DE2214818A1

DE2214818A1 - MECHANICAL SEAL

Info

Publication number: DE2214818A1
Application number: DE2214818A
Authority: DE
Inventors: Georg Titt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1972-03-25
Publication date: 1973-09-27

Description

G1 e i t r i n g d i c h tau nu Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung für hohe und höchste Umfangsgeschwindigkeiten.G1 e i t r i n g d i c h tau nu The invention relates to a shaft seal for high and highest peripheral speeds.

Bekannte Ausführungen, wie Radialdichtringe, Filsringe, O-Ringe usw. sind einem dauernden Verschleiß unterworfen, einem Verschleiß, der mit der Umfang geschwindigkeit wächst unistarke Erwärmung zur Folge hat.~ Diese Erwärmung kann so. stark anwachsen, daß die Dichtelemente mit der Zeit erhärten und dann ihre Dichtwirkung verlieren. Weitere Nachteile zeigen sich vor allem bei Einbau an vertikalen Wellen, durch die Schraubwirkung des umlaufenden Teiles tritt an der Welle Schmiermittel aus. Um die Reibungsverluste bei solchen Dichtungen za mindern ist es sehr oft unumgänglich, die Laufbahnen an den Wellen besonders zu behandeln, was weitere Kosten verursacht.Well-known designs, such as radial sealing rings, Filsrings, O-rings, etc. are subject to permanent wear, wear and tear that increases with the size speed increases uni-strong warming results. ~ This warming can so. grow strongly that the sealing elements harden over time and then their sealing effect lose. Further disadvantages are particularly evident when installing on vertical shafts, The screwing action of the rotating part causes lubricant to enter the shaft the end. In order to reduce the friction losses with such seals, it is very often unavoidable to treat the raceways on the shafts in a special way, which causes additional costs.

Für die Abdichtung vertikaler Wellen wurden besondere Gleitringdichtungen entwickelt. Bei diesen Dichtungen drückt eine mit der Welle umlaufende Scheibe aus einem Material mit geringstem Reibfaktor gegen eine mit dem Gehäuse fest verbundene Scheibe. Die Dichtwirkung erfolgt im Dichtungselement selbst.Special mechanical seals were used to seal vertical shafts developed. With these seals, a disk rotating with the shaft pushes out a material with the lowest friction factor against one firmly connected to the housing Disc. The sealing effect takes place in the sealing element itself.

Um Taumelung der umlaufenden Scheibe zu verhindern, muß diese mit einer starken Feder gegen die Festscheibe gedrückt werden, so daß trotz der besten Materialauswahl laufende Reibungsverluste auftreten.In order to prevent the rotating disk from wobbling, it must also a strong spring pressed against the fixed disc, so that despite the best Material selection, ongoing frictional losses occur.

Derartige Dichtungen benötigen einen relativ großen Bauraum und sind auch entsprechend teuer. ThUzEinsatz ist drehzahlbegrenzt. Bei Drehzahlen, wie sie z.B. bei Gasturbinen auftreten, konnten die Dichtungen nicht eingesetzt werden.Such seals require a relatively large installation space and are also correspondingly expensive. ThUz use is speed-limited. At speeds like them e.g. occur in gas turbines, the seals could not used will.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Gleitring dichtung zu schaffen, die wesentlich weniger aufwendig, kleiner und vor allem verschleißfest und verlustlos arbeitet.The invention makes it its task to seal a mechanical seal create that are much less expensive, smaller and, above all, wear-resistant and works without loss.

Dies soll in der Hauptsache dadurch erreicht werden, daß durch turbinenartige Ausbildung des umlaufenden Dichtringes in der Dichtung selbst ein ölstrom erzeugt wird, der radial nach außen wirkt und ein Austreten des Öles verhindert, wenn die Betriebsdrehzahn erreicht worden ist.This is to be achieved in the main that by turbine-like Formation of the circumferential sealing ring in the seal itself generates an oil flow which acts radially outwards and prevents the oil from escaping when the Operating speed tooth has been reached.

Darüber hinaus soll weiter erreicht werden, daß der umlaufende Dichtring nur im Stillstand und während des Anfahrens eine feststehende Gegenscheibe beruhrt, während beim Betrieb der sich bildende, radial nach augen wirkende Ölstrom stark genug ist, um die umlaufende Dichtscheibe von der feststehenden abzuheben. Die notwendige Abhebekraft soll erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß beide Dichtscheiben kegelig ausgebildet sind und so zueinander angeordnet sind, daß der Ölstrom eine Spreizwirkung ausübt.In addition, it should further be achieved that the circumferential sealing ring only comes into contact with a stationary opposing disk when the vehicle is at a standstill and during start-up, while during operation the oil flow that forms and acts radially towards the eyes is strong is enough to lift the circumferential sealing washer from the stationary one. The necessary Lift-off force is to be achieved according to the invention in that both sealing disks are conical and are arranged to each other that the oil flow a Exerts spreading effect.

Der große Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß nach Erreichen der Betriebsdrehzahl oder auch schon früher der unter Fliehkraft stehende Ölstrom die Dichtung übernimmt, und damit in diesem Zustand ein taumel der umlaufenden Scheibe keinen Einflußmehr auf die Dichtwirkung hat und dementsprechend eine geringe Federung an der umlaufenden Scheibe notwendig ist, die durch entsprechende Formgebung dieser Scheibe selbst erreicht werden kann.The great advantage of such an arrangement is that after Reaching the operating speed or even earlier that which is under centrifugal force Oil flow takes over the seal, and thus a tumble of the rotating one in this state Washer no longer has any influence on the sealing effect and accordingly a small one Suspension on the rotating disc is necessary, which is achieved by appropriate shaping this disc itself can be achieved.

Die Befestigung der beiden Scheiben an Welle und Gehäuse kann erfindungsgemäß vorteilhaft mit einem 0-Ring geschehen, der durch das Eindrücken in eine NutWsich selbst spannt.The attachment of the two disks to the shaft and housing can according to the invention advantageously done with an O-ring, which by pressing it into a groove self tension.

Fig. 1 zeigt den Einbau einer derartigen Dichtung in ein Kugellager, Fig. 2 zeigt die Befestigung der feststehenden Dichtscheibe im Gehäuse.Fig. 1 shows the installation of such a seal in a ball bearing, Fig. 2 shows the attachment of the stationary sealing washer in the housing.

Im Außenring (2> des Kugellagers ist der geprägte Metallring (4) befestigt. Der umlaufende' Dichtring (7 - 11) wird mit seinem Wulst (7) in eine entsprechende Nut auf den Innenring (1) des Kugellagers gepreßt. Diese Wulst (7) ist über eine Membran (8) mit eigentlichen Gleitring (9); verbunden. Diese Membran (8) ist so ausgebildet, daß sie den Gleitring (9) an den Metallring (4) drückt. Damit ist im Stillstand und bei Anlauf die Dichtwirkung gegeben.In the outer ring (2> of the ball bearing is the embossed metal ring (4) attached. The circumferential 'sealing ring (7-11) is with its bead (7) in a corresponding groove pressed onto the inner ring (1) of the ball bearing. This bead (7) is via a membrane (8) with the actual sliding ring (9); tied together. This membrane (8) is designed so that it presses the sliding ring (9) against the metal ring (4). The sealing effect is thus given at standstill and when starting up.

Vorteilhat kann der Gleitring (9) in eine spitze, etwas vorgçbogene Lippe (12) auslaufen. Uber radial angeordnete Schaufeln (10) ist der Gleiting (9) so mit einem kegligen Ring (11)) verbunden, daß am inneren Umfang zwischen beiden Teilen Öl eintreten kann. In Höhe dieses kegligen Ringes (11)) ist der Metallring (4), entgegengesetzt kegelig ausgebildet(6).The sliding ring (9) can advantageously be in a pointed, slightly pre-curved shape The lip (12). The sliding ring (9) is mounted over radially arranged blades (10) so connected to a conical ring (11)) that on the inner circumference between the two Parts of oil can enter. The metal ring is at the level of this conical ring (11)) (4), oppositely conical (6).

Damit übt das durch die Schaufeln (10) radial nach außen gedrückte Öl im sich nach außen verengenden Spalt zwischen den kegeeligen Teilen (1^ und (6), eine so große Spreizwirkung aus, daß der Gleitring (9) vom Metallring (4) abgehoben wird und verschleißlos läuft.This exercises that which is pushed radially outwards by the blades (10) Oil in the outwardly narrowing gap between the conical parts (1 ^ and (6), such a large spreading effect that the sliding ring (9) lifted off the metal ring (4) and runs without wear.

Das Abheben des turbinenartigen Gleitringes (9,10,11) kann außerdem bei Betrieb ohne Öl zutritt durch geeignete Gestaltung der federnden Membran (8) erreicht werden. Durch Verstärkung der Membran (8) an geeigneter Stelle kann die auftretende Fliehkraft die Federwirkung der Membran (8) kompansieren oder üSerwinden.The lifting of the turbine-like sliding ring (9,10,11) can also when operating without oil ingress through a suitable design of the resilient diaphragm (8) can be achieved. By reinforcing the membrane (8) at a suitable point, the occurring centrifugal force the spring action of the diaphragm (8) compose or overwind.

Der hier gezeigte Einbau in einem Serien-Kugellager veranschaulicht, daß eine derartige Dichtung sehr geringen Bauraum benögtigt, dazu gegenüber allen bekannten Abdichtungen an Kugellagern den Vorteil hat, daß bei horizontaler Lage des Kugellagers kein Öl austreten kann und das Lager vorteilhaft mit Öl geschmiert werden kann. Damit können höhere Drehzahlen als bei den bekannten abgedichteten Lagern mit Fettfüllung ulanoit gefahren werden. Nicht nur in Kugellagern, sondern überall da, wo eine Dichtung notwendig ist, vor allem aber bei hohen und höchsten Drehzahlen, werden die bekannten Nachteile, wie Verschleiß und Erwärmung vermieden.The installation shown here in a series ball bearing illustrates that such a seal requires very little space, in addition to all known seals on ball bearings has the advantage that in a horizontal position no oil can leak out of the ball bearing and the bearing is advantageously lubricated with oil can be. This allows higher speeds than with the known sealed Storage with fat filling can be driven ulanoit. Not just in ball bearings, but wherever a seal is necessary, but especially at high and highest Speeds, the known disadvantages, such as wear and heating, are avoided.

Um den Metallring (4) schnell und dicht zu befestigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dies, wie in Fig. 2 dargestellt, über einen 0-Ring vorzunehmen. Im Außenring (2) des Kugellagers befindet sich, wie dargestellt, ein kegeliger Einstich. Die vordere Kante dieses Einstiches ist im Durchmesser kleiner als der äußere Durchmesser des 0-Ringesc dagegen ist der Durchmesser des Metallringes (4) um den gleichen Betrag größer als der innere Durchmesser des 0-Ringes (5). Beim Eindrücken des Metallringes (4 wird der 0-Ring (5) in sich selbst gedreht und am stärksten verformt, wenn Einstichkante und Metallring (4) auf gleicher Höhe stehen.In order to fasten the metal ring (4) quickly and tightly, according to the invention proposed to do this, as shown in Fig. 2, via an O-ring. in the As shown, the outer ring (2) of the ball bearing has a tapered recess. The front edge of this puncture is smaller in diameter than the outer diameter of the O-Ringesc, however, the diameter of the metal ring (4) is the same larger than the inner diameter of the O-ring (5). When pressing in the metal ring (4 becomes the 0-ring (5) in itself twisted and most deformed, when the groove edge and metal ring (4) are at the same height.

Bei weiterem Eindrücken des Metallringes (4)- kann sich der 0-Ring (5) so lange entspannen, bis der Metallring (4) gegen die Planseite des Einstiches anschlägt. In dieser Stellung drückt dann der 0-Ring (5) mit einer genügend großen Spannung vom Kegel des Einstiches aus auf die Kante des Metallringes (4).If the metal ring (4) is pressed in further, the O-ring can move (5) relax until the metal ring (4) against the flat side of the recess strikes. In this position, the O-ring (5) presses with a sufficiently large one Tension from the cone of the recess on the edge of the metal ring (4).

Selbstverständlich kann diese Befestigung auch für den umlaufenden Dichtring (7 - an dem Innenring (1) gelten, wobei dann der Wulst (7) durch einen anvulkanisierten Metallring ersetzt werden muß.Of course, this attachment can also be used for the circumferential Sealing ring (7 - apply to the inner ring (1), in which case the bead (7) is replaced by a vulcanized metal ring must be replaced.

Claims

S d h u t z a n s p rü ch e

1. Mechanical seal, in which, in a known manner, one with the circumferential Partly connected sliding ring (9) under spring pressure on a stationary disc (4) runs, characterized in that the sliding ring (9) over the diameter of the Sealing lip (12) is also provided with turbine-like blades (10) on its free side with a conical ring (11), so that the cone with his outer diameter of the fixed disc (4) is added.

2. Mechanical seal according to claim 1 and nJ characterized in that that the fixed disc (Q) one of the disc (11) i directed opposite conical part (6)), so that both conical parts on the outer diameter a narrow gap is created.

3. Mechanical seal according to the previous claims, characterized in that that the sliding ring (9) has a curved sealing lip (12) on its outer circumference having.

4. Mechanical seal according to claims 1 and 2, characterized in that that the rotating slide ring (9) via a resilient membrane (8) with the bead (7) or another fastening device is connected.

5. Mechanical seal according to claim 1, characterized in that both parts of the mechanical seal on the rotating and on the stationary machine part held by an O-ring (5), the one in a conical recess in the machine part of the circumference of the cone of this recess the attachment rings of Slide ring parts press against the flat side of the recess.

6. Mechanical seal according to claim 6, characterized in that the diameter of the outer edge of the tapered groove by the same amount is smaller than the outer diameter of the O-ring (5) than the diameter of the fixed disc (4) is larger than the inner diameter of the O-ring (5 »or vice versa on the other machine part.

7. Mechanical seal according to the previous claims, characterized in that that a reinforcement on the resilient membrane (8) is attached so that the thereby resulting centrifugal force di. Compensate for the positive effect of the membrane (8) at the operating speed can.