DE29716258U1

DE29716258U1 - Mechanical seal

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Publication number: DE29716258U1
Application number: DE29716258U
Authority: DE
Original assignee: DEPAC DICHTUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: DEPAC DICHTUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2007-09-11
Also published as: DE19830645A1; ZA988073B

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung zum Abdichten einer rotierenden Welle gegen ein Gehäuse, insbesondere eine Gleitringdichtung mit austauschbaren GIeitringen, die über Dichtungen an dem Gehäuse bzw. an der Welle befestigbar sind.The invention relates to a mechanical seal for sealing a rotating shaft against a housing, in particular a mechanical seal with replaceable seal rings that can be attached to the housing or shaft via seals.

Eine Gleitringdichtung weist einen stationären Gleitring auf, der am Gehäuse befestigt wird, und einen dynamischen Gleitring, der an der rotierenden Welle befestigt wird. An einer Gleitfläche liegen die beiden Gleitringe aneinander an und bewirken dort die Abdichtung zwischen den stationären und den dynamischen Teilen der Gleitringdichtung. Die Gleitringe sind beispielsweise mit Federn gegeneinander vorgespannt, um einen kräftigen Andruck und damit eine gute Dichtwirkung zu erzielen.A mechanical seal has a stationary sliding ring that is attached to the housing and a dynamic sliding ring that is attached to the rotating shaft. The two sliding rings rest against each other on a sliding surface and create a seal between the stationary and dynamic parts of the mechanical seal. The sliding rings are pre-tensioned against each other with springs, for example, in order to achieve a strong contact pressure and thus a good sealing effect.

Üblicherweise sind die Gleitringe an Gleitringhaltern befestigt, um die verschleißenden Gleitringe einfach austauschen zu können. An den Verbindungsstellen zwi-The sliding rings are usually attached to sliding ring holders so that the worn sliding rings can be easily replaced. At the connection points between

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sehen den Gleitringen und den Gleitringhaltern und zwischen den Gleitringhaltern und dem Gehäuse bzw. der Welle sind Dichtringe angeordnet, die gewissermaßen als Sekundärdichtungen arbeiten. So dichten diese Dichtringe den übergang zwischen dem dynamischen Gleitring und der Welle sowie den Übergang zwischen dem stationären Gleitring und dem Gehäuse ab, während die Gleitfläche zwischen den beiden Gleitringen gewissermaßen die Primärdichtung zwischen den stationären und rotierenden Teilen bildet. Üblicherweise bestehen Dichtringe aus Elastomermaterialien, da diese preiswert sind und aufgrund ihrer hohen Elastizität gute Dichteigenschaften bieten. Wenn die abzudichtenden Medien jedoch chemisch aggressiv sind, müssen sehr teure Spezialelastomere verwendet werden, wodurch die Kosten der gesamten Gleitringdichtung steigen.between the sliding rings and the sliding ring holders and between the sliding ring holders and the housing or shaft there are sealing rings which work as secondary seals. These sealing rings seal the transition between the dynamic sliding ring and the shaft as well as the transition between the stationary sliding ring and the housing, while the sliding surface between the two sliding rings forms the primary seal between the stationary and rotating parts. Sealing rings are usually made of elastomer materials because they are inexpensive and offer good sealing properties due to their high elasticity. However, if the media to be sealed are chemically aggressive, very expensive special elastomers must be used, which increases the cost of the entire mechanical seal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat.The invention is based on the object of creating a mechanical seal which has a simple structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.This object is achieved according to the invention with the features of claims 1 and 5 respectively.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist vorgesehen, das zwischen dem Gehäuse und dem stationären Gleitring vorgesehene Dichtungselement unter Pressung in einen Sitz des Gehäuses einzupassen und einen axial abstehenden Ansatz, dessen Endbereich mit einer Dichtlippe an dem stationären Gleitring anliegt, an dem Dichtungselement vorzusehen. Da das Dichtungselement den stationären Gleitring direkt mit dem Gehäuse verbindet, kann bei dem stationären Teil der Gleitring-According to a first variant of the invention, the sealing element provided between the housing and the stationary sliding ring is fitted under pressure into a seat in the housing and an axially protruding projection is provided on the sealing element, the end region of which rests against the stationary sliding ring with a sealing lip. Since the sealing element connects the stationary sliding ring directly to the housing, the sliding ring can be

dichtung auf eine zweite Sekundärdichtung verzichtet werden. Axiale Verschiebungen des stationären Gleit rings, die durch die Abnutzung der Gleitfläche und den Federvorschub hervorgerufen werden, werden durch den Ansatz des Dichtungselementes ausgeglichen, so daß das Dichtungselement auch bei verschiedenen Positionen des stationären Gleitringes in abdichtendem Kontakt mit dem Gehäuse und dem stationären Gleitring verbleibt. Die Verwendung nur eines sekundären Dichtungselementes zwischen dem Gehäuse und dem stationären Gleitring sowie die Anlage einer Dichtlippe an den stationären Gleitring ermöglicht eine glatte Kontur zum Innenraum des Gehäuses hin, so daß keine Toträume wie bei herkömmlichen Dichtringen vorhanden sind. Daher kann die Gleitringdichtung auch zur Abdichtung von Medien mit hohem Feststoffanteil eingesetzt werden.seal, a second secondary seal can be dispensed with. Axial displacements of the stationary sliding ring, which are caused by the wear of the sliding surface and the spring advance, are compensated by the attachment of the sealing element, so that the sealing element remains in sealing contact with the housing and the stationary sliding ring even when the stationary sliding ring is in different positions. The use of only one secondary sealing element between the housing and the stationary sliding ring and the attachment of a sealing lip to the stationary sliding ring enables a smooth contour towards the interior of the housing, so that there are no dead spaces as with conventional sealing rings. The mechanical seal can therefore also be used to seal media with a high solids content.

Bei einer zweiten Variante der Erfindung verläuft der zwischen der Welle und einem den dynamischen Gleitring tragenden dynamischen Gleitringhalter angeordnete Dichtring in einer umfänglich in dem dynamischen Gleitringhalter verlaufenden Nut mit schräger Umfangsfläche, wobei die Umfangsflache zu dem Bereich geringeren Drucks hin geneigt ist. Wenn z.B. im Gehäuseinneren ein höherer Druck herrscht als in der Umgebung, nimmt der radiale Abstand der Umfangsflache von der Welle zur Gehäuseaußenseite hin ab. Das von dem Gehäuseinnenraum in die Nut eindringende Medium drückt dann den Dichtring in Richtung Gehäuseaußenseite, wobei der Dichtring durch die geneigte Umfangsflache kontinuierlich komprimiert wird, so daß seine Dichtwirkung erhöht wird.In a second variant of the invention, the sealing ring arranged between the shaft and a dynamic sliding ring holder carrying the dynamic sliding ring runs in a groove with an inclined circumferential surface running circumferentially in the dynamic sliding ring holder, with the circumferential surface being inclined towards the area of lower pressure. If, for example, there is a higher pressure inside the housing than in the environment, the radial distance of the circumferential surface from the shaft to the outside of the housing decreases. The medium penetrating into the groove from the inside of the housing then presses the sealing ring towards the outside of the housing, with the sealing ring being continuously compressed by the inclined circumferential surface, so that its sealing effect is increased.

Bevorzugterweise bestehen das Dichtungselement und der Dichtring aus PTFE (Polytetrafluorethylen), wie z.B. Teflon, da dieses bei geringen Kosten eine hohe Resistenz gegen chemisch aggressive Medien aufweist. PTFE-Materialien weisen im Gegensatz zu Elastomeren nur eine geringe Elastizität auf, so daß die Dichtwirkung normalerweise beschränkt ist. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung und Anordnung des Dichtungselements bzw. des Dichtringes kann jedoch auch mit PTFE-Materialien eine gute Abdichtwirkung erzielt werden. An allen Stellen, an denen das Dichtungselement und der Dichtring anliegen, ist das PTFE-Material einem Druck ausgesetzt, so daß es zusammengepreßt wird und eine gute Dichtung bewirkt .The sealing element and the sealing ring are preferably made of PTFE (polytetrafluoroethylene), such as Teflon, as this has a high resistance to chemically aggressive media at low cost. In contrast to elastomers, PTFE materials have only a low elasticity, so that the sealing effect is normally limited. However, with the design and arrangement of the sealing element or the sealing ring according to the invention, a good sealing effect can also be achieved with PTFE materials. At all points where the sealing element and the sealing ring are in contact, the PTFE material is exposed to pressure, so that it is pressed together and creates a good seal.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur der Zeichnung, die eine Gleitringdichtung im Querschnitt zeigt, näher beschrieben. In the following, an embodiment of the invention is described in more detail with reference to the single figure in the drawing, which shows a mechanical seal in cross section.

Gemäß Fig. 1 weist ein mit einem Medium mit erhöhtem Druck gefülltes Gehäuse 1 einen Wellendurchgang 2 auf, durch den eine rotierende Welle 3 verläuft. Eine in dem Wellendurchgang 2 befindliche Gleitringdichtung 10 dichtet den Gehäuseinnenraum gegen das äußere Ende der Welle 3 und gegen die Umgebung ab. Die Gleitringdichtung kann auch in DIN-Einbauräume L₁K_n eingebaut werden. According to Fig. 1, a housing 1 filled with a medium at increased pressure has a shaft passage 2 through which a rotating shaft 3 runs. A mechanical seal 10 located in the shaft passage 2 seals the housing interior against the outer end of the shaft 3 and against the environment. The mechanical seal can also be installed in DIN installation spaces L ₁ K _n .

Die Gleitringdichtung 10 besteht aus einem stationären Gleitring 11 und einem dynamischen Gleitring 12; die beiden Gleitringe 11,12 treffen in einer Gleitfläche 13The mechanical seal 10 consists of a stationary sliding ring 11 and a dynamic sliding ring 12; the two sliding rings 11,12 meet in a sliding surface 13

aufeinander, die die Dichtfläche zwischen ortsfesten und rotierenden Teilen bildet.which forms the sealing surface between stationary and rotating parts.

Der stationäre Gleitring 11 ist über einen stationären Gleitringhalter 14, der drehsicher mit hier nicht dargestellten Mitteln, wie z.B. einer Stift-Nut-Verbindung, mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, gesichert. Der stationäre Gleitringhalter 14 hat an seinem inneren, dem Gehäuseinnenraum zugewandten Ende einen oder mehrere Bolzen 15, die zur Verdrehsicherung in axial verlaufende Nuten 16 des stationären Gleitrings 11 eingreifen. In dem stationären Gleitringhalter 14 befinden sich weiterhin eine oder mehrere umfänglich verteilte Druckfedern 17, die den stationären Gleitring 11 gegen den dynamischen Gleitring 12 pressen.The stationary sliding ring 11 is secured by a stationary sliding ring holder 14, which is connected to the housing 1 in a rotationally secure manner using means not shown here, such as a pin-groove connection. The stationary sliding ring holder 14 has one or more bolts 15 on its inner end facing the interior of the housing, which engage in axially extending grooves 16 of the stationary sliding ring 11 to prevent rotation. The stationary sliding ring holder 14 also contains one or more circumferentially distributed compression springs 17, which press the stationary sliding ring 11 against the dynamic sliding ring 12.

Ein Dichtungselement 18 ist in einem am äußeren Ende des Wellendurchgangs 2 befindlichen Sitz 4 eingepaßt und dichtend an den stationären Gleitring 11 angepaßt. Das Dichtungselement 18 besteht aus einem PTFE-Material oder ähnlichem Werkstoff, oder aus einem Grundkörper 18a aus verstärktem PTFE-Material, an den PTFE-Dichtungssegmente aus weicherem PTFE-Material angesintert sind. So liegt ein pilzkopfförmiger Ring 18b des Dichtungselementes 18 an dem Sitz 4 des Gehäuses 1 an. Der Ring 18b hat einen größeren Durchmesser als der Sitz 4, so daß der Ring 18b unter Pressung anliegt und eine gute Abdichtung bewirkt. Radial nach innen verlaufend schließt sich ein Ansatz 18c an den Grundkörper 18a an. Der Ansatz 18c geht in eine Dichtlippe 18d über, die parallel auf einer äußeren Umfangsflache des stationären Gleitringes 11 anliegt. Dabei bilden der Ansatz 18c und die Dichtlippe 18d eine U-förmige, zur Gehäuseau-A sealing element 18 is fitted into a seat 4 located at the outer end of the shaft passage 2 and is sealingly adapted to the stationary sliding ring 11. The sealing element 18 consists of a PTFE material or similar material, or of a base body 18a made of reinforced PTFE material, to which PTFE sealing segments made of softer PTFE material are sintered. A mushroom-shaped ring 18b of the sealing element 18 rests on the seat 4 of the housing 1. The ring 18b has a larger diameter than the seat 4, so that the ring 18b rests under pressure and creates a good seal. A projection 18c runs radially inwards to the base body 18a. The projection 18c merges into a sealing lip 18d, which lies parallel to an outer circumferential surface of the stationary sliding ring 11. The projection 18c and the sealing lip 18d form a U-shaped seal facing the housing.

ßenseite offene Ausnehmung, in die ein umlaufender Federring 19 eingesetzt ist. Der Federring 19 preßt die Dichtlippe 18d fest auf den stationären Gleitring 11, so daß eine gute Abdichtung gewährleistet ist.open recess on the outside into which a circumferential spring ring 19 is inserted. The spring ring 19 presses the sealing lip 18d firmly onto the stationary sliding ring 11, so that a good seal is guaranteed.

Der dynamische Gleitring 12 ist über einen dynamischen Gleitringhalter 20, der mit einer oder mehreren Stellschrauben 21 an der Welle 3 befestigt ist, gesichert. Der dynamische Gleitringhalter 20 weist einen oder mehrere radial verlaufende Stifte 22 auf, die zur Verdrehsicherung in axial verlaufende Nuten 23 des dynamischen Gleitringes 12 eingreifen.The dynamic sliding ring 12 is secured by a dynamic sliding ring holder 20, which is attached to the shaft 3 with one or more adjusting screws 21. The dynamic sliding ring holder 20 has one or more radially extending pins 22, which engage in axially extending grooves 23 of the dynamic sliding ring 12 to prevent rotation.

Der dynamische Gleitringhalter 20 weist weiterhin eine umlaufende, zur Welle 3 hin offene Nut 24 auf, die zwischen den Stellschrauben 21 und den Stiften 22 angeordnet ist. Die Umfangsflache 25 der Nut 24 ist derart geneigt, daß ihr radialer Abstand zu der Welle 3 in Richtung auf die Außenseite des Gehäuses hin abnimmt. In der Nut 24 befindet sich ein Dichtring 26 aus PTFE-Material. Durch den Druck des Mediums im Gehäuseinneren, der sich auch im innenliegenden Bereich der Nut 24 bildet, wird der Dichtring 26 in Richtung der Gehäuseaußenseite gepreßt, wodurch der Dichtring zunehmend von der geneigten Umfangsflache 25 der Nut 24 komprimiert wird, so daß eine gute Abdichtung garantiert ist.The dynamic sliding ring holder 20 also has a circumferential groove 24 that is open towards the shaft 3 and is arranged between the adjusting screws 21 and the pins 22. The circumferential surface 25 of the groove 24 is inclined in such a way that its radial distance from the shaft 3 decreases towards the outside of the housing. A sealing ring 26 made of PTFE material is located in the groove 24. The pressure of the medium inside the housing, which also forms in the inner area of the groove 24, presses the sealing ring 26 towards the outside of the housing, whereby the sealing ring is increasingly compressed by the inclined circumferential surface 25 of the groove 24, so that a good seal is guaranteed.

Ein zweiter Dichtring 27 aus PTFE-Material ist zwischen dem dynamischen Gleitring 12 und dem dynamischen Gleitringhalter 20 angeordnet. Der zweite Dichtring 27 wird durch die Druckfedern 17 in axialer Richtung und durch den Druck des Mediums im Gehäuse 1 in radialer RichtungA second sealing ring 27 made of PTFE material is arranged between the dynamic sliding ring 12 and the dynamic sliding ring holder 20. The second sealing ring 27 is pressed by the compression springs 17 in the axial direction and by the pressure of the medium in the housing 1 in the radial direction.

komprimiert, so daß auch an dieser Stelle eine gute Dichtwirkung erzielt wird.compressed so that a good sealing effect is also achieved at this point.

Sämtliche Sekundärdichtungen, nämlich das Dichtungselement 18 und die beiden Dichtringe 26,27, bestehen aus kostengünstigen, chemisch resistenten PTFE-Materialien oder ähnlichen Materialien, deren Elastizität jedoch gering ist. Durch die Ausbildung bzw. Anordnung der Sekundärdichtungen sind diese an ihren Anlageflächen unter Druck gesetzt, so daß auch das PTFE-Material abdichtend wirkt.All secondary seals, namely the sealing element 18 and the two sealing rings 26, 27, are made of inexpensive, chemically resistant PTFE materials or similar materials, the elasticity of which is, however, low. Due to the design or arrangement of the secondary seals, they are put under pressure on their contact surfaces, so that the PTFE material also has a sealing effect.

Claims

EXPECTATIONS

1. Mechanical seal for sealing a rotating shaft (3) against a housing (1), with a stationary sliding ring (11) that can be fastened to the housing (1), a dynamic sliding ring (12) that can be fastened to the shaft (3), the two sliding rings (11, 12) prestressed against each other creating a seal along their contact surfaces, an annular sealing element (18) provided between the housing (1) and the stationary sliding ring (11) and a sealing ring (26) that is arranged between the shaft (3) and a dynamic sliding ring holder (20) that carries the dynamic sliding ring (12) and can be fastened to the shaft,

characterized,

that the sealing element (18) is fitted under pressure into a seat (4) of the housing (1) and has an axially projecting projection (18c), the end region of which rests against the stationary sliding ring (11) with a sealing lip (18d).

2. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the sealing lip (18d) is pressed against the stationary sliding ring (11) with a spring ring (19).

3. Mechanical seal according to claim 2, characterized in that the sealing lip (18d) rests flat against the stationary sliding ring (11) and is connected to the

Extension (18c) forms a U-shaped receiving space for the spring ring (19) that is open to the outside of the housing.

4. Mechanical seal according to one of claims 1-3, characterized in that the sealing element (18) consists of PTFE or similar material.

5. Mechanical seal for sealing a rotating shaft (3) against a housing (1), with a stationary sliding ring (11) that can be fastened to the housing (1), a dynamic sliding ring (12) that can be fastened to the shaft (3), the two sliding rings (11, 12) prestressed against each other creating a seal along their contact surfaces, an annular sealing element (18) provided between the housing (1) and the stationary sliding ring (11), and a sealing ring (26) that is arranged between the shaft (3) and a dynamic sliding ring holder (20) that carries the dynamic sliding ring (12) and can be fastened to the shaft,

characterized,

that the sealing ring (26) is arranged in a groove (24) running circumferentially in the dynamic sliding ring holder (20) with an inclined circumferential surface (25), wherein the circumferential surface (25) is inclined towards the region of lower pressure.

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6. Mechanical seal according to claim 5, characterized in that the sealing ring (26) consists of PTFE or similar material.