DE2843401C3

DE2843401C3 - Radial shaft seal

Info

Publication number: DE2843401C3
Application number: DE2843401A
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Franz Ridderskamp
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2843401A1; DE2843401B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring. bestehend aus einem Versteifungsring mit einem winkelförmigen Profil und einem damit verbundenen, in radialer Richtung elastisch nachgiebigen l.ippenring mit zwei kegeligen Flächen, die sich in der kreisförmig ausgebildeten Dichtkante gegenseitig begrenzen, wobei auf der der Außenluft zugewandten Kegelfläche cnc Vielzahl dynamisch wirksamer Rippen angeordnet ist mit jeweils einer Begren/ungsfläche im Bereich der abgedichteten Wellenoberfläche und mit einer nach innen weisenden Kante.The invention relates to a radial shaft seal. consisting of a stiffening ring with a angular profile and an associated lip ring which is elastically flexible in the radial direction two conical faces that are in the circular trained sealing edge limit each other, wherein on the conical surface facing the outside air cnc A plurality of dynamically effective ribs is arranged, each with a limiting surface in the area of the sealed shaft surface and with an inward facing edge.

Ein Radialwellendichtring dieser Art ist aus GB PS 12 94 399 bekannt. Die Stirnflächen der Rippen werden dabei unmittelbar von der eigentlichen Dichtkarte des Wellendichtringcs begrenzt, und diese liegt deshalb im Bereich der Stirnflachen mit einer geringeren spe/ifi sehen Flächcnpressnng auf der Oberfläche der abgc dichteten Welle auf als die dazwischenliegenden Bereiche.A radial shaft seal of this type is known from GB PS 12 94 399. The end faces of the ribs will be bounded directly by the actual sealing card of the shaft sealing ring, and this is therefore in the Area of the frontal surfaces with a lower spe / ifi see surface pressure on the surface of the abc dense shaft than those in between Areas.

Durch die sich beim Einbau ergebende elastische Aufweitung des Dichtelementes im Bereich der Dichtlippc ergibt sich eine zusätzliche Verminderung des ohnehin sehr kleinen Anstellwinkels zwischen den .Stirnflächen der Rippen und der Oberflache der abgedichteten Welle, wodurch solche Ungleichmäßig keiten noch verstärkt werden können. Insbesondere neue eingebaute Wellendichtringe dieser Art zeigen deshalb häufig eine Leckage, was nicht erwünscht ist.Due to the elastic that results during installation Expansion of the sealing element in the area of the sealing lip results in an additional reduction the already very small angle of attack between the. Front surfaces of the ribs and the surface of the sealed shaft, whereby such irregularities can be intensified. In particular new built-in shaft seals of this type therefore often show a leak, which is undesirable.

Aus US-PS 35 89 739 ist ein Wellendichtring mit einer von Drallnuten unterbrochenen Dichtfläche bekannt. Die Drallnuten haben einen axialen Abstand von den stirnseitigen Enden der Dichtfläche, und sie sind durch relativ schmale Stege voneinander gelrennt. Die Kraft.From US-PS 35 89 739 a shaft seal with a sealing surface interrupted by swirl grooves is known. The swirl grooves have an axial distance from the front ends of the sealing surface, and they are through relatively narrow bars separated from each other. The power.

mit cici die Dichtfläche auf der Oberfläche dei abgedichteten Welle aufliegt, ist deshalb in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich groß. Der erzielte statische Abdichtungseffekt ist dementspre-Ί chend unbefriedigend. Außerdem können Dichtringe dieser Art nicht zur Abdichtung schneilaufender Wellen verwendet werden, weil die entstehende Reibungswärme nur in unzureichendem Maße aus dem Oichtspalt abgeführt werden kann. Die Betriebssicherheit istwith cici the sealing surface on the surface dei sealed shaft rests, is therefore different in the different areas. Of the The static sealing effect achieved is accordingly unsatisfactory. In addition, sealing rings this type cannot be used to seal off high-speed shafts because of the resulting frictional heat can only be removed from the Oichtspalt to an insufficient extent. The operational safety is

Mi deshalb auch in bezug auf den erzielten dynamischen Abdichtungseffekt unbefriedigend.Mi therefore also with regard to the dynamic achieved Sealing effect unsatisfactory.

Aus DE-AS 19 41 675 ist eine Dichtman^chette aus einem elastomeren Werkstoff bekannt, deren Lippenteil durch Rippen ausgesteift ist, die einen axialen Abstand von der Dichtkante haben. Zwischen den Rippen sind Nuten angeordnet, die im Bereich der Dichtkante durch eine sich senkrecht zu der Rotationsachse erstreckende Fläche begrenzt sind. Die Rippen vermögen infolgedessen keinerlei dynamischen Abdichtungseffekt zu bewir-From DE-AS 19 41 675 a sealing sleeve is made an elastomeric material known whose lip part is stiffened by ribs that have an axial distance from the sealing edge. Between the ribs are Grooves arranged in the area of the sealing edge by a perpendicular to the axis of rotation Area are limited. As a result, the ribs are unable to produce any dynamic sealing effect.

2(i ken. d. h.. sie vermögen nicht unter der Dichtkante hir.durchgedrungenes Lecköi in den abgedichteten Raum zurückzuführen.2 (i ken. I.e. they are not capable of under the sealing edge The leakage that has penetrated here is returned to the sealed room

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialwellendichtring zu entwickeln, der sich durch eineThe invention is based on the object of developing a radial shaft seal, which is through a

>i besonders gute dynamische und statische Abdichtung auszeichnet.> i particularly good dynamic and static sealing excels.

Diese Aufgabe wird mit einem Wellendichtring der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Kanten der Rippen von der Oberfläche der kegeligen Fläche mitThis object is achieved with a shaft seal of the type mentioned, in which the edges of the Ribs from the surface of the conical face with

in zunehmendem *»bstand von der Dichtkante einen zunehmenden Abstand aufweisen und bei dem die Stirnflächen der Rippen in einem Abstand von der Dichtkante angeordnet sind.in increasing distance from the sealing edge one stood out having increasing distance and in which the end faces of the ribs at a distance from the Sealing edge are arranged.

Der gut dynamische Abdichtungseffekt des Radial-The good dynamic sealing effect of the radial

r» wellendichtnnges beruht wesentlich auf der sich mit zunehmender Spaltweite zwischen der Oberfläche der abgedichteten Welle und der der Außenluft zugewandten Kegelfläche des Lippenringes vergrößernden Höhe der Rippen. Vs wird dadurch in Einern bisher nichtR »shaft sealing is based essentially on the height of the ribs, which increases with increasing gap width between the surface of the sealed shaft and the conical surface of the lip ring facing the outside air. As a result, Vs has not yet been achieved in ones

-Ii erreichten Maße und aus einem sehr großen Bereich unter der Dichtkanlc hindurchgedrungenes l.ccköl von der sich drehenden Welle dynamisch zurückgefordert in den abgedichteten Raum.-Ii reached dimensions and from a very large area Oil that has penetrated under the sealing channel is dynamically reclaimed by the rotating shaft in the sealed room.

Die gute statische Abdichtwirkung des RadialwcllenThe good static sealing effect of radial waving

»"> dichtringes ctji >t sich wesentlich daraus, daß die Stirnflächen der Rippen einen Abstand von der Dichtkante haben. Die Dichtkante selbst hegt dadurch auf ihrem gesamten Umfang mit einer gleichmäßigen Anpreßkraft auf der Oberfläche der abgedichteten»"> Dichtringes ctji > t is essentially based on the fact that the end faces of the ribs are at a distance from the sealing edge. The sealing edge itself thus lies on its entire circumference with a uniform contact pressure on the surface of the sealed

in Welle auf Ls ist von besonderem Vorteil, dall die Gleichmäßigkeit dieser Anpreßkraft nicht beeinträchtigt werden kann durch die elastische Deformation des Lippenringes während des Einbaiivorganges
Die Oberflächen der Rippen und die Rotationsachsein shaft on Ls it is of particular advantage that the uniformity of this contact pressure cannot be impaired by the elastic deformation of the lip ring during the installation process
The surfaces of the ribs and the axis of rotation

>> schließen zweckmäßig einen Winkel \, von 1 3 bis 17 ein. vorzugsweise einen Winkel Xi = 15 . Es wurde gefunden, daß kleinere Winkel weniger gut geeignet sind, weil der in diesen Bereichen zunehmende dynamische f-ordercffckt dazu führen kann, daß Staub>> Appropriately close an angle \, from 1 3 to 17 a. preferably an angle Xi = 15. It was found that smaller angles are less suitable because the increases in these areas dynamic f-ordercffckt can lead to dust

wi und andere Unreinheiten in den abgedichteten Raum hincintransportiert werden. Bei der Wahl größerer Winkel läßt die Förderwirkung hingegen merklich nach, was sich ungünstig in bezug auf den beabsichtigten Effekt auswirkt.wi and other impurities in the sealed space be transported. If larger angles are selected, however, the conveying effect decreases noticeably, which is unfavorable in terms of the intended effect.

·''' Die Stirnflächen der Rippen sind vorzugsweise unter einem Winkel zu der Rotationsachse des Radialwellendichtringes angeordnet von /x₂ = 2,5 bis 6" vorzugsweise unter einem Winkel von \2 = 3°. Ihre Vorderkante· '''The end faces of the ribs are preferably arranged at an angle to the axis of rotation of the radial shaft sealing ring of / x ₂ = 2.5 to 6 ", preferably at an angle of \ 2 = 3 °. Their front edge

hat einen Abstand O von der Dichtkante von 0.05 bis. 0,4 mm vorzugsweise einen Abstand von 0,1 mm. Sowohl die genannten Winkelangaben als auch die Abstände bezieh·, η sich auf alle vorkommenden Baugroßen.has a distance O from the sealing edge of 0.05 to. 0.4 mm, preferably a distance of 0.1 mm. Both the specified angles and the distances relate to all that occur Build size.

Der erfindungsgemäße Radialwellendichtnng zeichnet sich durch eine bewußte Trennung /wischen den hydrodynamisch wirksamen Rippen und der statisch wirksamen üichtkante aus. Beide Elemente sind in optimaler Weise in ihrer Wirkung aufeinander abgestimmt. The radial shaft seal according to the invention is characterized through a conscious separation / wipe the hydrodynamically effective ribs and the static effective üichtkante. Both elements are optimally coordinated in their effect.

Die optimale gegenseitige Abstimmung ergibt sich aus dem Abstand der S'irnflächen von der eigentlichen Dichtkante. Als Folge dieses Merkmales ergibt sich auf dem gesamten Umfang der Dichtkante eine gleichmäßige Anpressung an die abzudichtende Wellenoberfläche.The optimal mutual coordination results from the distance between the end faces and the actual one Sealing edge. As a result of this feature, the sealing edge is uniform over the entire circumference Pressing against the shaft surface to be sealed.

Die Slirnfläche ist unter einem solchen Winkel der Rotationsachse zugeordnet, daß auch in eingebautem und damit in aufgeweitetem Zustand noch eine geringe Restkonizität zu der Oberfläche dir Welle verbleibt. Hieraus resultiert in Verbindung mit dem sehr geringen Abstand von der Oberfläche der abgedichteten Welle ein besonders guter ROckfördereffeki für durch den Dichtspalt hindurchgedrungene Flüssigkeit.The end face is assigned to the axis of rotation at such an angle that also in built-in and thus a slight residual conicity to the surface of the wave remains in the expanded state. This results in connection with the very small distance from the surface of the sealed shaft a particularly good return pumping effect for liquid that has penetrated through the sealing gap.

Mit zunehmendem Abstand von der Dichtkante nimmt die Höhe der Rippen zu. Durch diese besondere Maßnahme wird eine zusätzliche Verbesserung des Rückfördereffektes erreicht.With increasing distance from the sealing edge, the height of the ribs increases. Through this particular Measure, an additional improvement in the return effect is achieved.

Eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Radialwellendichtringes ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the radial shaft sealing ring according to the invention is shown in the drawing shown. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Radialwellcndichtring. 1 shows a cross section through the radial shaft seal.

l· ι g. 2 eine Ansicht der Rippen um O'ierschntit gtmuo Fig. 1.l · ι g. FIG. 2 is a view of the ribs around FIG. 1.

Der Radialwellendichtring besieht aus einen Vcrstufungsring I mit einem winkelförmigen Prodi Der Versteifungsring wird gewöhnlich durch einen 1 lel/iehvorgang aus Blech gefertigt. Unmittelbar anvuikanisier. an den nach innen weisenden Steg des Versteilungsnn ges ist die Dichtlipne 2 aus einem elasiomeren Werkstoff. Die Dichtlippe weist eine statisch wirksame Dichtkante 8 auf, die durch eine Schrauben/ugleder 4 zusätzlich angepreßt wird.The radial shaft seal consists of a stepped ring I with an angular prodi The stiffening ring is usually made by a 1 l / ling process made of sheet metal. Immediately evacuate. to the inward-facing web of the steep slope ges is the sealing lip 2 made of an elastomeric material. The sealing lip has a statically effective one Sealing edge 8, which is secured by a screw / ugleder 4 is additionally pressed.

Die Dichtkante 8 wird durch die kegeligen Flächen 3 und 7 gebildet. Auf der Luftseite sind die hydrodynamisch wirksamen Rippen 5 angeordnet.The sealing edge 8 is formed by the conical surfaces 3 and 7. On the air side, those are hydrodynamic effective ribs 5 arranged.

Das Profil der Rippen wird gebildet durch die Mächen 9, tO, 11 und 12. Die von den Flächen !0 und 11 gebildete Rippenkante entfernt sich mit zunehmendem Dichtkantenabstand von der Kegelmantelflache i. The profile of the ribs is formed by the surfaces 9, t0, 11 and 12. The rib edge formed by the surfaces! 0 and 11 moves away from the conical surface i as the sealing edge distance increases.

Die einzelnen Rippen sind im wesentlichen parallel zueinander auf der kegeligen Flad.· 3 angeordnet. Der gegenseitige Abstand ist aufgrund Jer besonderen Ausführung in einem besonders breiten Rahmen frei wählbar. Ausgezeichnete Ergebnisse werden bereits erzielt mit der Anordnung von 4 oder 8 Rippen auf Jer kegel.gen Fläche 3.The individual ribs are arranged essentially parallel to one another on the conical Flad. · 3. Of the mutual distance is free in a particularly wide frame due to Jer special design selectable. Excellent results have already been achieved with the arrangement of 4 or 8 ribs on Jer conical surface 3.

Als günstige Profile für die Ausbildung der hydrodv namisch wirksamen Rippen haben sich insbesondere Dreiecksprofile bewährt. In bestimmten Anwendungsfällen kann es zur Eieeinflussung der Pumpwirkung vorteilhaft ^ein. den Rippen ein halbrundes oder ein anderes, weniger steiles Profil zu geben. Die Höhe der Rippen liegt außerhalb der Slirnfläche in einem Wereich von 0,1 bis 0.4 mm.In particular, profiles have proven to be favorable for the formation of the hydrodynamically effective ribs Triangular profiles proven. In certain use cases it can influence the pumping action advantageous ^ a. the ribs a semicircular or a to give a different, less steep profile. The high of The ribs lie outside the end face in one area from 0.1 to 0.4 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

t radial shaft seal. consisting of a stiffening ring with an angular profile and an associated lip ring which is elastically flexible in the radial direction and has two conical ones Areas that border each other in the circular sealing edge, wherein on the The conical surface facing the outside air has a large number of dynamically effective ribs arranged is with one end face in the area of the sealed shaft surface and one after inwardly pointing edge, characterized in that that the edges (5) of the ribs from the ODcrflacne of the conical surface (3) with increasing Distance from the sealing edge (8) have an increasing distance and that the end faces (6) of the ribs at a distance of the sealing edge are arranged.

2. Radi.ilwellendichtring according to claim I, characterized characterized in that the edges (5) of the ribs and the axis of rotation make an angle of *! = 13 to 17 "include.

3. Radial shaft sealing ring according to claim 1 to 2, characterized in that the end faces (6) and the axis of rotation enclose an angle of x ₂ = 3 to 6.

4. Radidiwellendichtnng according to claim I to 3, characterized in that the leading edges of the End faces (6) from the sealing edge (8) have a distance ν η ΰ.05 to 0.4 mm.