DE10050983B4 - Axial shaft seal in a housing bore with a firmly connected to the shaft circumferential inner part - Google Patents
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Abstract
Axialwellendichtung in einer Gehäusebohrung mit einem mit der Welle fest verbundenen umlaufenden Innenteil, welches eine nach außen gewandte Ringscheibe aus PTFE hat, die an einem am Außenteil vorhandenen Gegenring dichtend anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (4) aus einem Versteifungsring (7) aus Metall besteht der auf seiner der Welle (3) zugewandten und abgewandten Seite von einer Elastomerauflage (8) eingefasst ist und abdichtend auf der Welle (3) befestigt ist, und dass ein Gegenring (14) mit radialer Innenseite (13) als plane Auflagefläche für die Ringscheibe (10) vorgesehen ist, zu dem die konisch ausgebildete Ringscheibe (10) ausgerichtet ist, wobei dieselbe mit ihrem inneren Rand (1) in der Elastomerauflage (8) durch Vulkanisation eingebettet ist und mit ihrem äußeren Rand (12) an der Innenseite (13) des Gegenrings (14) anliegt, und mit höheren Drehzahlen eine fliehkraftbedingte Verringerung der Anpressung des äußeren Randes (12) der Ringscheibe (10) an der Innenseite (13) des Gegenrings (14) eintritt.Axial shaft seal in a housing bore with a circumferential inner part which is firmly connected to the shaft and which has an outwardly facing annular disc made of PTFE, which bears sealingly on a mating ring on the outer part, characterized in that the inner part (4) consists of a stiffening ring (7) Metal is on the side of the shaft (3) facing and facing away from an elastomer support (8) and is sealingly attached to the shaft (3), and that a counter ring (14) with a radial inside (13) as a flat contact surface for the annular disc (10) is provided, to which the conical annular disc (10) is aligned, the inner edge (1) of which is embedded in the elastomeric layer (8) by vulcanization and the outer edge (12) on the inside (13) of the counter ring (14), and at higher speeds a centrifugal force-related reduction in the contact pressure on the outer edge (12) of the annular disc (10) occurs on the inside (13) of the counter ring (14).
Description
Für die Abdichtung von Wellendurchführungen werden sowohl Radialwellendichtungen als auch Axialwellendichtungen eingesetzt. Durch die Dichtungen soll verhindert werden, dass Öl nach außen austritt oder Schmutzteilchen von außen in das Innere des Gehäuses gelangen können. Hierbei werden Dichtungen eingesetzt, bei denen die Dichtung in der Gehäusebohrung befestigt ist und die Dichtlippe die sich drehende Welle abdichtend umfasst. Verwendet werden auch Kassettendichtungen, die sowohl als Radial- wie auch als Axialdichtung ausgeführt werden können und bei denen ein Innenteil oder ein Außenteil vorgesehen ist, welches als Gegenfläche für die Dichtlippen dient.Both shaft seals and axial shaft seals are used to seal shaft bushings. The seals are intended to prevent oil from escaping to the outside or dirt particles from entering the interior of the housing from the outside. Here, seals are used in which the seal is fixed in the housing bore and the sealing lip sealingly surrounds the rotating shaft. Also used are cassette seals, which can be executed both as a radial and axial seal and in which an inner part or an outer part is provided, which serves as a counter surface for the sealing lips.
Stand der TechnikState of the art
Durch die
Eine andere Kassettendichtung ist aus der
Des weiteren ist durch die
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialwellendichtung zu schaffen, die eine geringe Reibung und damit auch eine geringere Ölzersetzung hat, die preiswert herzustellen ist, insbesondere indem sie eine geringere Anforderung an die Wellenoberfläche und damit auch Unempfindlichkeit gegen Rundlaufabweichungen der Welle und gegen Mittenversatz von Welle zu Bohrung hat, die keinen Verschleiß an der Welle ergibt und bei der beide Drehrichtungen möglich sind. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 13 weisen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aus.The invention has for its object to provide an axial shaft seal, which has a low friction and thus a lower oil decomposition, which is inexpensive to manufacture, in particular by a lower requirement for the shaft surface and thus insensitivity to runout of the shaft and against center offset of Has shaft to bore, which gives no wear on the shaft and in which both directions of rotation are possible. The solution of the problem is solved with the features of
Bei der erfindungsgemäßen Axialwellendichtung wird ein mit der Welle fest verbundenes, umlaufendes Innenteil verwendet, welches eine nach außen gewandte Ringscheibe aus einem polymeren Material hat, die an einem am Außenteil vorhandenen Gegenring dichtend anliegt. Als polymeres Material wird hier in erster Linie PTFE (Polytetrafluorethylen) oder ein PTFE-Compound verstanden. Möglich sind auch ähnlich wirkende Polymere, beispielsweise spritzbare Co-Polymerisate, wie zum Beispiel FEP (Perfluorethylenpropylen) oder PFA (Perfluoralcoxycopolymer). Der Gegenring besteht bevorzugt aus Metall.In the axial shaft seal according to the invention, a firmly connected to the shaft, circumferential inner part is used, which has an outwardly facing annular disc of a polymeric material which bears sealingly against a mating ring present on the outer part. As a polymeric material is understood here primarily PTFE (polytetrafluoroethylene) or a PTFE compound. Also possible are polymers having a similar action, for example sprayable copolymers, such as, for example, FEP (perfluoroethylene propylene) or PFA (perfluoroalcohol copolymer). The counter ring is preferably made of metal.
Das Innenteil wird aus einem Versteifungsring, insbesondere aus Metall mit einer mindestens auf der der Welle zugewandten Seite angebrachten Elastomerauflage gebildet und wird abdichtend fest auf der Welle befestigt. Die Elastomerauflage wird aus einem Thermoplast oder einem Duroplast gebildet Die am Innenteil angefügte Ringscheibe selbst wird von der am Versteifungsring angebrachten Elastomerauflage gehalten. Die Elastomerauflage wird entsprechend ausgebildet, so dass sie den innenliegenden Rand der Ringscheibe, vorzugsweise durch Vulkanisation, aufnehmen kann. Der aus der Auflage herausragende Teil der Ringscheibe ist konisch auf den Gegenring ausgerichtet und liegt zumindest mit seinem äußeren Randbereich an dem Gegenring an. In diesem anliegenden Randbereich, der als Dichtfläche der Ringscheibe bezeichnet werden kann, sind vorzugsweise ein oder mehrere Rückfördernuten für Öl angebracht.The inner part is formed from a stiffening ring, in particular made of metal with an at least on the shaft side facing the elastomer pad and is sealingly fixedly mounted on the shaft. The elastomer support is formed from a thermoplastic or thermosetting plastic. The ring disk itself attached to the inner part is held by the elastomer support attached to the reinforcing ring. The elastomer support is designed accordingly, so that it can absorb the inner edge of the annular disc, preferably by vulcanization. The protruding from the support part of the annular disc is conically aligned with the mating ring and is at least with its outer edge region of the mating ring. In this adjacent edge region, which can be referred to as the sealing surface of the annular disc, preferably one or more Rückfördernuten for oil are mounted.
Bei der vorliegenden Erfindung wirkt die Ringscheibe zum einen als Schleuderscheibe und zum anderen in Verbindung mit dem Gegenring als axiale Dichtscheibe. Es findet ein fliehkraftbedingtes Abschleudern des abzudichtenden Mediums von der Dichtstelle statt und durch die Ölrückfördernuten an der Ringscheibe wird das in die Kontaktzone von Schleuderscheibe und Planfläche eintretende Öl in den Ölraum zurückgefördert. Bei höheren Drehzahlen bildet sich ein Luftpolster zwischen der Dichtscheibe und der Planfläche, so dass ein praktisch verschleißfreier Betriebszustand vorliegt.In the present invention, the annular disc acts on the one hand as a slinger and on the other hand in conjunction with the mating ring as an axial sealing disc. There is a centrifugal centrifugal centrifugation of the medium to be sealed from the sealing point and by the Ölrückfördernuten on the annular disc entering the contact zone of the centrifugal disc and flat surface oil is fed back into the oil chamber. At higher speeds, an air cushion forms between the sealing disc and the plane surface, so that there is a practically wear-free operating state.
In einer einfachen Ausführungsform kann der Gegenring durch die Innenfläche eines Gehäusedeckelrandes gebildet sein. Der Gehäusedeckel wird mit einem überstehenden Rand versehen, an dem die Dichtfläche der Ringscheibe anliegt.In a simple embodiment, the counter ring can be formed by the inner surface of a housing cover edge. The housing cover is provided with a protruding edge on which abuts the sealing surface of the annular disc.
Bevorzugt wird die Axialwellendichtung jedoch mit einem dichtend fest in die Gehäusebohrung eingefügten Außenteil versehen, das aus einem Versteifungsring, vorzugsweise aus Metall, besteht, der wenigstens auf seiner radial äußeren Oberfläche mit einer Elastomerauflage versehen ist und einen radial nach innen abgewinkeltes Scheibenteil hat, welcher die plane Auflagefläche für die Ringscheibe bildet.Preferably, however, the Axialwellendichtung is provided with a sealingly inserted into the housing bore outer part, which consists of a stiffening ring, preferably made of metal, which is provided at least on its radially outer surface with an elastomer support and has a radially inwardly angled disk part, which the forms planar bearing surface for the annular disc.
Für die Festlegung von Ringscheibe und Gegenring zueinander kann die äußere Elastomerauflage des Versteifungsrings des Innenteils am Gegenring anliegende Positionierungsnoppen für eine definierte Montagevorspannung haben.For the determination of the annular disc and the mating ring to each other, the outer elastomer support of the stiffening ring of the inner part of the mating ring fitting positioning nubs for a defined mounting bias can have.
Möglich ist aber auch, dass der Gegenring aus einem Stützring besteht, der mit seinem äußeren Rand in der Elastomerauflage des in die Gehäusebohrung eingefügten Versteifungsrings des Außenteils gehalten ist. In diesem Fall können das Innenteil und das Außenteil der Dichtung aus etwa vergleichbaren Teilen bestehen, wobei das Innenteil die Ringscheibe hält und das Außenteil den Gegenring. Durch diese Lagerung des Gegenrings kann die axiale Anpresskraft der Ringscheibe auch bei Axialbewegungen gesteuert werden.It is also possible that the counter ring consists of a support ring which is held with its outer edge in the elastomer support of the inserted into the housing bore stiffening ring of the outer part. In this case, the inner part and the outer part of the seal may consist of approximately comparable parts, the inner part holding the annular disk and the outer part holding the counter ring. By this mounting of the counter ring, the axial contact pressure of the annular disc can also be controlled during axial movements.
Möglich ist auch die Dichtung als Kassettendichtung auszuführen, wie sie für viele Anwendungsgebiete gewünscht wird. In diesem Fall kann der Versteifungsring des Außenteils einen radial nach innen umgebogenen Rand haben, an den Abstandsnoppen zur Anlage kommen, die am radial nach außen gezogenen Rand des Versteifungsrings des Innenteils vorhanden sind. Auf diese Weise werden Außen- und Innenteil in einer vorgegebenen Lage zueinander gehalten.It is also possible to perform the seal as a cartridge seal, as desired for many applications. In this case, the stiffening ring of the outer part may have a radially inwardly bent edge, come into contact with the spacer knobs, which are present on the radially outwardly drawn edge of the stiffening ring of the inner part. In this way, the outer and inner parts are held in a predetermined position to each other.
Möglich ist hier auch eine Ausführungsform, bei der das Außenteil auf seiner radialen Innenseite mit einem die Ringscheibe an den Gegenring andrückenden Federring versehen ist, der von wenigstens einem Keilring mit einer am Federring anliegenden Keilfläche gehalten wird. Der zum Einsatz kommende Federring kann beispielsweise eine Schraubenzugfeder sein. Für Montagezwecke ist es günstig, wenn der Federring und der beziehungsweise die Keilringe von einem gesonderten Haltering gehalten werden, wobei der Haltering in das Außenteil eingepresst werden kann.Also possible here is an embodiment in which the outer part is provided on its radially inner side with an annular disc which presses against the mating ring spring ring, which is held by at least one wedge ring with a voltage applied to the spring ring wedge surface. The spring ring used can for example be a helical tension spring. For mounting purposes, it is advantageous if the spring ring and the or the wedge rings are held by a separate retaining ring, wherein the retaining ring can be pressed into the outer part.
Der Federring kann auch als Wellenfeder ausgebildet sein. Diese Wellenfeder wird dann von einem Klemmring gehalten und zwischen der Wellfeder und der Ringscheibe ist ein Druckring zur gleichmäßigen Kraftverteilung eingefügt.The spring ring can also be designed as a wave spring. This wave spring is then held by a clamping ring and between the wave spring and the annular disc, a pressure ring is inserted for uniform force distribution.
Eine weitere Möglichkeit der Befestigung der Ringscheibe am Innenteil besteht darin, dass die Ringscheibe von einem balgartig ausgebildeten elastomeren Ansatz vom Innenteil gehalten wird.Another possibility of fixing the annular disc on the inner part is that the annular disc is held by a bellows-shaped elastomeric approach from the inner part.
Schließlich sieht die Erfindung vor, das Gehäuse mit einem Messsensor zu versehen über den beispielsweise Wellendrehzahl und Drehwinkel gemessen werden können. In diesem Fall ist an dem Elastomer des Innenteils ein dem Messsensor gegenüberliegender Multipolkranz angebracht.Finally, the invention provides for providing the housing with a measuring sensor via which, for example, shaft speed and angle of rotation can be measured. In this case, a multi-pole ring opposite the measuring sensor is attached to the elastomer of the inner part.
Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass eine fliehkraftunterstützte Verkleinerung der Anpressung bei hohen Drehzahlen eintritt und eine zusätzliche Dichtwirkung durch fliehkraftbedingtes Abschleudern des abzudichtenden Mediums erfolgt.The particular advantages of the invention can be seen in the fact that a centrifugally assisted reduction of contact pressure occurs at high speeds and an additional sealing effect occurs by centrifugal centrifugation of the medium to be sealed.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Anhand von mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.On the basis of several embodiments, the invention will be explained in more detail below.
Es zeigt:It shows:
Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention
In der
Die
An der Elastomerauflage
Die
In der
Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der Axialwellendichtung
Die
Das Beispiel der
Die
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine fliehkraftunterstützte Verringerung der Anpressung an die Gegenfläche, bei gleichzeitig steigendem Abschleudern als Dichthilfe, in Abhängigkeit der Drehzahl der Welle stattfindet.The particular advantage of the invention is that a centrifugally assisted reduction of the contact pressure on the counter surface, with simultaneous increasing centrifuging takes place as a sealing aid, as a function of the rotational speed of the shaft.
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