DE1943795C3

DE1943795C3 - Shaft seal

Info

Publication number: DE1943795C3
Application number: DE19691943795
Authority: DE
Inventors: Gerard Johan Eindhoven Schölten (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-09-05
Filing date: 1969-08-28
Publication date: 1977-04-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung, bestehend aus einem Haltering und einem dazu versetzt angeordneten, mit einer Gegendichtfläcte der Welle zusammenwirkenden Dichtring, wobei beide Ringe durch eine elastische Membran dicht miteinander verbunden sind und die Wellendichtung in ihrer mit der Gegendichtfläche zusammenwirkenden Dichtfläche Rillen oder Rippen aufweist, welche beim Umlauf der Welle bei jeder Drehrichtung eine Rückförderwirkung auf durch den Dichtberetch hindurchtretendes Leckmedium bewirken.The invention relates to a shaft seal consisting of a retaining ring and an offset thereto arranged, with a Gegenichtfläcte the shaft cooperating sealing ring, both rings are tightly connected to one another by an elastic membrane and the shaft seal is in its with the Counter-sealing surface cooperating sealing surface has grooves or ribs, which when the Shaft has a return effect on leakage medium passing through the sealing area in every direction of rotation cause.

Eine Wellendichtung dieser Art ist aus der GB-PS 6 73 726 bekannt. Diese bekannte Wellendichtung besteht aus einem Haltering und einem mit diesem über eine schräg angeordnete Membran verbundenen Dichtring. Der Dichtring wirkt mit seiner Dichtfläche so zusammen mit einer Gegenfläche der Welle. Die Dichtfläche ist dabei mit zwei gegenläufigen Flüssigkeitsförderrippen versehen, die eine Flüssigkeitsförderung in beiden Di ehrichtungen der Welle bewirken.A shaft seal of this type is known from GB-PS 6 73 726. This well-known shaft seal consists of a retaining ring and a sealing ring connected to it via a diaphragm arranged at an angle. The sealing ring works with its sealing surface together with a counter surface of the shaft. the The sealing surface is provided with two opposing liquid delivery ribs that deliver a liquid effect in both directions of the shaft.

Ein Nachteil dieser bekannten Dichtung ist das Vorhandensein von zwei gegenläufigen Förderrippen, welche beide in beiden Drehrichtungen wirksam sind, wobei eine dieser Rippen in der gewünschten und die andere in der nicht gewünschten Richtung pumpt. Dies bedeutet, daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen, um die in der nicht gewünschten Richtung gepumpte Flüssigkeit zurückzuleiten. Dies und das Anbringen von zwei Rippen ist recht aufwendig.A disadvantage of this known seal is the presence of two counter-rotating conveyor ribs, which both are effective in both directions of rotation, one of these ribs in the desired and the others are pumping in the undesired direction. This means that additional measures are taken must in order to return the liquid pumped in the undesired direction. this and that Attaching two ribs is quite time-consuming.

Durch die US-PS 21 88 857 sind Wellendichtungen aus elastischem Material bekannt, bei denen an der auf der Welle aufliegenden Dichtlippe axial und radial sich erstreckende Lappen zum abzudichtenden Raum oder zu letzterem und zur Luftseite hin angeordnet sind, die sich bis auf oder dicht an die Welle erstrecken. Beim Umlauf der Welle werden diese Lappen infolge der Mitnahmekräfte abgebogen, so daß bei jeder Drehrichtung der Welle eine Förderwirkung in axialer Richtung auf das abzudichtende Medium bzw. dieses und dec von der Luftseite her auf die Dichtung zukommenden Schmutz erzielt wird. Diese Lappen bewirken im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung eine Förderung für das abzudichtende Medium von der Lippendichtfläche fort Damit ist der Nachteil verbunden, daß der Dichtflächenbereich der Dichtung nicht mehr durch das abzudichtende Medium geschmiert wird Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird dagegen in vorteilhafter Weise bewirkt, daß der Dichtflächenbereich des Dichtringes vom abzudichtenden Medium geschmiert wird und lediglich durch diesen Dichtungsbereich des Dichtringes hindurchgetretenes Medium von den Rippen bzw. Rillen in den Dichtflächenbereich zurückgepumpt wird, wobei sich neben einer guten Abdichtung eine Schmierung des Dichtflächenbereiches ergibt.From US-PS 21 88 857 shaft seals made of elastic material are known in which on the the sealing lip resting on the shaft axially and radially extending tabs to the space to be sealed or to the latter and to the air side are arranged, the extend up to or close to the shaft. When the shaft rotates, these lobes are due to the Entrainment forces bent, so that with each direction of rotation of the shaft a conveying effect in the axial direction on the medium to be sealed or this and dec approaching the seal from the air side Dirt is achieved. In contrast to the subject matter of the invention, these flaps cause a Conveyance for the medium to be sealed away from the lip sealing surface. This has the disadvantage, that the sealing surface area of the seal is no longer lubricated by the medium to be sealed By contrast, the inventive training is advantageously effected that the Sealing surface area of the sealing ring is lubricated by the medium to be sealed and only through this Sealing area of the sealing ring, medium that has passed from the ribs or grooves into the sealing surface area is pumped back, with a good seal and a lubrication of the sealing surface area results.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wellendichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche konstruktiv einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und Rillen bzw. Rippen aufweist, die bei jeder Drehrichtung nur in Richtung des Rückforderns von durch die Dichtung hindurch geleckten Mediums wirken, wobei des weiteren das abzudichtende Medium den Dichtflächenbereich zu schmieren vermag.It is the object of the invention to provide a shaft seal to create the type mentioned, which is structurally simple and economical to manufacture and Has grooves or ribs, which in each direction of rotation only in the direction of reclaiming by the The medium leaked through the seal act, with the medium to be sealed also forming the sealing surface area able to lubricate.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Wellendichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring bei Ausbildung als Radialdichtung axial bzw. bei Abdichtung als Axialdichtung radial in Richtung auf den abzudichtenden Raum zu gegenüber dem Haltering versetzt angeordnet ist, daß sich die elastische Membran im eingebauten Zustand der Dichtung nahe der Gegendichtfläche erstreckt, daß auf ihrer der Gegendichtfläche zugewandten Seite bei stillstehender Welle sich in axialer bzw. radialer Richtung erstreckende Rillen oder Rippen vorgesehen sind, und die Membran derart dünn ausgebildet ist, daß sich infolge der beim Umlauf der Welle auf den Dichtring wirkenden Mitnahmekräfte eine Verdrehung des Dichtringes gegenüber dem Haltering und damit eine Schrägstellung der Rillen bzw. Rippen ergibt.In a shaft seal of the type mentioned at the outset, according to the invention, the problem posed is thereby solved that the sealing ring when designed as a radial seal axially or radially when sealing as an axial seal is arranged offset in the direction of the space to be sealed relative to the retaining ring that the elastic membrane in the installed state of the seal near the mating sealing surface that extends on their side facing the mating sealing surface, when the shaft is at a standstill, moves axially or radially Direction extending grooves or ribs are provided, and the membrane is so thin that a rotation due to the entrainment forces acting on the sealing ring when the shaft rotates of the sealing ring with respect to the retaining ring and thus an inclined position of the grooves or ribs results.

Wenn sich nun beispielsweise die Welle in einer bestimmten Richtung dreht, wird der Dichtring infolge der viskosen Reibung im Medium, das über die Dichtung hinauslecken will, in der Drehrichtung der Welle mitgenommen werden wollen. Dies ist nun in beschränktem Maße durch den für Torsion verhältnismäßig schlaffen Ring ermöglicht worden. Der Dichtring wird gegenüber dem Haltering eine Winkelverdrchung von beispielsweise einigen Graden erfahren. Dadurch werden jedoch auch die Rillen in dem für Torsion schlaffen Ring gegenüber ihrer unbelasteten Lage einen Winkel von beispielsweise 5° bis 10° einnehmen. Es entsteht also eine Spiralrillendichtung, wobei das viskose Medium, das aus der Dichtung hinauslecken will, zurückgepumpt wird. Bei Drehung der Welle in der entgegengesetzten Richtung wird der Dichtring durch die Welle in entgegengesetzter Richtung zur oben genannten Richtung mitgenommen werden. Die Rillen in dem für Torsion schlaffen Ring nehmen also wieder einen Winkel ein gegenüber ihrer unbelasteten Lage und auch nun wieder derart, daß das viskose Medium, das aus der Dichtung hinauslecken will, zurückgepumpt wird. Die Dichtung stellt sich also selbsttätig derart ein,If now, for example, the shaft rotates in a certain direction, the sealing ring is as a result the viscous friction in the medium that wants to leak beyond the seal, in the direction of rotation of the shaft want to be taken. This is now proportionate, to a limited extent, to the one for torsion flaccid ring has been made possible. The sealing ring becomes an angular displacement with respect to the retaining ring experienced by, for example, some degrees. However, this also creates the grooves in the area for torsion slack ring take an angle of, for example, 5 ° to 10 ° with respect to their unloaded position. It a spiral groove seal is created, whereby the viscous medium that wants to leak out of the seal, is pumped back. When the shaft is rotated in the opposite direction, the sealing ring will through the shaft can be taken along in the opposite direction to the direction mentioned above. The grooves in the ring that is slack for torsion, they again assume an angle with respect to their unloaded position and now again in such a way that the viscous medium that wants to leak out of the seal is pumped back will. The seal adjusts itself in such a way that

daß keine Leckage auftreten kann, unabhängig von der Drehungsrichtung der Welle.that no leakage can occur, regardless of the direction of rotation of the shaft.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are described below described in more detail. It shows

F i g. 1 eine Lagerkonstruktion einer durchgehenden Welle, wobei auf beiden Seiten des Lagers eine erfindungsge;däße Dichtung verwendet ist,F i g. 1 shows a bearing construction of a through shaft, with one on both sides of the bearing according to the invention; the seal is used,

F i g. 2 und 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung, F i g. 2 and 3 a section through an embodiment of the seal according to the invention,

Fig.4 und 5 einen Schnitt bzw. eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Dichtung.4 and 5 a section and a view of a further embodiment of the seal.

F i g. 1 zeigt eine Radialdichtung zwischen einer Welle 1 und einer Lagerbuchse 2. Auf beiden Enden der Lagerbüchse 2 sind Deckel 3 angeordnet, durch die die Welle 1 geführt ist. An jedem der Deckel 3 ist eine Dichtung4 befestigt. Der Raum 5 zwischen den Deckeln 3 und der Lagerbuchse 2 ist mit einem viskosen Medium, beispielsweise Öl oder Fett, gefüllt, das zur Schmierung des Lagers dient.F i g. 1 shows a radial seal between a shaft 1 and a bearing bush 2. On both ends of the Bearing bushing 2 are arranged cover 3 through which the Wave 1 is guided. A seal 4 is attached to each of the covers 3. The space 5 between the lids 3 and the bearing bush 2 is filled with a viscous medium, for example oil or grease, which is used for lubrication of the camp.

Die Dichtung 4 ist im Querschnitt gesondert in den F i g. 2 und 3 dargestellt; sie besteht aus einem Stoff mit einem Elastizitätsmodul, der gegenüber dem von Stahl niedrig ist, beispielsweise aus Gummi oder einem gummiartigen elastischen Stoff. Diese Dichtung weist einen Haltering 6, einen Dichtring 7 und eine beide verbindende elastische Membran 8 auf. Die Ringe 6 und 7 sind beispielsweise durch ihre Formgestaltung verhältnismäßig starr, die elastische Membran 8 ist verhältnismäßig dünn, dadurch schlaff und ziemlich torsionsfähig. Eine Dichtfläche 9 der Wellendichtung hat in diesem Ausführungsbeispiel für die drei ringförmigen Teile 6, 7 und 8 einen gleichen Innendurchmesser. In der Dichtfläche sind im Bereich der Teile 7 und 8 sehr untiefe Rillen 10 angebracht, wobei die Tiefe beispielsweise 10 bis 25 μηι beträgt. Die Rillen liegen in unbelastetem Zustand der Dichtung 4 axial und sind regelmäßig über die Fläche 9 verteilt. Vorzugsweise entspricht dabei die Breite der Rillen 10 dem Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Rillen.The seal 4 is shown separately in cross section in FIGS. 2 and 3 shown; it consists of a substance with a modulus of elasticity which is low compared to that of steel, for example made of rubber or a rubber-like elastic fabric. This seal has a retaining ring 6, a sealing ring 7 and both connecting elastic membrane 8. The rings 6 and 7 are, for example, by their shape relatively rigid, the elastic membrane 8 is relatively thin, thereby slack and fairly torsional. A sealing surface 9 of the shaft seal has in this embodiment for the three annular parts 6, 7 and 8 have the same inner diameter. In the sealing surface are in the area the parts 7 and 8 attached very shallow grooves 10, the depth being, for example, 10 to 25 μm. the In the unloaded state of the seal 4, grooves lie axially and are regularly distributed over the surface 9. The width of the grooves 10 preferably corresponds to the distance between adjacent grooves.

Wenn sich die in F i g. 1 dargestellte Welle gegenüber der Lagerbüchse 2 vom rechten Ende des Lagerringes in F i g. 1 gesehen, im Uhrzeigersinn dreh·., wird der Dichtring 7 infolge der Reibung, welche im viskosen Schmiermittel erzeugt wird, das die Neigung hat, zwischen den Dichtungen und der Welle aus der Lagerung nach außen wegzulecken, ein Drehmoment in der Drehungsrichtung der Welle erfahren. Der Dichtteil 7 wird eine geringe Winkelverdrehung gegenüber dem Haltering 6 erfahren. Dies ist durch die elastische Membran 8 ermöglicht worden. Die ursprünglich axial verlaufenden Dichtrillen 10 der Membran 8 werden nun also gegenüber der Achsrichtung einen Winkel einnehmen, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Die sich drehende Welle bildet zusammen mit der Dichtfläche 9, deren Rillen mit der Mittellinie der Welle einen Winkel einschließen, eine Viskositätspumpe, die das Schmiermittel, das weglecken will, in den Raum 5 zurückdrängt. Wenn sich die Welle in der anderen Richtung dreht, wird der Dichtring 7 ebenfalls, aber nun in der anderen Richtung, mitgenommen. Die Rillen der Membran 8 werden nun gegenüber der Welle einen Winkel einnehmen, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist. Das viskose Medium wird also auch hier infolge der Pumpwirkung in den Raum 5 zurückgedrängt. Die erfindungsgemäße Dichtung bewerkstelligt also, unabhängig von der Drehrichtung der Welle, daß kein viskoses Medium verloren geht. Dabei wird bemerkt, daß die Drehrichtung 4 selbstverständlich auf die richtige Weise in die Dichtung aufgenommen werden muß. Es ist leicht ersichtlich, daß die Pumpe, die durch die Welle 1 und die Dichtung 4 gebildet wird, immer eine Pumpwirkung in einer Richtung von der Membran 8 zum Dichtring 7 aufweisen wird.If the in F i g. 1 shown shaft opposite the bearing bush 2 from the right end of the bearing ring in F i g. 1, turn clockwise ·., The sealing ring 7 is due to the friction, which in the viscous Lubricant is generated, which has the tendency to get out of the between the seals and the shaft Leaking the bearing outwards, experiencing a torque in the direction of rotation of the shaft. The sealing part 7 will experience a slight angular rotation with respect to the retaining ring 6. This is due to the elastic Membrane 8 has been made possible. The originally axially extending sealing grooves 10 of the membrane 8 are now thus assume an angle with respect to the axial direction, as shown in FIG. 2 is shown. The rotating The shaft forms, together with the sealing surface 9, the grooves of which form an angle with the center line of the shaft include a viscosity pump that forces the lubricant that wants to leak away into the space 5. If the shaft rotates in the other direction, the sealing ring 7 will also, but now in the other Direction, taken. The grooves of the membrane 8 are now at an angle with respect to the shaft take as shown in FIG. 3 is shown. The viscous medium is also here as a result of the pumping action in pushed back the room 5. The seal according to the invention thus accomplished regardless of the Direction of rotation of the shaft so that no viscous medium is lost. It is noted that the direction of rotation 4 must of course be incorporated into the seal in the correct manner. It is easy it can be seen that the pump, which is formed by the shaft 1 and the seal 4, always has a pumping action in a direction from the membrane 8 to the sealing ring 7 will have.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3 sind die Rillen in dem Dichtring 7 und der Membran 8 angebracht. Es dürfte einleuchten, daß für eine gute Wirkung die Rillen jedenfalls in der Membran 8 vorhanden sein müssen. Die Rillen erstrecken sich vorzugsweise nicht bis zur Außenseite des Dichtringes 7 und des Halteringes 6. Es gibt dann also ungerillte Teile, die dazu beitragen, daß das Schmiermittel auch bei stillstehender Welle nicht weglecken wird Eventuell kann auch um den Dichtring 7 eine Feder 11 angeordnet werden (Fig. 1), dies zur Gewährleistung einer sehr guten Dichtung beim Stillstand.In the embodiment of FIG. 1 to 3, the grooves in the sealing ring 7 and the membrane 8 are made. It It should be clear that the grooves must be present in the membrane 8 in any case for a good effect. the Grooves preferably do not extend to the outside of the sealing ring 7 and the retaining ring 6. It then there are ungrooved parts that help prevent the lubricant from being used even when the shaft is at a standstill will leak away. A spring 11 can also be arranged around the sealing ring 7 (FIG. 1), this for Ensuring a very good seal at standstill.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Axialdichtung, die sich dazu eignet, eine Dichtung zwischen einer ebenen Fläche beispielsweise einer Lagerbüchse 13 und ?^;ner Achse 12 zu bilden. Die Dichtung enthält, nun eine mit Rillen 14 versehene ebene Dichtfläche 15, welche Rillen sich mindestens in der elastischen Membran 16 befinden. Der Dichtring ist mit 17 angedeutet, der Haltering 18 ist an der Welle 12 befestigt. Die Wirkungsweise dieser Dichtung entspricht im Grunde der Wirkungsweise, wie diese anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist. Bei Drehung der Welle 12 oder der Büchse 13 wird der Dichtring 17 eine geringe Winkelverdrehung gegenüber dem Haltering 18 erfahren. Die Rillen 14 in der elastischen Membran 16 bilden mit der Richtung, die sie in unbelastetem Zustand einnehmen, einen Winkel. Die gegenüber einander sich bewegenden ebenen Flächen der Lagerbüchse 13 und der Dichtung bilden nun infolge der in einem Winkel stehenden Rillen eine Viskositätspumpe, die das Schmiermitte!, das weglecken will, in Richtung der Mittelinie der Welle 12 pumpt. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, liegen die Rillen 14 bei dieser Ausführungsform in unbelastetem Zustand radial.4 and 5 show an axial seal which is suitable for creating a seal between a flat surface, for example a bearing bush 13 and? ^; ner axis 12 to form. The seal now contains a flat sealing surface 15 provided with grooves 14, which grooves are located at least in the elastic membrane 16. The sealing ring is indicated by 17, the retaining ring 18 is attached to the shaft 12. The mode of action of this seal basically corresponds to the mode of action that has been described with reference to FIGS. 1 to 3. When the shaft 12 or the sleeve 13 is rotated, the sealing ring 17 will experience a slight angular rotation with respect to the retaining ring 18. The grooves 14 in the elastic membrane 16 form an angle with the direction they take in the unloaded state. As a result of the angled grooves, the flat surfaces of the bearing bushing 13 and the seal that move opposite one another now form a viscosity pump that pumps the lubricant, which wants to lick away, in the direction of the center line of the shaft 12. As shown in Fig. 5, the grooves 14 are radial in this embodiment in the unloaded state.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim: ^

Shaft seal, consisting of a retaining ring and a sealing ring that is offset from it and interacts with a counter-sealing surface of the shaft, both rings being tightly connected to one another by an elastic membrane and the shaft seal having grooves or ribs in its sealing surface that interacts with the counter-sealing surface, which, when the shaft rotates in any direction of rotation, cause a return effect on leakage medium passing through the sealing area, characterized in that the sealing ring (7 or 17) is designed as a radial seal (Figs. 1 to 3) axially or, if it is sealed, as Axial seal (F i g. 4 and 5) is arranged offset radially in the direction of the space to be sealed relative to the retaining ring (6 or 18) that the elastic membrane (8 or 16) is close to the seal when installed Counter-sealing surface extends that on its side facing the counter-sealing surface when the shaft is at a standstill, in an axial or radial R ichtung extending grooves or ribs (10,14) are provided, and the membrane is made so thin that as a result of the entrainment forces acting on the sealing ring (7 or 17) as the shaft rotates, a rotation of the sealing ring relative to the retaining ring (6 or . 18) and thus results in an inclined position of the grooves or ribs.