DE3021847A1

DE3021847A1 - Sliding ring seal has poly:tetra:fluoroethylene bellows - between shaft and revolving ring composed of two interlocking clamped rings

Info

Publication number: DE3021847A1
Application number: DE19803021847
Authority: DE
Inventors: Selahattin Ing.(grad.) 6230 Frankfurt Türen
Original assignee: Ind Seal Technik Dichtung GmbH
Current assignee: Ind Seal Technik Dichtung GmbH
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1981-12-24

Abstract

A sliding ring seal for a shaft etc. has the sliding ring pressed axially by a spring on to the stationary counter-ring; the fluid to be sealed also forces this ring in the same direction. A PTFE bellows auxiliary seal seals the sliding ring to the shaft with which it revolves and permits the axial relative movement between them. The bellows seal is composed of a V-section ring and a wedge-section ring forced one against the other between a clamping ring and compression ring to form a static seal.The bellows may continue in a swan-necked zone to terminate in a double-lip zone. The sealing arrangement provides static sealing and is capable of withstanding high temperatures, pressures and corrosions conditions.

Description

PTFE-Balg-Gleitringdichtung PTFE bellows mechanical seal

Die Erfindung betrifft eine PTFE-BalgGleitringdichtung, bei der die dynamische Abdichtung zwischen den relativ bewegten Maschinenteilen im Dichtspalt zwischen Gleitring und Gegenring stattfindet, wobei die Federelemente für eine dichtende Anlage des Gleitrings am Gegenring sorgen, und der Gleitring vom abzudichtenden Druck in schließender Richtung belastet wird, und die PTFE-Balg-Nebendichtung den zwischen dem axial beweglichen Gleitring und dem sich relativ zum Gleitring mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Maschinenteil befindlichen Ringspalt verschließt.The invention relates to a PTFE bellows mechanical seal in which the dynamic sealing between the relatively moving machine parts in the sealing gap takes place between sliding ring and counter ring, the spring elements for a sealing Make sure the sliding ring is in contact with the mating ring, and the sliding ring from the one to be sealed Pressure is loaded in the closing direction, and the PTFE bellows secondary seal the between the axially movable sliding ring and the relative to the sliding ring with The annular gap located at the same speed rotating machine part closes.

Die Leistungsfähigkeit einer Gleitringdichtung ist bekanntlich überwiegend davon abhängig, daß die Nebendichtungen absolute Dichtheit zwischen dem axial beweglichen Gleitring und dem sich relativ zum Gleitring mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Maschinenteil befindlichen Ringspalt erreicht.It is well known that the performance of a mechanical seal is predominant dependent on the fact that the secondary seals absolute tightness between the axially movable Sliding ring and the one rotating at the same speed relative to the sliding ring Machine part located annular gap reached.

Absolute Dichtheit wird durch relativ bewegliche Dichtelemente in verschiedenen Formen, Ausführungen und Werkstoffen zu erreichen versucht, jedoch führen diese Dichtelemente bedingt durch ihre dynamische Belastung und relative Beweglich keit zwischen Gleitring und Maschinenteil zu einem Verschleiß im Bereich der Nebendichtungen und führt so zu schnellerer Undichtheit.Absolute tightness is ensured by relatively movable sealing elements in tries to achieve different shapes, designs and materials, however lead these sealing elements due to their dynamic load and relative Mobility between sliding ring and machine part leads to wear in the area the secondary seals and thus leads to faster leaks.

Axiale Bewegungen der Nebendichtungen von einigen Hundertsteln oder Zehnteln werden gegeben durch Maschinengegebenheiten; der außergewöhnliche Abrieb an Maschinenteilen an der Stelle der Nebendichtungen setzt jedoch in den meisten Fällen das Vorhandensein von Schmutzpartikeln voraus, die sich in dem Keilspalt zwischen Nebendichtung und dem Maschinenteil fxestsetzen, bzw. sich in der Nebendichtung einbetten. Durch die relative Bewegung der Maschinenteile entstehende Reibung zwischen Maschinenteil und Nebendichtung wird die schützende Oxydschicht entfernt und verursacht außerdem ein Einlaufen oder Abreiben der Maschinenteile.Axial movements of the secondary seals of a few hundredths or Tenths are given by machine conditions; the extraordinary abrasion on machine parts in place of the secondary seals, however, sets in most Precipitate the presence of dirt particles that are in the wedge gap between the secondary seal and the machine part, or in the secondary seal embed. Due to the relative movement of the machine parts, friction between Machine part and secondary seal, the protective oxide layer is removed and created also running-in or abrasion of the machine parts.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist die Funktion von Gleitring und Nebendichtung bekannter Weise durch ein Metall oder Elastomere Balgelement ver einigt worden. Elastomere sind keine optimale Lösung, die Einsatzgrenzen sind bedingt durch Temperatur, Druck und Agrasivität des abzudichtenden Mediums. Die Metallbalge erfordern eine verhältnismäßig aufwendige und damit teurere Bearbeitung; darüber hinaus in konstruktiver Hinsicht in radialer Richtung verhältnismäßig breiteren Dichtungsraum. Bei schmutzhaltigen und kristalisierbaren Medien sitzen die Partikeln im Innenraum der Falten und können so diese Art Gleitringdichtungen funktionsunfähig machen.To avoid these disadvantages, the function of the sliding ring and Secondary seal united in a known manner by a metal or elastomeric bellows element been. Elastomers are not an optimal solution, the limits of use are conditioned by Temperature, pressure and aggression of the medium to be sealed. The metal bellows require a relatively complex and therefore more expensive processing; moreover in From a structural point of view, the sealing space is relatively wider in the radial direction. In the case of media that contain dirt and can crystallize, the particles are located in the interior the folds and can make this type of mechanical seal inoperable.

Darüber hinaus bieten diese Gleitringdichtungen, die ganz aus Metall hergestellt werden, in vielen korrosiven Medien begrenzende Einsatzmöglichkeiten.They also offer these mechanical seals that are made entirely of metal in many corrosive media, limiting uses.

Bekanntlich hat man diese Einsatzmöglichkeiten mit PTFE-Balg-Gleitringdichtungen in Form von Metallbalg-Gleitringdichtungen zu lösen versucht.It is well known that these possible uses are made with PTFE bellows mechanical seals tried to solve in the form of metal bellows mechanical seals.

Diese Art Gleitringdichtung kommt nur außerhalb des Dichtungsraums aufgrund der kontruktiven Merkmale wie größere Außendurchmesser und erforderlichen längeren Arbeitsraum in Frage. Bei dieser Art Gleitringdichtung wie die vor her erwähnte Metallbalg-Gleitringdichtung besteht die Gefahr, daß der Innenraum der Bälge mit Kristallen und Schmutzpartikeln vollgefüllt werden kann und die Gleitringdichtung funktionsunfähig macht.This type of mechanical seal only comes outside of the seal space due to the constructive features such as larger outside diameters and required longer working space in question. With this type of mechanical seal like the one before mentioned metal bellows mechanical seal there is a risk that the interior of the Bellows can be filled with crystals and dirt particles and the mechanical seal inoperative.

Unter den vorgenannten Gesichtspunkten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine PTFE-Balg-Gleitringdichtung verfügbar zu machen, mit der es gelingt, den Ringspalt zwischen dem axial-beweglichen Gleitring und dem sich relativ zum Gleitring mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Maschinenteil statisch abzudichten und den Verschleiß der Maschinenteile zu verhindern. Darüber hinaus sollen höhere Einsatzgrenzen der Temperaturen, Drücke und Korrosionsbeständig keit der Gleitringdichtung mit geringerem Fertigungsaufwand erreicht werden.The object of the invention is based on the aforementioned aspects in making a PTFE bellows mechanical seal available with which it is possible to the annular gap between the axially movable sliding ring and the relative to the Static seal of the sliding ring rotating machine part at the same speed and to prevent the wear and tear of the machine parts. In addition, higher Application limits for temperatures, pressures and corrosion resistance of the mechanical seal can be achieved with less manufacturing effort.

Gleichzeitig soll diese PTFE-Balg-Gleitringdichtung sowohl im Dichtungsraum als auch außerhalb des Dichtungsraums ohne vorerwähnte Störung und Nachteile funktionieren und den Abdichtungsvorgang optimieren.At the same time, this PTFE bellows mechanical seal should be used both in the sealing space as well as work outside the sealing space without the aforementioned disruption and disadvantages and optimize the sealing process.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung eine PTFE'Balg-Gleitringdichtung der eingangs angeführten Gattung vor, die sich in der Hauptsache dadurch kennzeichnet, daß das aus PTFE hergestellte Nebendichtungsbalgelement auf einer Seite mit einem V-Ring und einem Keil-Ring zwischen Druckring und Mitnehmerring geklemmt ist und dadurch eine statische Abdichtung bildet, und andererseits durch eine schwanenhalsförmige Verbindung als Balg-Element zu dem beweglichen Gleitring führt und wiederum durch Doppellippenform eine statische Abdichtung an dem Gleitring erreicht.To solve the problem, the invention proposes a PTFE bellows mechanical seal of the genus mentioned above, which are mainly through this indicates that the secondary sealing bellows element made of PTFE on a Side with a V-ring and a wedge ring between the pressure ring and the driver ring is clamped and thereby forms a static seal, and on the other hand by a gooseneck-shaped connection as a bellows element to the movable sliding ring and in turn a static seal on the sliding ring due to the double lip shape achieved.

Aufgrund der Erfindungsmerkmale wird der Gleitring durch ein ständiges Anpressen des Federelements und des abzudichtenden Drucks in schließender Richtung belastet, womit sich ein kleinmöglicher und auch nach VerschleiB-erscheinungen an den Gleitflächen durch selbstständiges Nachstellen des Gleitringes nicht größeres werdender Dichtspalt ergibt. Als Folge davon bleibt die Leistungsfähigkeit der Dichtung selbst auch nach längerer Betriebsdauer er halten.Due to the features of the invention, the slip ring is constantly Pressing the spring element and the pressure to be sealed in the closing direction burdened, with which a small possible and also after signs of wear and tear the sliding surfaces due to independent readjustment of the sliding ring no greater resulting sealing gap. As a result, the performance of the seal remains even after a long period of operation it will hold.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Gegenstandes der ERFINDUNG besteht besteht darin, daß der zwischen MASCHINENTEIL UND Gleitring bestehende PTFE'~ Balg als NEBENDICHTungselement bedingt durch beiderseitige statische Abdichtungseigenschaften mit einem schwanenhalsförmigen Balg-Verbindungsstück eine nach außen gelagerte Entlastungslinie zustande bringt.A particularly advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the PTFE '~ Bellows as SECONDARY SEALING element due to static sealing properties on both sides with a gooseneck-shaped bellows connector, an outwardly supported relief line brings about.

Zum Erreichen günstiger Arbeitswerte und längerer Lebensdauer der neuentwickelten Gleitringdichtung ist es grundsätzlich angebracht, wenn die über den Mitnehmerring auf dem Gleitring durch Stützring und oberen statischen Nebendichtungsteil einwirkende Feder nur einen leichten Anpreßdruck erzeugt, damit außer hydraulischem Druck der Gleitring nicht allzu sehr an den Gegenring angedrückt und auch kein unerwünschter größerer Verschleiß an den Laufflächen herbeigeführt wird.To achieve favorable labor values and a longer service life of the newly developed mechanical seal, it is generally appropriate when the over the driving ring on the sliding ring through the support ring and the upper static secondary sealing part acting spring generates only a slight contact pressure, thus except hydraulic Pressure of the sliding ring is not pressed too much against the counter ring and is also not an undesirable one greater wear is brought about on the running surfaces.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen die Fig. 1 und 2 jeweils den Axialschnitt zweier im Grundaufbau ähnlicher PTFE-Balg-Gleitrinydichtunyen, die sich nur durch die Anordnung des Gleitringes 1 und oberen Abdichtungsteil der PTFE-Balgform 3A voneinander unterscheiden.Embodiments of the subject matter of the invention are described below described on the basis of the drawings. 1 and 2 each show the axial section two PTFE bellows sliding seals with a similar basic structure, which only differ through the arrangement of the sliding ring 1 and the upper sealing part of the PTFE bellows mold 3A differ from each other.

Die in Fig. 1 abgebildete PTFE'Balg-Gleitringdichtung besitzt ein in dem Mitnehmer 2 angeordneten Gleitring 1 mit dem Gegenring 13, deren Gleitflächen miteinander in Kontakt sind, so daß ein sehr enger Dichtspalt 14 entsteht.The PTFE bellows mechanical seal shown in FIG. 1 has a in the driver 2 arranged sliding ring 1 with the counter ring 13, the sliding surfaces are in contact with one another, so that a very narrow sealing gap 14 is formed.

Der Gegenring 13 in Fig. 1 und Fig. 2 steht fest, ist jedoch elastisch durch die Nebendichtung 15 im Dichtungsgehäuse 16 gelagert, während die PTFE-Balg-Gleitringdichtung mit der Welle 17 der Maschine rotiert.The counter ring 13 in Fig. 1 and Fig. 2 is fixed, but is elastic supported by the secondary seal 15 in the seal housing 16, while the PTFE bellows mechanical seal rotates with the shaft 17 of the machine.

Das PTFE-Balg-Element 3 verhindert absolut die Lekage zwischen der Maschinenwelle 17 und dem mit dem Gleitring 1 verbundenen Mitnehmer 2 dadurch, daß bei der Montage auf der Maschinenwelle 17 der PTFE-Balg-Teil 36, der V-Ring 6 und Keilring 7 zwischen Druckring 10 und Klemmring 9 durch Festschrauben der Stiftschrauben 8 festgeklemmt werden, und der PTFE-9alg-Teil 3A durch seine Doppellippenform und durch sowohl in Druckraum 11 bzw. Druckraum 12 befindlichen hydraulischen Drücke bzw. leichten Federdruck durch Feder 5 für absolute Dichtheit sorgt.The PTFE bellows element 3 absolutely prevents leakage between the Machine shaft 17 and the driver 2 connected to the sliding ring 1 in that during assembly on the machine shaft 17 the PTFE bellows part 36, the V-ring 6 and Wedge ring 7 between pressure ring 10 and clamping ring 9 by tightening the stud bolts 8 are clamped, and the PTFE 9alg part 3A by its double lip shape and by hydraulic pressures in both pressure chamber 11 and pressure chamber 12 or light spring pressure by spring 5 ensures absolute tightness.

Der Ausgleich für das Axialspiel, die Verschleißkorrekturen des Gleitringes 1 und der Wärmeausdehnung sonstiger Bauteile ist ohne eine axiale Verschiebung des PTFE-Balg-Teils 36 und sonstiger Nebendichtungen wie V-Ring 6 und Keilring 7 durch den schwanenhalsförmigen, flexiblen PTFE'Balg-Teil 3C gewährleistet; außerdem sorgt der PTFE-Balg-Teil 3C für den Ausgleich der Taumelbewegungen, Schwingungen, Fehlausrichtungen und Wärmeausdehnungen der Welle 17.The compensation for the axial play, the wear corrections of the sliding ring 1 and the thermal expansion of other components is without an axial displacement of the PTFE bellows part 36 and other secondary seals such as V-ring 6 and wedge ring 7 through the gooseneck-shaped, flexible PTFE bellows part 3C ensures; also cares the PTFE bellows part 3C for the compensation of the wobbling movements, vibrations, misalignments and thermal expansions of the shaft 17.

Im Stillstand bzw. drucklosen Zustand der Maschine werden die Gleitflächen von Gegenring 13 und Gleitring 1 durch den Axialdruck der Feder 5 aufeinander gehalten.When the machine is at a standstill or without pressure, the sliding surfaces are held together by the counter ring 13 and sliding ring 1 by the axial pressure of the spring 5.

Zur Verhinderung der Beschädigung des PTFE-Balg-Teils 3A durch die Feder 5 ist ein Stützring 4 vorgesehen.To prevent damage to the PTFE bellows part 3A by the Spring 5, a support ring 4 is provided.

Insbesondere aufgrund der nahezu universellen chemischen-und höherer Temperaturbeständigung, der praktisch unbegrenzten Haltbarkeit, des niedrigsten Reibungskoeffizienten von allen Feststoffen wird der Balg 3 aus dem Werkstoff PTFE (Polytetrafluoräthylen) hergestellt.In particular, due to the almost universal chemical and higher Temperature resistance, the practically unlimited shelf life, the lowest The bellows 3 is made of the material PTFE (Polytetrafluoroethylene).

Der Gleitring in dem Mitnehmer 2 der in Fig. 2 abgebildeten PTFE-Balg-Gleitringdichtung ist leicht auswechselbar angeordnet und als Verdrehungssicherung mit zwei Mitnehmerzapfen versehen. Bei dieser Anordnung aufgrund des zwischen Mitnehmer 2 und Gleitring 1 entstehenden Ringspalts ist die Oberlippe des PTFE-Balg-Teils 3A etwas nach innen angeordnet, damit die Beschädigung der Oberlippe verhindert wird.The sliding ring in the driver 2 of the PTFE bellows mechanical seal shown in FIG. 2 is arranged to be easily exchangeable and has two driving pins to prevent rotation Mistake. With this arrangement, due to the between driver 2 and sliding ring 1 the resulting annular gap is the upper lip of the PTFE bellows part 3A slightly inwards arranged to prevent damage to the upper lip.

Diese Anordnung verhindert erfindungsgemäß die Berührung des bei Druckraum 12 vorhandenen hochaggressiven Medius mit den metallischen Teilen, so daß eine evtl. Verminderung der Beständigkeit der PTFE-BalgGleitringdichtung vermieden wird.According to the invention, this arrangement prevents the pressure chamber from being touched 12 existing highly aggressive Medius with the metallic parts, so that a possible Reduction of the resistance of the PTFE bellows mechanical seal is avoided.

LeerseiteBlank page

Claims

Protection claims 1.) PTFE bellows mechanical seal, in which the dynamic Sealing between the relatively moving machine parts in the sealing gap between Sliding ring and counter ring takes place, the spring elements for a sealing Ensure that the sliding ring is placed on the mating ring, and the sliding ring from the one to be sealed Pressure is loaded in the closing direction, and the PTFE bellows secondary seal the between the axially movable sliding ring and the relative to the sliding ring with The annular gap located at the same speed rotating machine part closes.

characterized in that as a secondary seal PTFE bellows part 38 with V-ring 6 and wedge ring 7 is clamped between clamping ring 9 and pressure ring 10 and forms a static seal.

2.) PTFE bellows mechanical seal according to claim 1, characterized in that that the PTFE bellows part 3A is designed as in Fig. 1 as a double lip shape and in the driver 2, which serves as a slide ring carrier, forms a static seal.

3.) PTFE bellows mechanical seal according to claim 1 and 2, characterized in that that PTFE bellows part 3C is designed as a gooseneck shape and for axial mobility cares.

4.) PTFE bellows mechanical seal according to claim 1, 2 and 3, characterized in that that PTFE bellows part 3A is designed like Fig. 2 with slightly offset upper lips, directly seals the sliding ring and the contact with the medium located in space 12 prevented with the metallic parts.

5.) PTFE-ßalg mechanical seal according to the preceding claims thereby characterized in that the bellows element is made of PTFE and also of carbon fiber materials will be produced.

6.) PTFE bellows mechanical seal according to the preceding claims thereby characterized in that PTFE bellows part 38 and 3C due to the static seal and the gooseneck shape move the balance line outwards, and the mechanical seal Can be used at higher pressures without a shaft shoulder.