DE102013017817A1 - poetry - Google Patents

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Lars Ziemen
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Ivan Ristic
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    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
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    • F16J15/322—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip supported in a direction perpendicular to the surfaces
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/321—Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B63H2023/327—Sealings specially adapted for propeller shafts or stern tubes

Abstract

Bei einer Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen als Dichtring mit einem Einspannelement für gehäusefeste Stützringe und einer Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle ist vorgesehen, dass der Dichtring aus einem Elastomer mit einem ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 besteht und die Nachgiebigkeit durch eine Bemessung eines Verhältnisses der Membran in seiner Länge und Stärke der Membran in einem Bereich von 3,2 bis 5,3 liegt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass die Dichtlippe ein Verhältnis seiner Länge und seiner Stärke im Bereich von 1,3 bis 2,5 bemessen ist.In a seal for sealing waves against liquid media such as propeller shafts, impeller shafts, rudder shafts of ships as a sealing ring with a clamping element for housing-fixed support rings and a diaphragm and a shaft facing angled element with formation of a sealing lip for abutment on the shaft is provided that the A sealing ring made of an elastomer having a ShA value in the range of 80 to 85 and the compliance is by a dimensioning of a ratio of the membrane in its length and thickness of the membrane in a range of 3.2 to 5.3. At the same time it is envisaged that the sealing lip is a ratio of its length and its thickness in the range of 1.3 to 2.5 dimensioned.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien, wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist.The invention relates to a seal for sealing waves against liquid media, such as propeller shafts, impeller shafts, rudder shafts of ships, consisting of a clamping element in associated housing-fixed support rings as installation space with a subsequent intermediate part as a diaphragm and a shaft facing angled element with formation of a Sealing lip to rest on the shaft, wherein in the angled element above the sealing lip a receiving channel is arranged with a spring.

Dichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen als Dichtringe zum Einsatz für Schiffe bekannt. Eine gattungsgemäße Ausbildung wird nach der DE 41 41 999 C2 vorgeschlagen.Seals of this type are known in various designs as seals for use in ships. A generic training is after the DE 41 41 999 C2 proposed.

Es hat sich gezeigt, dass bei Druckbelastungen des Dichtringes eine optimierte Verformung der Dichtlippe von großer Bedeutung für die Lebensdauer des Dichtringes ist. Es besteht die Schwierigkeit, wenn die Dichtlippe zu nachgiebig ist, sich eine breite Kontaktfläche bildet, die zu einem erhöhten Temperatureintrag durch Scherung eines breiten Ölfilms und ggfs. Mangelschmierung führt. Folge ist die thermische Überbelastung des Materials des Dichtringes.It has been shown that with pressure loads of the sealing ring an optimized deformation of the sealing lip is of great importance for the life of the sealing ring. There is the difficulty, if the sealing lip is too yielding, forms a wide contact surface, which leads to an increased temperature input by shearing a wide oil film and possibly. Lack lubrication. Result is the thermal overload of the material of the sealing ring.

Bei einer zu steifen Dichtlippe erhöht sich die Flächenpressung im Kontaktbereich quasi linear mit dem Druckanstieg. Aufgrund von hohen Flächenpressungen im Kontaktbereich der Dichtlippe zur Welle tritt eine Mangelschmierung in diesem Bereich ein. Folge ist ein erhöhter Verschleiß und thermische Überlastung des Materials des Dichtringes.If the sealing lip is too stiff, the surface pressure in the contact area increases quasi linearly with the pressure rise. Due to high surface pressures in the contact area of the sealing lip to the shaft is a lack of lubrication in this area. The consequence is an increased wear and thermal overload of the material of the sealing ring.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Dichtung zu verbessern und durch einfache Maßnahmen eine optimierte Nachgiebigkeit zu ermöglichen und die Funktionsfähigkeit der Dichtung zu verbessern sowie eine optimierte Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.The object of the invention is to improve a generic seal and to allow by simple measures an optimized compliance and to improve the functionality of the seal and to ensure optimized functionality.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß, dadurch, dass der Dichtring aus einem Elastomer mit einer ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 besteht und die Nachgiebigkeit durch eine Bemessung eines Verhältnisses der Membran in seiner Länge und Stärke der Membran in einem Bereich von 3,2 bis 5,3 liegt sowie der Dichtlippe ein Verhältnis seiner Länge und seiner Stärke im Bereich von 1,3 bis 2,5 liegt.The solution to this problem is inventively, characterized in that the sealing ring consists of an elastomer having a ShA value in the range of 80 to 85 and the compliance by a dimensioning of a ratio of the membrane in its length and thickness of the membrane in a range of 3, 2 to 5.3 and the sealing lip is a ratio of its length and its thickness in the range of 1.3 to 2.5.

Hierdurch werden günstige Verhältnisse geschaffen, um eine Anpassung an die vorhergehenden Druckverhältnisse zu ermöglichen.As a result, favorable conditions are created to allow adaptation to the previous pressure conditions.

Ferner wird hierzu vorgeschlagen, dass ein eingeschlossener Winkel zwischen Membran und Dichtlippe zwischen 90 und 110 Grad im nicht eingesetzten Zustand bemessen ist.Furthermore, it is proposed for this purpose that an included angle between the diaphragm and the sealing lip is dimensioned between 90 and 110 degrees in the non-inserted state.

Günstige Verhältnisse werden dadurch erreicht, dass die Längenverhältnisse L1:L2 von Membran und Dichtlippe zwischen 0,4 und 0,8 bemessen ist.Favorable conditions are achieved by dimensioning the length ratios L1: L2 of the membrane and the sealing lip between 0.4 and 0.8.

Um gleichzeitig eine Schmierung des Dichtringes durchzuführen sowie die Montage ohne Materialaustritt zu ermöglichen, werden in Ausgestaltung und Verbesserung der Dichtung Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche 4 bis 9 vorgeschlagen.In order to simultaneously perform a lubrication of the sealing ring and to allow the assembly without material leakage, refinements according to the features of the dependent claims 4 to 9 are proposed in the design and improvement of the seal.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawings, an embodiment of the invention is shown schematically. Show it:

1 eine Schnittdarstellung eines Dichtringes; 1 a sectional view of a sealing ring;

2 einen eingebauten Dichtring im drucklosen Zustand; 2 a built-in sealing ring in the pressureless state;

3 einen eingebauten Dichtring im druckbeaufschlagten Zustand; 3 a built-in sealing ring in the pressurized state;

4 eine bodenseitige Ansicht eines Dichtringes ohne Gehäuseringe; 4 a bottom view of a sealing ring without housing rings;

5 einen Schnitt nach Linie A-A der 4 mit Gehäuseringen; 5 a section along line AA the 4 with case rings;

6 eine vergrößerte Ansicht Z gemäß der 5; 6 an enlarged view Z according to the 5 ;

7–9 Schnittdarstellungen nach Linie B-B der 7 - 9 Sectional views according to line BB of

6 mit einem konvexen, konkaven und geraden Übergang zum Schmiertaschenboden; 6 with a convex, concave and straight transition to the lubrication pocket bottom;

10–12 vergrößerte Schnittdarstellungen gemäß Detail Y der 5 mit einem konvexen, konkaven und geraden Übergang zum Schmiertaschenboden; 10 - 12 enlarged sectional views according to detail Y of 5 with a convex, concave and straight transition to the lubrication pocket bottom;

13–15 Einbauschritte beim bodenseitigen Einbau des Dichtringes mit Einführschrägen am Aufnahmewulst und an den Gehäuseteilen und 13 - 15 Installation steps at the bottom side installation of the sealing ring with insertion bevels on the receiving bead and on the housing parts and

16–18 Einbauschritte wie 13 bis 15 beim stirnseitigen Einbau. 16 - 18 Installation steps like 13 to 15 at the frontal installation.

Der dargestellte Dichtring 1 ist aus einem Elastomer gebildet.The illustrated sealing ring 1 is made of an elastomer.

Der Dichtring 1 besteht aus einem oberen Einspannelement als Aufnahmewulst 4, der in gehäusefesten metallischen Stützringen 2, 3 flüssigkeitsdicht in bekannter Weise eingespannt ist. An den Aufnahmewulst 4 des Dichtringes 1 schließt sich eine Membran 12 an.The sealing ring 1 consists of an upper clamping element as a receiving bead 4 who in housing-fixed metallic support rings 2 . 3 is clamped liquid-tight in a known manner. To the receiving bulge 4 of the sealing ring 1 closes a membrane 12 at.

Die Membran 12 ist mit einem einer abzudichtenden Welle 9 zugewandten abgewinkelten Dichtlippe 6 des Dichtringes 1 verbunden und bildet mit seinem Endbereich eine Dichtkante 8, die die auf der Welle 9 mit einem bodenseitigen Kontaktwinkel aufliegt.The membrane 12 is with a shaft to be sealed 9 facing angled sealing lip 6 of the sealing ring 1 connected and forms with its end a sealing edge 8th that's on the shaft 9 rests with a bottom-side contact angle.

Die Membran 12 und die Dichtlippe 6 sind in diesem Fall über einen eingeschlossenen Winkel zwischen 90 und 110 Grad im nicht eingesetzten Zustand zugeordnet.The membrane 12 and the sealing lip 6 are assigned in this case over an included angle between 90 and 110 degrees in the unused state.

Zur Bildung eines Anpressdruckes der Dichtlippe 6 mit seiner Dichtkante 13 auf die Welle 9 ist neben dem elastischen Rückstellelement der abgewinkelten Dichtlippe 6 des Dichtringes 1 eine zugeordnete Feder 10 vorgesehen. Die Feder 5 ist in diesem Fall in einer Aufnahmerinne 14 als Federtasche aufgenommen und besitzt dabei einen gebildeten Freiraum 12, die eine flexible Einstellung der abgewinkelten Dichtlippe 6 der Dichtung 1 ermöglicht.To form a contact pressure of the sealing lip 6 with its sealing edge 13 on the wave 9 is next to the elastic return element of the angled sealing lip 6 of the sealing ring 1 an associated spring 10 intended. The feather 5 is in this case in a receptacle 14 taken as a spring bag and has a free space formed 12 providing a flexible adjustment of the angled sealing lip 6 the seal 1 allows.

Durch diese Anordnung ist es möglich, den bodenseitigen Kontaktwinkel der Dichtlippe 6 zur Welle 7 bei Druckbeaufschlagung zu vergrößern und damit entsprechend flexibel einzustellen und eine Abdichtfläche zu verkleinern, so dass sich eine günstige Berührbereite einstellt.By this arrangement, it is possible, the bottom-side contact angle of the sealing lip 6 to the wave 7 to increase when pressurized and thus adjust accordingly flexible and to reduce a sealing surface, so that adjusts a favorable Berührbereite.

Zur Begrenzung des Anstellwinkels der Dichtung 1 bei Erreichen eines vorgesehenen Grenzdrucks des abzudichtenden Mediums ist der dem abzudichtenden Medium abgewandten Stützring 3 verlängert und besitzt einen radial bis in den Bereich der Wellenoberfläche geführten Teil.To limit the angle of attack of the seal 1 upon reaching a designated limit pressure of the medium to be sealed is the support medium facing away from the medium to be sealed 3 extended and has a radially out to the area of the shaft surface guided part.

Um eine Überbelastung des Materials zu vermeiden, ist an der bodenseitigen Dichtkante 8 der Dichtlippe 6 eine Schmiertasche 7 ausgebildet. Diese Schmiertasche 7 verjüngt sich keilförmig in Richtung der Dichtkante 8 mit einem Winkel alpha und besitzt einen Winkel beta zur Vergrößerung der Höhe in Richtung der Dichtkante 8. Dabei sind die Übergänge von Randbegrenzungen der Schmiertasche 7 zum Schmiertaschenboden entweder konvex R2, konkav R1 oder im Winkel gamma 1 als Gerade ausgebildet. Während der Übergang zum Endbereich der Schmiertasche 7 ebenfalls konvex R4, konkav R3 oder im Winkel gamma 2 als Gerade über seine Höhe t verläuft.To avoid overloading of the material is at the bottom sealing edge 8th the sealing lip 6 a lubrication bag 7 educated. This lubrication bag 7 tapers in a wedge shape toward the sealing edge 8th with an angle alpha and has an angle beta to increase the height in the direction of the sealing edge 8th , Here are the transitions of margins of the lubrication pocket 7 To the lubricating pocket bottom either convex R2, concave R1 or formed at an angle gamma 1 as a straight line. During the transition to the end of the lubrication pocket 7 also convex R4, concave R3 or at angle gamma 2 runs as a straight line over its height t.

Hierbei ist vorgesehen, dass die Schmiertasche 7 einen Abstand a zur Dichtkante 8 aufweist. Dieser Abstand wird aus dem Wellendruckmesser D und einem Faktor c ermittelt. Dieser ergibt sich wie folgt: a = c × D + (2,1 bis 3,1) wobei c ein Faktor 0,004 ist.It is provided that the lubricating pocket 7 a distance a to the sealing edge 8th having. This distance is determined from the wave pressure gauge D and a factor c. This results as follows: a = c × D + (2.1 to 3.1) where c is a factor of 0.004.

Um eine optimierte Verformung der Dichtlippe 6 mit einer definierten Steifigkeit zu erreichen, ist der Dichtring 1 aus einem Elastomer mit einem ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 gebildet. Zusätzlich wird die Membran 12 im Verhältnis von Länge L2 zu Stärke t2 einen Bereich von 3,2 bis 5,3 aufweist, wobei die Dichtlippe (6) ein Verhältnis von Länge L1 zu Stärke t1 im Bereich von 1,3 bis 2,5 aufweist.For optimized deformation of the sealing lip 6 to reach with a defined rigidity, is the sealing ring 1 formed from an elastomer having a ShA value in the range of 80 to 85. In addition, the membrane 12 in the ratio of length L2 to thickness t2 has a range of 3.2 to 5.3, wherein the sealing lip ( 6 ) has a ratio of length L1 to thickness t1 in the range of 1.3 to 2.5.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine Montage des Dichtringes 1 mit seinem Aufnahmewulst 4 zur Aufnahme zwischen Stützringen 2, 3 eine Bedeutung beigemessen werden muss, um beim Verspannen eine einwandfreie Anordnung zu erzielen ohne Werkstoff des Aufnahmewulstes 4 herauszudrücken. Hierzu ist vorgesehen, dass im Durchtrittsbereich der Membran 12 die Stützringe 2, 3 und der aufzunehmende Aufnahmewulst 4 gegenüberliegende korrespondierende gerade Fasen b1 in einem Winkel von 45 Grad aufweisen, wobei die Verjüngung in Austrittsrichtung erfolgt.Furthermore, it has been shown that an assembly of the sealing ring 1 with its receiving bulge 4 for holding between support rings 2 . 3 importance must be attached to achieve a perfect arrangement during clamping without material of the receiving bead 4 push out. For this purpose, it is provided that in the passage region of the membrane 12 the support rings 2 . 3 and the male receiving bead 4 have opposite corresponding straight chamfers b1 at an angle of 45 degrees, wherein the taper occurs in the exit direction.

Das Verhältnis der Breite (B) zur Höhe (H) des Aufnahmewulstes ist im Bereich zwischen 1,5 und 1,7 im nicht eingebauten Zustand bemessen.The ratio of the width (B) to the height (H) of the receiving bead is set in the range between 1.5 and 1.7 in the uninstalled state.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4141999 C2 [0002] DE 4141999 C2 [0002]

Claims (9)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien, wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) aus einem Elastomer mit einem ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 besteht und die Nachgiebigkeit durch eine Bemessung eines Verhältnisses der Membran (12) in seiner Länge (L2) und Stärke (t2) der Membran (12) in einem Bereich von 3,2 bis 5,3 liegt sowie der Dichtlippe (6) ein Verhältnis seiner Länge (L1) und seiner Stärke (t1) im Bereich von 1,3 bis 2,5 liegt.The invention relates to a seal for sealing waves against liquid media, such as propeller shafts, impeller shafts, rudder shafts of ships, consisting of a clamping element in associated housing-fixed support rings as installation space with a subsequent intermediate part as a diaphragm and a shaft facing angled element with formation of a Sealing lip to rest on the shaft, wherein in the angled element above the sealing lip a receiving channel is arranged with a spring, characterized in that the sealing ring ( 1 ) consists of an elastomer having a ShA value in the range of 80 to 85 and the compliance by a dimensioning of a ratio of the membrane ( 12 ) in its length (L2) and thickness (t2) of the membrane ( 12 ) in a range from 3.2 to 5.3 and the sealing lip ( 6 ) a ratio of its length (L1) and its thickness (t1) is in the range of 1.3 to 2.5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingeschlossener Winkel zwischen Membran (12) und Dichtlippe (6) zwischen 90 und 110 Grad im nicht eingesetzten Zustand bemessen ist.Seal according to claim 1, characterized in that an included angle between membrane ( 12 ) and sealing lip ( 6 ) is dimensioned between 90 and 110 degrees in the unused condition. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenverhältnisse L1:L2 von Membran (12) und Dichtlippe (6) zwischen 0,4 und 0,8 bemessen ist.Seal according to claim 1 or 2, characterized in that the length ratios L1: L2 of membrane ( 12 ) and sealing lip ( 6 ) is between 0.4 and 0.8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (6) vor einem Kontaktbereich als Dichtkante (8) zur Welle (9) eine Schmiertasche (7) bodenseitig vorgeschaltet ist, wobei die Schmiertasche (7) keilförmig ausgebildet und der Übergang von Randbegrenzungen vom Schmiertaschen-boden konvex, konkav oder im Winkel als Gerade verläuft.Seal according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing lip ( 6 ) in front of a contact area as a sealing edge ( 8th ) to the shaft ( 9 ) a lubrication pocket ( 7 ) is connected on the bottom side, wherein the lubricating pocket ( 7 ) wedge-shaped and the transition of boundary boundaries of the lubrication pocket ground convex, concave or at an angle as a straight line. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) der Schmiertasche (7) zur Dichtkante (8) als bodenseitige Kontaktfläche entsprechend des Durchmessers (D) der Welle aus a = c × D + (2,1 bis 3,1) wobei c ein Faktor 0,004 ist.Seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance (a) of the lubricating pocket ( 7 ) to the sealing edge ( 8th ) as the bottom-side contact surface corresponding to the diameter (D) of the shaft a = c × D + (2.1 to 3.1) where c is a factor of 0.004. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Schmiertasche (7) sich in einem Winkel beta als Neigungswinkel in Richtung ihres Endbereiches zur Dichtkante (8) vergrößert.Seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depth of the lubricating pocket ( 7 ) at an angle beta as an angle of inclination in the direction of its end region to the sealing edge ( 8th ). Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannelement als Aufnahmewulst (4) aus einem gummielastischem Material als Elastomer in gehäusefesten Stützringen (2, 3) aufnehmbar ist, wobei im Durchtrittsbereich der anschließenden Membran (12) der Dichtung (1) die Stützringe (2, 3) und der Aufnahmewulst (4) gegenüberliegende korrespondierende gerade Fasen (b1) in einem Winkel von 45 Grad in Austrittsrichtung sich verjüngt.Seal according to one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping element as a receiving bead ( 4 ) made of a rubber-elastic material as an elastomer in housing-fixed support rings ( 2 . 3 ) is receivable, wherein in the passage region of the subsequent membrane ( 12 ) of the seal ( 1 ) the support rings ( 2 . 3 ) and the receiving bead ( 4 ) opposite corresponding straight chamfers (b1) tapers at an angle of 45 degrees in the exit direction. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Fasen (b1) wie folgt bemessen sind: b1 = 0,0013 × D + (0,9 bis 1,3) wobei D der Durchmesser der Welle (9) ist.Seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the straight chamfers (b1) are dimensioned as follows: b1 = 0.0013 × D + (0.9-1.3) where D is the diameter of the shaft ( 9 ). Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmewulst (4) ein Verhältnis von Breite (B) zur Höhe (H) im Bereich zwischen 1,5 und 1,7 im nicht eingebauten Zustand aufweist.Seal according to one of claims 1 to 8, characterized in that the receiving bead ( 4 ) has a ratio of width (B) to height (H) in the range between 1.5 and 1.7 in the uninstalled state.
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