[发明专利]冷却的机械密封组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体冷却的机械密封组件，其被特别地构造成干运转的机械密封，并且本发明涉及该机械密封组件的热输送的优化方法。

背景技术

从现有技术已知具有不同构造的机械密封组件。例如，在搅拌机中使用气体润滑的机械密封；在这种情况下，气体存在于转动密封环和静止密封环之间以作为所谓的干运转密封，该气体特别地是空气。可以在接触的条件下并且利用密封间隙来操作这种机械密封组件。在操作期间，在这种机械密封中可能出现热问题并且可能产生不期望的噪声。JP2009-108941A1公开了一种机械密封，其中，在转动密封环中形成气体通道，该气体通道通过密封环被引导到密封间隙的滑动面。然而，该方案需要密封环本身具有径向孔和轴向孔以及铣出部（milled-out portion），因而该方案非常复杂和昂贵。此外，由于上述通道导致密封环被弱化，特别是由于将要被密封的压力会导致密封环的变形并且最终会导致密封环使用寿命缩短。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种机械密封组件，其具有简单的结构同时制造成本低，该机械密封组件借助于流体，特别是气体，提供了改进的冷却，尤其是一种节约能量和空间优化的冷却。

通过具有方案1的特征的机械密封组件来实现该目的。从属方案示出了本发明的优选的发展。

与现有技术相比，具有方案1的特征的本发明的机械密封组件具有显著提高的使用寿命。此外，使得对密封环的更有效的冷却变成可能。此外，根据本发明的该机械密封组件能够有效地防止在转动密封环和承载环之间形成不期望的压力。此外，冷却操作不需要任何附加的安装空间。根据本发明，这是如下地实现的，在紧固到轴套筒的承载环中，存在至少一个连接到转动密封环和承载环之间的空隙的连接开口。通过两个O型环形成环状的空隙，该两个O型环配置在承载环的内侧和转动密封环的外侧之间。在承载环中的连接开口使得流体能够流入和流出空隙，特别地是该空隙的进气和排气，由此实现对转动密封环的有效冷却。此外，因为空隙经由连接开口被连接到承载环的外周面（大气侧），所以在空隙中不可能出现不期望的压力升高。由于承载环与转动密封环一起转动，所以经由在转动密封环的径向外周面上的连接开口产生了流体循环，使得能够有效地冷却转动密封环。因此，能够通过流动的流体流排出热。根据本发明的方案的另一具体优点是在密封环上的热增长主要取决于转动速度，然而由于冷却能力也随着转动速度而增强，所以该机械密封组件能够自动地基于转动速度来冷却。

优选地，承载环包括多个连接开口。这些连接开口特别优选地在圆周上等间距地分布。由此，能够通过转动承载环有效地提高冷却能力。此处，连接开口的形状优选地被构造成具有相同直径或不同直径的圆筒状和/或渐缩形状，特别地是圆锥形渐缩形状，和/或台阶状（台阶孔），并且/或者被构造成长形孔的形状。特别优选地，此处多个连接开口被配置在承载环上的圆周线上。可选地，连接开口设置在承载环的不同平面中。

当优选地多个连接开口的中心轴线相对于在承载环的外周上的切线T的角度被配置成小于90°时，能实现特别有效的冷却。相对于承载环上的切线的角度优选地在从45°至65°的范围内并且特别优选地为大约55°。可选地，多个连接开口的角度被配置在90°至170°之间。进一步优选地，所有具有相同角度的连接开口还沿相同方向定向，优选地采用转动方向。

特别优选地，两个彼此相邻的连接开口均配置成使得相邻的连接开口的中心轴线限定的角度为大约90°。这能够产生不依赖转动方向的有效的冷却，这是因为对于逆时针方向和顺时针方向两者而言都在与行进方向相反的方向成角度地设置各连接开口。这特别地允许该机械密封组件被用在可以发生逆时针转动和顺时针转动的搅拌机中。进一步优选地，彼此相邻的连接开口在承载环的内周上彼此交叉。由此，在承载环和转动密封环之间的空隙中可以形成特别有效的流体引导。

进一步优选地，承载环包括设置在承载环的外周面上且将多个连接开口彼此连接的槽。由此，在承载环的外侧引导气体流。该槽优选地是V形，特别地具有约90°的角度。可选地，该槽被设置为在承载环的平面中的连续槽。可选地，该槽以锯齿的方式使得在承载环的不同平面中的连接槽连接。

对于特别紧凑的结构，承载环进一步优选地包括用于容纳紧固元件的紧固开口，利用该紧固元件能将承载环固定到轴套筒。

特别优选地，机械密封组件还包括配置在轴套筒的径向内侧的夹持环。优选地，由通过承载环中的紧固开口的紧固元件将夹持环固定到诸如轴等的转动组件。