DE2212969A1

DE2212969A1 - PROTECTED SHAFT SEAL - GAS PAD SEAL

Info

Publication number: DE2212969A1
Application number: DE19722212969
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Haug; Werner Lohse
Original assignee: Arzneimittelwerk Dresden GmbH
Current assignee: Teva GmbH
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1973-04-19

Description

Geschützte Wellendichtung - Gaspolsterdichtung Die Erfindung betrifft eine durch Gaspolster geschützte Wellendichtung zur Abdichtung des Eintritts urnlaufender vertikal angeordneter oder bis 450 gegen die Vertikale geneigter Wellen in Flüs3igkeiten.Protected Shaft Seal - Gas Cushion Seal The invention relates to a shaft seal protected by gas cushions to seal the inlet of the circumferential waves in liquids arranged vertically or inclined up to 450 relative to the vertical.

Zur Abdichtung des Eintritts umlaufender Wellen in Flüssigkeiten sind elastische Lippendichtungen verschiedener Formen bekannt. Ebenso sind Gleitringdichtungen bzw.To seal the entry of rotating shafts in liquids elastic lip seals of various forms are known. Mechanical seals are also used respectively.

Schleifringdichtungen in einer großen Varianz konstruktiver Arten, die den jeweiligen Verwendungszwecken angepaßt sind, bekannt.Slip ring seals in a large variety of constructive types, which are adapted to the respective uses, known.

Bei solchen Dichtungen, die in größeren Tauchtiefen angebracht sind oder gegen Flüssigkeiten abdichten sollen, die unter Druck stehen, wird das die Dichtung bewirkende Element zumeist mehrfach hintereinander eingesetzt, um die Fltlssigkeit wirksam am Durchtritt durch die Dichtungsstelle zu hindern.For seals that are installed at greater depths or to seal against liquids that are under pressure, this will be the Seal effecting element mostly used several times in a row to the liquid to effectively prevent the passage through the sealing point.

Bei allen angeführten bekannten Dichtungen liegt daa Dicht system - festes Material 1 / FlUssigkeit / festes Material 2 -vor. Dabei gehören die festen Materialien 1 und 2 zum Rotor und Stator und können aus unterschiedlichem Material hergestellt sein. In jedem Fall ist filr den Dauerbetrieb das geeignete Zusammenwirken von festem Material und Fldssigkeit Voraussetzung.There is a sealing system for all the known seals listed - Solid material 1 / liquid / solid material 2 - before. The fixed belong here Materials 1 and 2 for the rotor and stator and can be made of different materials be made. In any case, the most suitable interaction is for continuous operation of solid material and liquid is a prerequisite.

Die Verwendung solcher Dichtungen stößt beim Einsatz in chemischen Apparaten auf Schwierigkeiten, weil die in den Dichtungen verwendeten elastischen Werkstoffe der chemischen Einwirkung ungenügend standhalten oder unbeständig gegenüber den Reaktionstemperaturen sind. The use of such seals comes across when used in chemical Apparatus for difficulties because the elastic used in the seals Materials insufficiently withstand or unstable to chemical effects the reaction temperatures are.

Weiterhin wirken die bei chemischen Reaktionen oftmals in Fltlssigkeiten enthaltenen festen Bestandteile mechanisch zerstörend auf elastische und feste Dichtungsmaterialien. Furthermore, they often act in liquids in chemical reactions contained solid components mechanically destructive to elastic and solid sealing materials.

Schließlich können die in Flüssigkeiten chemischer Reaktionen gelösten Stoffe bei den Gleitringdichtungen zum Verkleben der gleitenden, die Anpressung der dichtenden Flächen bewirkenden Teile, führen. After all, those dissolved in liquids can undergo chemical reactions Materials in the mechanical seals for gluing the sliding, the contact pressure of the sealing surfaces causing parts.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Dichtungen des Eintritts umlauf ender Wellen in Flüssigkeiten vor chemiacher oder mechanischer Zerstörung zu schlitzen.The purpose of the invention is to seal the inlet Circulating waves in liquids from chemical or mechanical destruction to slit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellendichtung zu entwickeln, deren geeignete Gestaltung und Ausbildung die Schaffung eines schützenden Gaspolsters ermöglicht.The invention is based on the object of developing a shaft seal, their appropriate design and training the creation of a protective gas cushion enables.

Erfindungagemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einer bekannten Dichtung, z. B. Lippendichtung oder Gleitringdichtung, innerhalb der Flüssigkeit, in die die Dichtung und die umlaufende Welle eintauchen, in axialer Richtung die erfindungsgemäße Gaspdbterdichtung vorgeschaltet wird. According to the invention this object is achieved in that a known Seal, e.g. B. lip seal or mechanical seal, within the liquid, into which the seal and the rotating shaft are immersed, in the axial direction the Gaspdbterdichtung according to the invention is connected upstream.

Die Gaspolsterdichtung besteht aus dem Gehäuse, welches mit der trennenden Wcsd, bzwO mit dem Stator fest verbunden ist, in dessen Innerem der Gasverteilungsraum angeordnet ist, in den die Gaszuführung mündet und sich weiterhin der Sperraura befindet, der die Wirbelsperre enthalt.The gas cushion seal consists of the housing, which is connected to the separating Wcsd, or is firmly connected to the stator, inside the gas distribution space is arranged, in which the gas supply opens and continues the Sperraura which contains the eddy lock.

Der Gasverteilungsraum ist in seinen Dimensionen nur so groß bemessen, daß er den erforderlichen Gasstrom von 0,5 bis 5m3/h über den Umfang des Sperraumes verteilt.The dimensions of the gas distribution space are only so large that that he has the required gas flow of 0.5 to 5m3 / h over the circumference of the barrier space distributed.

Der Sperraum, der einen Abstand von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm zur Welle hat, muß eine möglichst große axiale Länge - ca. 1/3 des Durchmessers der Welle -aufweisen, die in Abhängigkeit vom Durchmesser der umlaufenden abzudichtenden Welle, vom Anatellwinkel dieser Welle gegen die Vertikale, von der Urnlaufgeschwindigkei;t dieser Welle und dem Abstand zwischen Welle und Sperraumwand zunehmen muß. Sie beträgt z. 3. bei dem Wellendurchmesser von 350 mm, dem Anstellwinkel von 20° gegen die Vertikale, dem Abstand 0,2 bis 0,5 mm und der Umlaufgeschwindigkeit von 1 m sec 1 12 mm.The barrier space, which is a distance of 0.1 to 3 mm, preferably 0.1 up to 0.5 mm to the shaft, the axial length must be as large as possible - approx. 1/3 of the diameter of the shaft, which depends on the diameter of the circumferential to be sealed Wave, from the angle of this wave against the vertical, from the rotational speed; t this shaft and the distance between the shaft and the barrier space wall must increase. It amounts to z. 3. with the shaft diameter of 350 mm, the angle of attack of 20 ° against the Vertical, the distance 0.2 to 0.5 mm and the rotational speed of 1 m sec 1 12 mm.

Der Sperraum verhindert bei ruhender Welle mittels des durchstrümenden Gases den Zutritt der Flüssigkeit zur Dichtung und zwar bei vertikalem Einbau in- ganzer axialer länge des Sperrarmes und bei schrägem Einbau der Welle nur zu einem geringeren Teil der axialen Länge.The blocking space prevents the wave from flowing through when the wave is at rest Gas, the access of the liquid to the seal, namely with vertical installation in full axial length of the locking arm and only one if the shaft is installed at an angle smaller part of the axial length.

Der Sperraum ist bei umlaufender Welle von Wirbeln erfüllt, die zum Eintritt der Flüssigkeit in den Gasverteilungsraum und an die Dichtung führen würden, was durch die Wirbelsperre verhindert wird.The barrier space is filled with a rotating wave of eddies that lead to The liquid would enter the gas distribution space and lead to the seal, what is prevented by the eddy lock.

Die Wirbelsperre besteht aus schneckenSvrmigell Vertiefungen in der Umfangsfläche des Sperraumea z0 B. in Form von flachen Gewindeeinschnitten mit hohem Gang mit einer Tiefe von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, deren Steigrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle angeordnet ist. Die Wirbelsperre bewirkt eine der Umlaufrichtung der eintretenden Flüssigkeit entgegengesetzt gerichtete Umlaufrichtung des Gases, wodurch die Wirbelbildung im Sperraum wirksam unterdrückt wird und auch bei schnell umlaufenden Wellen ein Eintritt der Flüssigkeit in den Gasverteilungsraum und an die Dichtung verhindert wird.The eddy lock consists of snail-like depressions in the Circumferential surface of the barrier space, e.g. in the form of flat thread incisions with a high Corridor with a depth of 0.1 to 5 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm, the direction of rise is arranged opposite to the direction of rotation of the shaft. The eddy lock causes one of the direction of circulation of the entering liquid opposite Direction of circulation of the gas, which effectively suppresses the formation of eddies in the barrier space and also with rapidly rotating waves an entry of the liquid into the Gas distribution space and the seal is prevented.

Die Verwendung der Gaspolsterdichtung gestattet es, beliebige bekannte Dichtungen in chemischen Apparaten auch in Flüssigkeiten eintauchend einzusetzen. So werden die in den bekannten Lippendichtungen verwendeten elastischen Werkstoffe, wie Gummi oder Kunststoffe bei Verwendung der Gaspolsterdichtung vom chemischen Medium nicht angegriffen Die Dichtflächen der bekannten Gleitringdichtungen und Lippendichtungen werden von festen Bestandteilen, die in der Flüssigkeit enthalten sein können, nicht mechanisch zerstört.The use of the gas cushion seal allows any known Use of seals in chemical apparatus also immersed in liquids. The elastic materials used in the known lip seals, such as rubber or plastics when using the gas cushion seal from the chemical Medium not attacked The sealing surfaces of the known mechanical seals and Lip seals are made from solid components that are contained in the liquid cannot be mechanically destroyed.

Die gleitenden Teile der bekannten Gleitringdichtungen werden bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gaspolsterdichtung nicht durch gelöste Inhaltsstoffe der Flüesigkeiten verklebt, so daß die volle Leistungsfähigkeit der bekannten Dichtungen auch im Dauerbetrieb in aggressiven und mechanisch hoch beanspruchenden flüssigen Medien erhalten bleibt.The sliding parts of the known mechanical seals are at Use of the gas cushion seal according to the invention not due to dissolved ingredients the fluids stuck together, so that the full performance of the known seals also in continuous operation in aggressive and mechanically highly stressed liquids Media is preserved.

Die erfindungsgemäße Gaspolsterdichtung wandelt das Dichtsystem - festes Material 1 / Flüssigkeit / festes Material 2 -um in - festes Material 1 J Gas / festes Material 2 -.The gas cushion seal according to the invention converts the sealing system - solid material 1 / liquid / solid material 2 -um in - solid material 1J Gas / solid material 2 -.

Die einfache Konstruktion der Gas.olsterdichtung gestattet bei billigen Kosten eine weitgehende Anpassung an bestehende Dichtungen beliebiger Konstruktion und wandelt diese in geschützte Dichtungen um.The simple construction of the gas cushion seal allows for cheap Costs of extensive adaptation to existing seals of any design and converts them into protected seals.

Die Erfindung soll nachstehend an einem 1sführungsbeispiel erläutert werden.The invention is explained below using an exemplary embodiment will.

Das Gehäuse 1 ist über die Dichtung 7 gestülpt und ist am Flansch der Dichtung 7 und an der Gefäßwand 9 angeflanscht.The housing 1 is slipped over the seal 7 and is on the flange the seal 7 and flanged to the vessel wall 9.

Im Gehäuse 1 befindet sich der Gasverteilungsraum 2 als zylindrischer innerer Abschnitt im Gehäuse. Der Gasverteilungsraum 2 weist einen inneren lichten Durchmesser auf, der um ca. 20 % größer ist als der der umlaufenden Welle 6.The gas distribution space 2 is located in the housing 1 as a cylindrical one inner section in the housing. The gas distribution room 2 has a inner clear diameter, which is about 20% larger than that of the circumferential Wave 6.

In ihn mündet die als seitliche Bohrung auagebildete Gaszuführung 3, deren Zuführungsleitung 8 durch Schraubverbindung lösbar ist Cin Figur 1 nicht ausgeführt).The gas supply formed as a lateral bore opens into it 3, the feed line 8 of which is detachable by a screw connection. Cin FIG. 1 does not executed).

Der Sperraum 4 wird vom zugeführten Gas zwischen Gehäuse 1 und umlaufender Welle 6 durchströmt.The barrier space 4 is of the supplied gas between housing 1 and circumferential Wave 6 flows through.

Er weist eine Länge in axialer Richtung von etwa 1/3 des Durchmessers der umlaufenden Welle 6 und einen Abstand vom Gehäuse 1 zur umlaufenden Welle 6 von ca. 0,2 mm auf.It has a length in the axial direction of about 1/3 of the diameter of the rotating shaft 6 and a distance from the housing 1 to the rotating shaft 6 of approx. 0.2 mm.

Die Wirbelsperre 5 ist als 0,5 mm tiefe schneckenfUrmige Rille in die zylindrische Innenfläche des Sperraumes 4 eingearbeitet und ist in der Steigung der Drehrichtung der umlaufenden Welle 6 entgegengesetzt.The eddy lock 5 is in the form of a 0.5 mm deep helical groove incorporated the cylindrical inner surface of the locking space 4 and is in the slope the direction of rotation of the rotating shaft 6 opposite.

Die erforderliche Gaszuführung wird vor dem Beschicken des Gefäßes mit der Flüssigkeit angestellt und bleibt am gUnstigsten dauernd in Betrieb. Die Gaspolsterdichtung echtitzt die eingebaute Dichtung sowohl bei stehender als auch bei umlaufender Welle.The required gas supply is made prior to loading the vessel turned on with the liquid and remains in the most favorable continuous operation. the The gas cushion seal fits the built-in seal both in the upright position and in the upright position with rotating shaft.

Der Arbeitsbereich der Gaspolaterdichtung erstreckt sich von Vakuum 20 Torr bis Überdruck 3 atm.The working range of the gas polymer seal extends from vacuum 20 torr to 3 atm overpressure.

Claims

Patent claims

~ 1.) Protected shaft seal circumferential, vertical or up to 450 against the vertical of arranged waves that are immersed in liquids, characterized in that, that a housing 1 (Fig. 1) has a known seal (7) of a circumferential Shaft (6) and this shaft (6) encompassed radially and with the flange of the seal (7) and is tightly connected to the separating wall (9), and into this housing (1) a steady, slow stream of suitable inert gas flows in at 0.5 to 5 m3 / h, this gas in the barrier space (4) between the housing (1) and the rotating shaft (6) into the Liquid escapes freely, within the housing (1) in the direction of the shut-off Liquid - the gas distribution space (2) into which the inert gas flows, and the barrier space (4), which on the cylindrical surfaces of the housing (1) the vortex barrier (5) has the helical incisions with opposite directions of rotation than the rotating shaft to be sealed (6) are arranged so that the rotating Shaft (6) the cylindrical surfaces of the housing in the area of the Suerraumes (4) straight not touched.

2. Protected shaft seal according to claim 1, characterized in that that the combined housing (12) (Fig. 2), which is fixed by screwing (10) is connected to the stator (11), in addition the known seal (7) carries, and its interior in the direction of the liquid to be shut off the gas distribution space (2) and the locking space (4) with the eddy lock (5) cu £ has

3. Protected Shaft seal according to claims 1 and 2, characterized in that the vortex barrier (5) as a high-pitch thread at a depth of 0.1 to 5 mm, preferably 0.5 up to 1.5 mm, in the cylindrical surface of the housing (1) or the combined housing (12) is cut and the threads have a large infeed.

4. Protected shaft seal according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the barrier space (4) has a distance of 0.1 to 3 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm, to the shaft (6), and the axial length Ccl 1/3 of the diameter the shaft (6).