to keep the product in To hold housing 2, the ring 8 of the auxiliary seal is stationary and without function. It is also not subject to wear because the lip 10 is clearly removed from the sleeve 16 is. A slight leakage of liquid that passes through the main seal 3 »5 can therefore also occur at the lip 10 flow past and via an outlet (not shown) from the lowest point of the left-hand end shown in FIG of the room 12 drain.
Bei Teil- oder Totalversagen der Hauptdichtung 3, 5In the event of partial or total failure of the main seal 3, 5
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ist jedoch der Flüssigkeitsstrom entlang der Außenseite der Hülse 16 ausreichend, um auf die Lippe 10 einzuwirken, wodurch sie gebogen wird, so daß sie die Hülse 16 berührt und eine wirksame Lippendichtung bildet. Je größer der Druck umso größer ist die Kraft, mit der die Lippe in abdichtender Berührung an der Hülse 16 gehalten ist. Im dargestellten Beispiel ist die Hülse 16 mit einem Überzug 20 aus einem harten Werkstoff versehen, um eine Abnützung zu verhindern.however, the flow of liquid is along the outside of the sleeve 16 is sufficient to act on the lip 10, thereby bending it so that it contacts the sleeve 16 and forms an effective lip seal. The greater the pressure, the greater the force with which the lip is in sealing Contact is held on the sleeve 16. In the example shown, the sleeve 16 has a coating 20 made of a hard material to prevent wear.
Gleichzeitig wird der Ring, der normalerweise im Raum 12 schwimmt, fest gegen das linke Ende des Raumes 12 gepreßt und die äußere Lippe 9 wird fest gegen die Außenfläche des Raumes 12 gedrückt. Die radiale Fläche der linken Stirnseite des Raumes 12, gegen die der Ring 8 gepreßt wird, bildet eine weitere Dichtung zusammen mit dem RingAt the same time, the ring that normally floats in space 12 becomes tight against the left end of space 12 pressed and the outer lip 9 is pressed firmly against the outer surface of the space 12. The radial face of the left The end face of the space 12, against which the ring 8 is pressed, forms a further seal together with the ring
Für die Flüssigkeit, die sich in dem Raum zwischen der Hauptdichtung 3, 5 und der Hilfsdichtung staut, ist Vorsorge getroffen, daß sie im begrenzten Ausmaß über einen Anschluß 21, der zu einer Drossel 22 führt, ablaufen kann (nicht dargestellt); der sich bildende Druck wird gleichzeitig einem Flüssigkeitsdruckschalter 23 mitgeteilt, der elektrische Kontakte schließt, um ein Alarmsignal auszulösen oder irgendeine andere Maßnahme auszuführen, die erforderlich ist, um einem Versagen der Dichtung entgegenzuwirken. In der Zwischenzeit kann die Meile 1 ohne Schwierigkeit eine beträchtliche Zeitspanne weiter umlaufen, und zwar dank der !Tatsache, daß der Ring 8 der Hilf sdichtung in einem im wesentlichen unabgenutzten Zustand bis zum Zeitpunkt des Versagens der Hauptdichtung 3» 5 ist. Darüber hinaus ist die Hilf sdichtung in der Lage, dem Druck für unbegrenzte Zeit entgegenzuwirken, wenn die Welle 1 stillsteht.For the liquid that accumulates in the space between the main seal 3, 5 and the auxiliary seal is Provision has been made that it can run off to a limited extent via a connection 21 which leads to a throttle 22 (not shown); the pressure being formed is simultaneously communicated to a liquid pressure switch 23, which closes electrical contacts to trigger an alarm signal or to take any other action that may be required is to counteract failure of the seal. In the meantime, you can do mile 1 without any difficulty continue to circulate for a considerable period of time, and thanks to the fact that the ring 8 of the auxiliary seal is in an essentially unused state up to The time of failure of the main seal is 3 »5. About that In addition, the auxiliary seal is able to counteract the pressure for an unlimited time when the shaft 1 is stationary.
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Die Hülse 16 kann auch vollständig weggelassen sein, wobei die Dichtung 8 dann im Störungsfall unmittelbar an der Welle 1 anliegt. Fach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Dichtungsring 8 eine innere Lippe 10 aufweisen, die normalerweise die ¥elle 1 (oder die Hülse 16) berührt, während seine äußere Lippe 9 deutlich vom Gehäuse entfernt ist. In diesem Fall würde der Ring 8 mit der Welle 1 unter normalen Arbeitsbedingungen umlaufen, aber dann durch eine Druckbeaufschlagung auf Grund eines Versagens der Hauptdichtung 35 5 zum Stillstand gebracht werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine geringe Leckage, die entlang der Welle von der Hauptdichtung 3j 5 kommend auftritt, zentrifugal durch den rotierenden Dichtring 8 weggeschleudert wird und deshalb an der Welle 1 nicht weiter entlanglaufen kann.The sleeve 16 can also be completely omitted, the seal 8 then resting directly on the shaft 1 in the event of a malfunction. In a further embodiment of the invention, the sealing ring 8 can have an inner lip 10 which normally touches the ¥ elle 1 (or the sleeve 16), while its outer lip 9 is clearly removed from the housing. In this case, the ring 8 would rotate with the shaft 1 under normal working conditions, but would then be brought to a standstill by the application of pressure due to a failure of the main seal 3 5 5. This embodiment has the advantage that a small leakage which occurs along the shaft from the main seal 3j 5 is centrifugally thrown away by the rotating sealing ring 8 and can therefore no longer run along the shaft 1.
An Stelle oder neben dem Druckschalter 23 können Mittel zum Feststellen und zur Anzeige des Flüssigkeitsstroms an Stelle des Flüssigkeitsdrucks vorgesehen sein, und zwar zu dem gleichen Zweck, um auf ein Versagen der Dichtung aufmerksam zu machen.Instead of or in addition to the pressure switch 23, means for determining and displaying the flow of liquid can be used be provided in place of the fluid pressure, for the same purpose, in order to detect a failure of the To draw attention to poetry.
Schließlich ist es möglich, die Dichtung derart zu bauen, daß sowohl die innere wie die äußere Lippe 10, des Rings 8 ihre entsprechenden Angriffsflächen unter normalen Arbeitsbedingungen nicht berühren, jedoch beide an den Flächen zur Anlage kommen, wenn sach stromaufwärts ein Druck aufbaut.Finally, it is possible to build the seal in such a way that both the inner and outer lips 10, of the ring 8 their corresponding attack surfaces under normal Do not touch working conditions, but both come to rest on the surfaces if they are upstream Pressure builds up.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausbildung, die der nach Fig. 1 ähnlich ist, aber zwei Ringe 8 aufweist, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegend angeordnet sind. Soweit möglich, wurden dabei die entsprechenden Bezugsziffern verwendet. Bei dieser Anordnung wird dieFig. 4 shows schematically an embodiment which is similar to that of FIG. 1, but has two rings 8, the are arranged with their concave sides facing each other. As far as possible, the appropriate Reference numbers are used. With this arrangement, the
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Hilf s dichtung bzw. jede der Hilf sdichtungen, an Stelle seiner bzw. ihrer Abhängigkeit vom Druck der Flüssigkeit, die die Haupt dichtung durchfließt, um die Hilfsdichtung wirksam werden zu lassen, dadurch betätigt, daß ein Flüssigkeitsdruck von einer externen Quelle durch einen Anschluß 24 zum Raum 12' zwischen den beiden Dichtungen zur Anwendung kommt. In diesem Fall wird damit die Hilfsdichtung dadurch wirksam, daß eine zusätzliche Maßnahme getroffen wird, um Druck auf sie auszuüben und nicht einfach die Flüssigkeit, die durch die Hauptdichtung fließt, einzusetzen.Auxiliary seal or each of the auxiliary seals, in place his or her dependence on the pressure of the liquid that flows through the main seal to the auxiliary seal to operate, actuated by fluid pressure from an external source through a port 24 to space 12 'between the two seals is used. In this case it becomes the auxiliary seal effective in that an additional measure is taken is used to put pressure on them and not simply the fluid flowing through the main seal, to use.
Fig. 5 zeigt eine weitere Weiterbildung der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, bei welcher die beiden, ebenfalls gegenüberliegenden Hilfsdichtungen stromaufwärts der Hauptdichtung 3? 5>> also auf der Druckseite der Hauptdichtung 3? 5» angeordnet sind.Fig. 5 shows a further development of the embodiment shown in Fig. 4, in which the two, also opposite auxiliary seals upstream the main seal 3? 5 >> so on the pressure side of the main seal 3? 5 »are arranged.
Obwohl die vorstehend näher geschilderten, bevorzugten Ausführungsformen sich auf eine eine Hauptdichtung unterstützende Hilfsdichtung beziehen, kann der Dichtring 8 ggf. auch ohne eine Hauptdichtung eingesetzt werden.Although the preferred embodiments described in more detail above relate to a main seal If necessary, the sealing ring 8 can also be used without a main seal.
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