DE102010044427A1 - shaft seal - Google Patents
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- F16J15/3256—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals
- F16J15/3264—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals the elements being separable from each other
Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Wellendichtung zu entwickeln, welche Stillstandsleckagen zuverlässig vermeidet und auch bei rotierender Welle die Leckageverluste senkt, dabei fertigungstechnisch einfach herstell- und montierbar ist, die Fertigungskosten deutlich reduziert und gleichzeitig „partikelunempfindlich” ist, zudem den Verschleiß der Baugruppen minimiert, neben der Lebensdauer auch die Zuverlässigkeit deutlich erhöht und selbst nach längerer Einsatzzeit noch eine „luftfreie” Vakuumbefüllung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Wellendichtung mit einem Dichtungsgehäuse (5) einer Laufhülse (6) und einer rotationssymmetrischen aus einem elastischen Material bestehenden Dichtungsmembran (7), zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an der Laufhülse (6) zum Innenraum (1) hin eine radiale Schleuderscheibe (9) angeordnet ist, welche den Innenzylinder (10) des Dichtungsgehäuses (5) überragt, und dass am Zylinderteil (11) des Dichtungsgehäuses (5) zum Außenraum (4) hin eine Membrananlageplatte (12) angeordnet ist durch deren zylindischen Innenöffnung (13) die Laufhülse (6) zum Außenraum (4) hin hindurchragt, wobei zwischen der Innenöffnung (13) und der Laufhülse (6) ein Arbeitsspalt (14) angeordnet ist, und dass an den beiden freien Enden der Dichtungsmembran (7) einerseits eine Radialdichtlippe (17) und andererseits eine Axialdichtlippe (18) angeordnet ist, wobei die Radialdichtlippe (17) dem Arbeitsspalt (14) benachbart an der Laufhülse (6), und die Axialdichtlippe (18) dichtungsgehäuseseitig an der Schleuderscheibe (9) derart anliegt, dass durch eine elastische Verformung der Dichtungsmembran (7) zwischen der Radialdichtlippe (17) und der Axialdichtlippe (18) eine „Wölbungsfeder” ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung zur Abdichtung einer aus einem mit einem fluiden Medium gefüllten Innenraum herausgeführten rotierenden Welle, vorzugsweise gegenüber der Atmosphäre.The invention has for its object to develop a novel shaft seal, which reliably prevents standstill leakage and reduces leakage losses even with a rotating shaft, is easy to manufacture and assemble in terms of production technology, significantly reduces manufacturing costs and is at the same time "particle-insensitive", and also reduces wear and tear Components are minimized, in addition to the service life, reliability is significantly increased and even after a long period of use, an "air-free" vacuum filling is still possible. The shaft seal according to the invention with a seal housing (5), a running sleeve (6) and a rotationally symmetrical sealing membrane (7) made of an elastic material is characterized in particular by the fact that a radial centrifugal disc () on the running sleeve (6) towards the interior (1) 9) is arranged which projects beyond the inner cylinder (10) of the seal housing (5), and that a diaphragm contact plate (12) is arranged on the cylinder part (11) of the seal housing (5) towards the outer space (4) through its cylindrical inner opening (13) the barrel sleeve (6) protrudes towards the outer space (4), a working gap (14) being arranged between the inner opening (13) and the barrel sleeve (6), and on the one hand a radial sealing lip (2) at the two free ends of the sealing membrane (7) 17) and on the other hand an axial sealing lip (18) is arranged, the radial sealing lip (17) adjacent to the working gap (14) on the running sleeve (6), and the axial sealing lip (18) sealingly Bears against the centrifugal disc (9) on the housing side in such a way that an “arch spring” is formed between the radial sealing lip (17) and the axial sealing lip (18) by means of an elastic deformation of the sealing membrane (7). The invention relates to a shaft seal for sealing a rotating shaft which is led out of an interior space filled with a fluid medium, preferably with respect to the atmosphere.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung zur Abdichtung einer aus einem mit einem fluiden Medium gefüllten Innenraum herausgeführten rotierenden Welle, vorzugsweise gegenüber der Atmosphäre. Einsatzbereiche solcher Wellendichtungen sind der Maschinen-, der Apparate- und der Kraftfahrzeugbau, wie zum Beispiel die Abdichtung der Antriebswelle einer Kühlmittelpumpe.The invention relates to a shaft seal for sealing an outgoing from a filled with a fluid medium interior rotating shaft, preferably with respect to the atmosphere. Areas of application of such shaft seals are machine, apparatus and motor vehicle construction, such as, for example, the sealing of the drive shaft of a coolant pump.
Im Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Ausführungen von Wellendichtungen bekannt geworden. In der von der Anmelderin hinterlegten
Aus der
Für alle vorgenannten Bauformen ist charakteristisch, dass die auf einer Welle, bzw. einer Wellen-Laufhülse angeordneten Dichtlippen des dem Innenraum benachbarten Dichtmembrankörpers am stärksten mit Schmutzfracht konfrontiert sind, und daher auch zuerst verschleißen. Die weiter außen angeordneten Dichtlippen des zweiten Dichtmembrankörpers sollten für diesen Fall nun die durch die verschlissenen Lippen hindurchtretende Leckage abdichten.It is characteristic of all the above-mentioned designs that the sealing lips of the sealing membrane body which are disposed on a shaft or a shaft sleeve are most exposed to dirt load, and therefore also wear out first. The further outwardly disposed sealing lips of the second sealing membrane body should now seal the leak passing through the worn lips leakage in this case.
Da jedoch die Dichtlippen des zweiten Dichtmembrankörpers ungekühlt auf der Welle, bzw. der Wellen-Laufhülse laufen, unterliegen diese einem erhöhten Verschleiß und werden hart. Sie verlieren dadurch ihre für die Vermeidung von Leckagen zwingend erforderliche Dichtspannung und können nach einer gewissen Einsatzzeit ihre Aufgabe als Dichtung nicht mehr vollständig erfüllen, so dass die Leckageverluste über die Betriebslaufzeit deutlich zunehmen.However, since the sealing lips of the second sealing membrane body run uncooled on the shaft, or the shaft sleeve, they are subject to increased wear and are hard. As a result, they lose their sealing force, which is absolutely necessary for preventing leaks, and can no longer completely fulfill their task as a seal after a certain period of use, so that the leakage losses increase significantly over the service life.
Bei Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen erfolgt zudem die Erstbefüllung des Kühlsystems, indem das Kühlsystem mittels einer Saugpumpe evakuiert, auf Dichtheit geprüft, und anschließend unter Nutzung des erzeugten Unterdruckes luftfrei mit Kühlmittel befüllt wird.In cooling systems of motor vehicles, moreover, the first filling of the cooling system takes place, in that the cooling system is evacuated by means of a suction pump, tested for leaks, and then filled air-free with coolant using the generated negative pressure.
Auf die Erstbefüllung haben die zuvor beschriebenen Verschleißerscheinungen an den Dichtlippen keine Auswirkung.On the Erstbefüllung the previously described signs of wear on the sealing lips have no effect.
Da jedoch bereits viele Werkstätten im Rahmen von Instandsetzungs- bzw. Instandhaltungsarbeiten mit Unterdruck luftfrei befüllen, kann über undichte verschlissene Dichtlippen Luft in den Kühlkreislauf gelangen.However, since many repair shops are already refilling with air under maintenance during maintenance or repair work, air can leak into the cooling circuit via leaking worn sealing lips.
Weitere Nachteile der im Stand der Technik beschriebenen Bauformen resultieren einerseits aus der Vielzahl der einzelnen Bauteile aus denen die im Stand der Technik vorbeschriebenen Radialwellendichtung bestehen, andererseits aus der für deren funktionsgerechte Fertigung und Montage resultierenden Fertigungsgenauigkeit und den mit der Fertigung und der Montage verbundenen Kosten, sowie zudem aus einer weiteren Verschleißproblematik, in deren Folge sich der Gummi der Dichtlippen in den „Laufbereich” der Wellen, bzw. Wellenhülsen „eingräbt”.Further disadvantages of the designs described in the prior art result, on the one hand, from the large number of individual components which make up the radial shaft seal described in the prior art, and, on the other, from the manufacturing accuracy resulting from their functional production and assembly and the costs associated with production and assembly. and also from a further problem of wear, as a result of which the rubber of the sealing lips "buries" in the "running area" of the shafts or shaft sleeves.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine neuartige Wellendichtung zur Abdichtung einer aus einem mit einem fluiden Medium gefüllten Innenraum herausgeführten rotierenden Welle gegenüber der Atmosphäre zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, Stillstandsleckagen zuverlässig vermeidet und auch bei rotierender Welle die Leckageverluste senkt, dabei fertigungstechnisch einfach herstell- und montierbar ist, die Fertigungskosten deutlich reduziert und gleichzeitig „partikelunempfindlich” ist, zudem den Verschleiß der Baugruppen minimiert, und neben der Lebensdauer auch die Zuverlässigkeit deutlich erhöht, und selbst nach längerer Einsatzzeit noch eine „luftfreie” Vakuumbefüllung ermöglicht.The object of the invention is now to develop a novel shaft seal for sealing an outgoing from a filled with a fluid medium interior rotating shaft against the atmosphere, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art reliably avoids standstill leaks and even with a rotating shaft leakage losses lowers, while manufacturing technology is easy to manufacture and assemble, the production costs significantly reduced and at the same time "particle insensitive", also minimizes wear of the assemblies, and in addition to the life and reliability significantly increased, and even after prolonged use still an "air-free" vacuum filling allows.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Wellendichtung nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.According to the invention this object is achieved by a shaft seal according to the features of the main claim of the invention.
Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.Advantageous embodiments, details and features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of the embodiments of the invention in conjunction with the drawings for the solution according to the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit vier Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to two exemplary embodiments in conjunction with four figures.
Es zeigen dabei: It shows:
In der
Die erfindungsgemäße Wellendichtung besteht aus einem Dichtungsgehäuse
Die
Kennzeichnend ist dabei, dass am Zylinderteil
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang, dass am Zylinderteil
Erfindungswesentlich ist, dass an den beiden freien Enden der Dichtungsmembran
Erfindungsgemäß besteht die Dichtungsmembran aus Gummi, z. B. FPM GFLT-S, oder einem anderen gummiähnlichen elastischen Werkstoff. Kennzeichnend ist weiterhin, dass während der Montage der Wellendichtung die Axialdichtlippe
In der
Für den Auslieferungszustand nach der Fertigmontage ist die axiale Geschlossenheit der Kassette kennzeichnend.For the delivery condition after final assembly, the axial closure of the cassette is characteristic.
Hierfür wird die Laufhülse
Nach dem erfindungsgemäßen Aufweiten, d. h. nach der Erzeugung des Bördelrandes
Im Rahmen der Endmontage muss die Laufhülse
Gegenüber dem Stand der Technik weist die hier vorgestellte Lösung eine Vielzahl von Vorteilen auf.Compared to the prior art, the solution presented here has a number of advantages.
So wirkt einerseits die im Innenraum
Gleichzeitig wirkt der zwischen der Schleuderscheibe
Diese neben dem Spaltfilter an der Schleuderscheibe
Bei Vakuumbefüllung wird die Axialdichtlippe
Die erfindungsgemäß stets vorgespannte Wölbungsfeder
Die Axialdichtlippe
Die Bemessung der axialen Dichtgeometrie ist dabei erfindungsgemäß derart gestaltet, dass mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der Welle zum Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen der Axialdichtlippe
Infolge des tragfähigen Schmierfilms verringern sich gleichzeitig auch die Reibverluste der Axialdichtlippe
Bei drehender Welle gelangt so erfindungsgemäß das flüssige Medium, z. B. das Kühlmittel durch den axialen Schmierspalt in das Dichtungsgehäuse und füllt das Volumen zwischen axialer und radialer Dichtstelle auf.When rotating shaft so according to the invention the liquid medium, z. B. the coolant through the axial lubrication gap in the seal housing and fills the volume between the axial and radial sealing point.
Hierdurch wird der Druckausgleich zum Pumpeninnenraum hergestellt.As a result, the pressure equalization is made to the pump interior.
Die radiale Dichtlippe wird dabei nun mit Systemdruck beaufschlagt welcher die Dichtfunktion zur Atmosphäre unterstützt.The radial sealing lip is now subjected to system pressure which supports the sealing function to the atmosphere.
Der erforderliche Druckausgleich wird dabei erfindungsgemäß zusätzlich durch die Nachgiebigkeit der vorzugsweise aus Gummi bestehenden Dichtungsmembran
Die Radialdichtlippe
Durch die vorgenannten Partikelsperren wird verhindert, dass keine mit Partikeln beladene Schmutzfracht bis zur Radialdichtlippe
Da die sich erwärmende Radialdichtlippe
Die dünnwandige metallische Oberfläche der Schleuderscheibe
Durch diese erfindungsgemäße Kühlung der Dichtlippen wird der Verschleiß der Dichtungsmembran
In speziellen Bauformen der erfindungsgemäßen Wellendichtung kann bereits im Auslieferungszustand der Wellendichtung nach der Fertigmontage, d. h. vor dem Einbau, z. B. in eine Kühlmittelpumpe, in der Schmierkammer
Dieses Schmiermittel
Die
Erfindungsgemäß ist bei dieser Bauform am Stützkörper
Kennzeichnend ist dabei weiterhin, dass zwischen der Druckfederaufnahme
Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird die von der gummielastischen Dichtungsmembran
Mit all den hier vorgestellten Bauformen der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen eine neuartige Wellendichtung zur Abdichtung einer aus einem mit einem fluiden Medium gefüllten Innenraum herausgeführten rotierenden Welle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Innenrauminner space
- 22
- Arbeitsgehäuselabor housing
- 33
- Wellewave
- 44
- Außenraumouter space
- 55
- Dichtungsgehäuseseal housing
- 66
- Laufhülserunning sleeve
- 77
- Dichtungsmembransealing membrane
- 88th
- Stützkörpersupport body
- 99
- Schleuderscheibeslinger
- 1010
- Innenzylinderinner cylinder
- 1111
- Zylinderteilcylinder part
- 1212
- MembrananlageplatteMembrane support plate
- 1313
- Innenöffnunginner opening
- 1414
- Arbeitsspaltworking gap
- 1515
- Dichtungsaufnahmeseal Housing
- 1616
- Stationärdichtungstationary seal
- 1717
- RadialdichtlippeRadial sealing lip
- 1818
- Axialdichtlippeaxial sealing lip
- 1919
- Wölbungsfederarching spring
- 2020
- Schmierkammerlubrication chamber
- 2121
- Schmiermittellubricant
- 2222
- Bördelrandbeaded
- 2323
- DruckfederanlagestegSpring bearing web
- 2424
- Ringstegring land
- 2525
- DruckfederaufnahmePressure spring receiving
- 2626
- Stützhülsesupport sleeve
- 2727
- Druckfedercompression spring
- 2828
- Führungswulstguide bead
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (8)
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---|---|---|---|
DE201010044427 DE102010044427A1 (en) | 2010-09-04 | 2010-09-04 | shaft seal |
Publications (1)
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DE102010044427A1 true DE102010044427A1 (en) | 2012-03-08 |
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- 2010-09-04 DE DE201010044427 patent/DE102010044427A1/en not_active Withdrawn
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