DE2317749C3

DE2317749C3 - Lip seal

Info

Publication number: DE2317749C3
Application number: DE19732317749
Authority: DE
Inventors: Bernard Milton Highett Victoria Hadaway (Australien)
Original assignee: Repco Research Proprietary Ltd., Dandenong, Victoria (Australien)
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1973-04-09
Publication date: 1977-04-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Lippendichtung mit einem im wesentlichen ringförmigen Körper aus elastischem ^Material, der eine ölseitige Oberfläche und eine „.luftseitige Oberfläche aufweist, die gegeneinander konvergieren und eine ringförmige Dichtkante bilden, idie auf einer zylindrischen Fläche eines gegenüber der 'Dichtung drehenden Maschinenteils gleitend aufliegt, wobei auf der luftseitigen Oberfläche Rippen angeordnet sind, die abwechselnd geneigt in die Dichtkante einlaufen und zur Rückförderung von Lecköl dienen.The invention relates to a lip seal with a substantially annular body made of elastic ^ Material that has an oil-side surface and an "air-side surface that oppose each other converge and form an annular sealing edge, i on a cylindrical surface opposite to the 'The seal of the rotating machine part rests in a sliding manner, with ribs being arranged on the air-side surface which run alternately inclined into the sealing edge and serve to return leakage oil.

Eine bekannte Strömüngsmitteidichtung dieser Art mit hydrodynamischer Wirkung in beiden Drehrichtun-,;gen der Welle zeigt die GB-PS 12 39 873. Diese Dichtung arbeitet jedoch nicht voll befriedigend, da die Rippen auf der luftseitigen Oberfläche keine ausreichende Rückförderung des Lecköls sicherstellen. Axial zur Luftseite hin aus dem Berührungsbereich der Rippen mit der Welle ausgetretenes öl wird nicht mehr erfaßt. Auch stellen die Rückförderrippen auf der Luftseite Schmutzfänger dar.A known flow center seal of this type with a hydrodynamic effect in both directions of rotation the shaft shows the GB-PS 12 39 873. However, this seal does not work fully satisfactory because the Ribs on the air-side surface do not ensure sufficient return of the leakage oil. Axial to Oil that has escaped from the area of contact between the ribs and the shaft on the air side is no longer detected. The return fins on the air side also act as dirt traps.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer hydrodynamischen Lippendichtung der eingangs genannten Art das Austreten von öl während des Laufs der Welle auf ein Minimum zu reduzieren bzw. vollständig auszuschalten.The object of the present invention is, in a hydrodynamic lip seal of the The type mentioned at the beginning of reducing or reducing the leakage of oil to a minimum while the shaft is running. turn off completely.

Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf der luftseitigen Oberfläche eine radial vorspringende, kontinuierlich in Umfangsrichtung verlaufende Sperrwand angeordnet ist, in die die Rippen einlaufen und die radial höher als die Rippen im Einlaufbereich ist.This is achieved according to the invention in that a radially projecting, continuously extending in the circumferential direction barrier wall is arranged, in which the ribs run and which is radially higher than the ribs in the inlet area.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß unmittelbar am Ende der Rippen, die in diesem Axialbereich nicht mehr auf der Welle aufliegen, bzw. vor der Sperrwand ein Fangraum für Lecköl gebildet ist, das in den luftseitigen Flächenbereich zwischen den Rippen gelangt ist. Bei einer Lippendichtung gemäß US-PS 34 97 225 Ist zwar ebenfalls eine luftseitige Sperrwand vorgesehen, doch ist diese unter einem größeren Abstand von den Enden der Rippen angeordnet und ist zwischen den Enden der Rippen und der SperrwandThis has the advantage that directly at the end of the ribs that are not in this axial area more rest on the shaft, or a trap area for leakage oil is formed in front of the barrier wall, which is in the air-side surface area has passed between the ribs. With a lip seal according to US-PS 34 97 225 An air-side barrier wall is also provided, but this is under a larger one Spaced from the ends of the ribs and is between the ends of the ribs and the barrier wall

eine durchgebende, vertiefte, umlaufende Nut vorgese* u_en Eine entsprechende Nut zeigt auch die üppendichlung gemäß DT-OS 1525436, Bei diesen bekannten Anordnungen kommt es nicht zu einem unmittelbaren Zusammenwirken zwischen den Rippen und dera through imaging, depth, vorgese circumferential groove * u _en A corresponding groove also shows the üppendichlung according to DT-OS 1525436, In these known arrangements, it does not come to an immediate interaction between the ribs and the

ίο Sperrwand hinsichtlich einer dynamischen Rückforderung, da die ein vergrößertes Volumen aufweisende Nut lediglich als statischer Auffangraum für Lecköl zu ^Betrachten ist, in den axial keine Rippen hineinragen, Demgegenüber wird erfindungsgemüß jegliches überίο barrier wall with regard to a dynamic recovery, since the groove, which has an enlarged volume, only closes as a static collecting space for leakage oil ^ Consideration is that there are no axially protruding ribs, In contrast, according to the invention, everything is about

κ den Berührungsbereich der Rippen mit der Welle axial hinaustretendes Lecköl unverzüglich zurückgefördert, so daß sich auf der Luftseite keinerlei ölansamrnlungenκ the contact area of the ribs with the shaft axially any leakage oil that emerges is pumped back immediately, so that there is no accumulation of oil on the air side

A satisfactory return is at most with

ω hydrodynamischen Dichtungen gewährleistet, bei denenω guaranteed hydrodynamic seals where

etwa gemäß Fig. 1 der US-PS 2446 380 spiralförmigfor example as shown in FIG. 1 of US Pat. No. 2,446,380 in a spiral shape

/Angeordnete Rippen von geringem Steigungswinkel/ Arranged ribs with a low pitch angle

vorgesehen sind. Diese Dichtungen (Fig. 1) weisenare provided. These seals (Fig. 1) have

luftseitig ebenfalls eine Sperrwand auf. Die Rippenalso has a barrier wall on the air side. Ribs

25'jiegen aber nicht auf einer konischen, sondern zylindrischen Fläche und berühren die Welle daher auch unmittelbar bis zu ihrem Einlauf in die Sperrwand. Würde Gleiches auf abwechselnd geneigten Rückförderrippen zum Zweck der Rückforderung bei beidenHowever, 25 'do not lie on a conical, but rather cylindrical surface and therefore also touch the shaft immediately up to its entry into the barrier wall. Would the same thing on alternately inclined return fins for the purpose of reclaiming both

jo Drehnchtungen übertragen, würde ein Teil des an der fölseitigen Dichtkante durchgesickerten Öls über die '"Sperrwand zur Luftseite hinbefördert werden. Die durch die US-PS 24 46 380 bekannte Ausbildung läßt sich daher nicht auf in beiden Drehrichtungen wirkendejo directions of rotation would be transferred, part of the on the oil-side sealing edge of the seeped oil over the '"Barrier wall to be transported to the air side. The training known from US-PS 24 46 380 leaves therefore not acting in both directions of rotation

Transferring return fins.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch die Lippendichtung,In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is based on the following Description is explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a cross section through the lip seal,

F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der Dichtung in Verbindung mit einer Welle,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie HI-III in F i g. 2, Fig.4 eine teilweise perspektivische Ansicht der Dichtung,F i g. 2 shows an enlarged partial section of the seal in connection with a shaft,
F i g. 3 shows a section along line HI-III in FIG. 2, FIG. 4 a partial perspective view of the seal,

Fig.5 und 6 Teilansichten zur Veranschaulächung von zwei verschiedenen Strömungszuständen des Lecköls.Fig. 5 and 6 partial views for illustration of two different flow conditions of the leakage oil.

Als Ausführungsbeispiel ist «ine ringförmige Lippendichtung dargestellt, deren radial nach innen weisendeAn annular lip seal is shown as an exemplary embodiment, the lip seal pointing radially inward

Dichtkante 4 auf einer Welle S aufliegt. Die Dichtung umfaßt eine nach außen gerichtete luftseitige Oberfläche 2 und eine nach innen gerichtete ölseitige Oberfläche 3, die gegeneinander konvergieren und die ringförmige Dichtkante 4 bilden. Die Dichtung weistSealing edge 4 rests on a shaft S. The seal comprises an outwardly facing air side surface 2 and an inwardly facing oil side Surface 3, which converge against each other and form the annular sealing edge 4. The seal points

einen Verstärkungsring 6 aus Metall auf.a reinforcement ring 6 made of metal.

Zur Erzeugung der Pumpwirkung beim Betrieb in beiden Drehrichtungen sind bei dem Ausführungsbeispiel auf der luftseitigen Oberfläche Rippen vorgesehen, die praktisch einzelne Abschnitte einer schraubenförmigen Rippe bilden. Die gesamte Rippe wird bei dem ; dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Gruppen if von einzelnen ^A ^οΆ«!»«*»»» λ«α β!™·»£*..^<ι^|.'ι«τ»λ ft ««wm«* die sicIn order to generate the pumping effect during operation in both directions of rotation, ribs are provided on the air-side surface in the embodiment, which practically form individual sections of a helical rib. The entire rib is at that; illustrated embodiment by two groups if of individual ^A ^ οΆ «!» «*» »» λ «α β! ™ ·» £ * .. ^< ι ^| .'ι «τ» λ ft «« wm «* die sic

9 erstrecken. Die9 extend. the

«5 Dichtkante 4 im Bereiche. »„„.«„,...,,„,„,^^ Die Rippen 7 erstrecken sich jJTi#eserttIicheir pajäjjer zueinander und unter einem Wjhtel^uSd^^WppJiinp und der Dichtkanie 4. Die Rippen 8 verlaufen ejjenfalls«5 sealing edge 4 in the area. »" "." ", ... ,,", ", ^^ The ribs 7 extend jJTi # eserttIicheir pajäjjer to each other and under a Wjhtel ^ uSd ^^ WppJiinp and the sealing edge 4. The ribs 8 run in any case

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im wesentlichen parnliel zueinander, Auf diese Weise werden V-förmige Räume 1! und 12 zwischen benachbarten Rippen 7 und 8 gebildet. Die Scheitel der Räume Il und 12 liegen abwechselnd benachbart der lippenartigen Dichtkante 4 bzw, von dieser abgewandt, Der Winkel »#« gemäß Fig,2 zwischen jeder der Rippen 7 und S und der Dichtkante 4 betragt in an sich bekannter Weise zwischen M und 30°, vorzugsweise 27°. Die Enden benachbarter Rippen sind mit Abstand zueinander angeordnet, soessentially parnliel to each other, that way become V-shaped spaces 1! and 12 are formed between adjacent ribs 7 and 8. The crown of the Spaces II and 12 are alternately adjacent to the lip-like sealing edge 4 or, facing away from it, The angle "#" according to FIG. 2 between each of the Ribs 7 and S and the sealing edge 4 amounts to in itself known way between M and 30 °, preferably 27 °. The ends of adjacent ribs are spaced arranged to each other, so

Die V-förmigen Räume 11 und 12 zwischen den Rippen 7 und 8 können als zur Dichtkante 4 hin »geschlossen« oder »geöffnet« betrachtet werden. Das heißt, die Räume 12, deren Scheitel von der Dichtkante 4 abgewandt sind, sind gegenüber der Kante »offen« und nehmen deshalb von der Dichtkante 4 kommendes Ucköl direkt auf, während die Räume 11 Lecköl im wesentlichen erst aufnehmen, nachdem es eine der Rippen 7 oder 8 eines benachbarten offenen Raumes 12 überwunden hat. In den Räumen 12 befindliches öl wird im wesentlichen durch die Rippen 8 bzw. bei anderer .Umlaufrichtung durch die Rippen 7 zur Dichtkante 4 ■ zurückgefördert.The V-shaped spaces 11 and 12 between the ribs 7 and 8 can be viewed as "closed" or "open" towards the sealing edge 4. That is, the spaces 12, the apexes of which are facing away from the sealing edge 4, are "open" to the edge and therefore take up oil coming from the sealing edge 4 directly, while the spaces 11 essentially only take up leakage oil after it has reached one of the ribs 7 or 8 of an adjacent open space 12 has overcome. In the spaces 12 fill Oil is conveyed back essentially by the ribs 8 and at the other .Umlaufrichtung by the ribs 7 to the sealing edge 4 ■.

Die Sperrwand 9 ist als kontinuierlicher Wulst 'ausgebildet, der parallel zur Dichtkante 4 verläuft. Der Wulst 9 kann jede geeignete Querschnittsform aufweisen, wobei der gekrümmten oder gerundeten Form der Vorzug zu geben ist. Die radiale Höhe des Wulstes S kann in geeigneter Weise gewählt werden. Für Wellen von 48 bis 96 mm Durchmesser kann die Höhe des Wulstes 9 in der Größenordnung von 0,60 bis 0,72 mm liegen, und es kann zwischen dem Scheitel des Wulstes 9 und der Oberfläche der Welle 5 ein Spiel von 0,24 bis 0,36 mm vorgesehen sein.The barrier wall 9 is designed as a continuous bead which runs parallel to the sealing edge 4. the Bead 9 can have any suitable cross-sectional shape, the curved or rounded shape of the Is to be given preference. The radial height of the bead S can be selected in a suitable manner. For waves from 48 to 96 mm in diameter, the height of the bead 9 can be of the order of 0.60 to 0.72 mm lie, and there can be a clearance of 0.24 to between the apex of the bead 9 and the surface of the shaft 5 0.36 mm should be provided.

Der die Dächtkante 4 aufweisende Bereich am Ende der Membran bzw. des Steges der Dichtung ist in /bekannter Weise von einer Schraubenfeder 13 umschlossen. The area having the roof edge 4 at the end of the membrane or the web of the seal is shown in FIG / Enclosed by a helical spring 13 in a known manner.

- Aus der vorangehenden Beschreibung wird deutlich, daß bei der Befestigung der Dichtung auf einer Welle 5 zwischen dem Wulst 9, der Dichtkante 4 und der profilierten Oberfläche 2 sowie der benachbarten Oberfläche der WeIIeS ein Fnngraum 14 gebildet wird, der einen keilförmigen Querschnitt hat und dessen Tiefe von der Dichtkante 4in Richtung der Wulst 9 zunimmt. Wenn während der Rotation der Welle 5 öl über die Kante 4 hinaus vordringt, sammelt es sich in den offenen Räumen 12 gemäß Fi g, 5, wobei die Drehrichtung der Welle 5 durch einen Pfeil A in F i g, 3,5 und 6 gezeigt ist, und auf Grund der Bewegung des Öls in der Drehrichtung der Welle 5 wirkt es mit den Rippen 7 derart zusammen, daß es zurück in Richtung der Dichtkante 4 gedrückl wird (F i g. 5). Mindestens ein Teil des so zurückgedrängten Öls wird über die Dichtkante 4 auf die vom öl beaufschlagte Seile der Dichtung zurückgefördert.From the preceding description it is clear that when the seal is fastened to a shaft 5 between the bead 9, the sealing edge 4 and the profiled surface 2 and the adjacent surface of the shaft, an opening space 14 is formed which has a wedge-shaped cross-section and is Depth from the sealing edge 4 in the direction of the bead 9 increases. If oil penetrates beyond the edge 4 during the rotation of the shaft 5, it collects in the open spaces 12 according to FIG. 5, the direction of rotation of the shaft 5 being shown by an arrow A in FIGS. 3, 5 and 6 , and due to the movement of the oil in the direction of rotation of the shaft 5, it interacts with the ribs 7 in such a way that it is pushed back in the direction of the sealing edge 4 (FIG. 5). At least part of the oil that has been pushed back in this way is conveyed back via the sealing edge 4 onto the ropes of the seal acted upon by the oil.

Ein Teil des Lecköls gelangt jedoch über die Rippen 8 in die Räume 11 gemäß'Fig.6 und wird daran gehindert, über die profilierte Fläche 2 hinauszuwandern, weil der Wulst 9 eine Sperre bildet. Das öl sammelt sich nicht innerhalb der geschlossenen Räume II, sondern fließt tatsächlich in die Räume 12 nach Überqueren der Rippen 7 zurück, und die Rippen 8 wirken dann derart, daß sie das öl in der zuvor beschriebenen Weise zurückpumpen. Das in ihrem nicht mehr auf der Welle aufliegenden Bereich innerhalb der geschlossenen Räume 11 befindliche öl wird im Fangraum über die Rippen 7 unter der kombinierten Einwirkung der Wellenrotation und der Rippen gedrückt. Die ölanhäufung im Fangraum hat zur Folge, daß das öl in die offenen Räume 12 übertritt, weil die Rippen 7 und 8 nicht so hoch sind wie der Wulst 9. Tatsächlich können die Rippen 7 und 8 nur vergleichsweise flach ausgebildet sein und wirken trotzdem in der beschriebenen Weise.However, part of the leakage oil reaches the spaces 11 according to FIG. 6 via the ribs 8 and is prevented from migrating over the profiled surface 2 because the bead 9 forms a barrier. The oil does not collect within the closed spaces II, but actually flows back into the spaces 12 after crossing the ribs 7 , and the ribs 8 then act to pump the oil back in the manner previously described. The oil that is no longer resting on the shaft within the closed spaces 11 is pressed in the trap space over the ribs 7 under the combined action of the shaft rotation and the ribs. The accumulation of oil in the trap chamber has the consequence that the oil passes into the open spaces 12 because the ribs 7 and 8 are not as high as the bead 9. In fact, the ribs 7 and 8 can only be made comparatively flat and still work in the described way.

Die Dichtung bringt eine starke Steigerung des einem Strömungsmittelverlust entgegenwirkenden Widerstandes bei niedrigen Arbeitsdrücken mit sich, wie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen. Die Dichtung kann auch derart ausgebildet sein, daß die lippenförmige Dichtkante radial nach außen weist. In beiden Fällen ist die Dichtung in beiden Drehrichtungen voll wirksam.The seal greatly increases the resistance to fluid loss at low working pressures, such as in motor vehicles. The seal can also be designed such that the lip-shaped sealing edge points radially outward. In both cases it is the seal is fully effective in both directions of rotation.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

2323

Claims;

1, lip seal with an essentially annular body made of elastic material, which has an oil-side surface and a lufiseiige surface, which converge against each other and form an annular sealing edge, which rests on a fine cylindrical surface of a machine part rotating in relation to the seal, sliding on the air-side Surface ribs are arranged, which alternately run inclined into the ipicbtkante and serve for the return of oil leakage, characterized in that ^; that on the air-side surface (2) a radial

^ A protruding barrier wall (9) extending continuously in the circumferential direction is arranged, into which the ribs (7, 8) run and which is radially higher than the / ribs (7, 8) in the intake area,

2, seal according to claim 1, characterized in that the between the ribs (7,8) and the Sealing edge (4) included angles between 24 and 30 °

3, seal according to the claims! and 2, characterized in that the barrier wall (9) is a bead is formed, which in the installed state of the seal a distance to the cylindrical Has machine part.