DE3305649C2

DE3305649C2 - Sealing ring with a device for preventing the penetration of dirt and a method for producing the sealing ring

Info

Publication number: DE3305649C2
Application number: DE3305649A
Authority: DE
Inventors: Hans 5093 Burscheid Deuring; Volkmar Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Otto; Paul 5093 Burscheid Voßieck
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3305649A1

Abstract

Bei einem Dichtungsring, wie insbesondere einem Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen in aero- oder hydrodynamischen Systemen, besteht die luftseitig vorgeschaltete Schutzvorrichtung aus einer Rundbürste, deren Borsten im Einbauzustand abweisend von der Dichtlippe gekrümmt verlaufen, so daß aufgenommene Schmutzpartikel sowie Öl- und Fettbestandteile im Betrieb nach außen abgeschleudert werden, ohne daß die Zufuhr gefilterter und sauberer Luft bis hin zur Dichtlippe unterbrochen wird.In the case of a sealing ring, such as in particular a lip sealing ring for sealing rotating shafts or up and down rods in aerodynamic or hydrodynamic systems, the protective device connected upstream on the air side consists of a round brush, the bristles of which when installed are curved away from the sealing lip, so that dirt particles and dirt particles are absorbed as well Oil and fat components are thrown out during operation without the supply of filtered and clean air being interrupted up to the sealing lip.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer Vorrichtung zum Verhindern von Schmutzdurchtritt, wie insbesondere einen Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit hydro- beziehungsweise aerodynamischen Systemen mit einer der Diehtlippa luftseitig vorgeschalteten Schutzlippe aus Fasermaterial, und ein Verfahren zur Herstellung des Dichtungsrings.The invention relates to a sealing ring with a device for preventing the passage of dirt, like in particular a lip seal ring for sealing rotating shafts or up and down shafts Rods with hydro- or aerodynamic systems with one upstream of the Diehtlippa on the air side Protective lip made of fiber material, and a method for manufacturing the sealing ring.

Zur Abdichtung rotierender Wellen werden Radialwellendichtringe aus einem Elastomer eingesetzt, bei denen insbesondere mit hydro- beziehungsweise aerodynamischen Dichtsystemen, wie beispielsweise einer Kugellagerabdichtung, die Dichtlippe den fett- und/ oder ölgefüllten Innenraum abdichtet, während zur Luftseite eine Schutzlippe axial vorgelagert ist. Üblicherweise bestehen sowohl die Dichtlippe als auch die Schutzüppe aus einem Elastomer, und sie sind bei der Formgebung in der Vulkanisierform über die Manschette mit einem Versteifungsring verbunden. Die in solchen Anwendungsfällen nicht schmierbaren Schutzlippen sollen bei derartig einfachen Konstruktionen nicht unmittelbar auf der Welle aufliegen, sondern dieve mit einem definiert schmalen Spalt umschließen, so daß ihr Eigenverschleiß vermieden und der für den Aufbau von hydrodynamischen Dichtsystemen notwendige Luftdurchtritt zur Dichtlippe ermöglicht wird. Gegebenenfalls sind die Schutzlippen zur Abweisung von Schmutzpartikeln mit Rückfördem'ppen versehen. Bei diesen Konstruktionen kann jedoch auch bei Verwendung von Rückförderrippen das Eindringen von Schmutzpartikeln durch den definiert schmalen Spalt bis zur Dichtlippe nicht vollständig vermieden werden, so daß es dadurch zum Verschleiß kommen kann. Ebenso kann es beispielsweise durch Erwärmung des Elastomers zur Wellenberührung der Schutzüppe kommen, so daß auch an der Schutzüppe Verschleiß auftritt und vor allem der notwendige Luftdurchtritt bis zur Dichtlippe verhindert wird, so daß dort das hydrodynamische Dichtsystem zusammenbricht Radial shaft seals are used to seal rotating shafts made of an elastomer, in which in particular with hydro- or aerodynamic Sealing systems, such as a ball bearing seal, the sealing lip the grease and / or oil-filled interior, while a protective lip is axially in front of the air side. Usually Both the sealing lip and the protective cup are made of an elastomer, and they are in the Shaping in the vulcanizing mold connected to a stiffening ring via the sleeve. The ones in such Applications which cannot be lubricated protective lips should not be used directly in such simple constructions rest on the shaft, but enclose dieve with a defined narrow gap so that you Self-wear avoided and the air passage necessary for the construction of hydrodynamic sealing systems to the sealing lip is made possible. If necessary, the protective lips are used to repel dirt particles provided with return pens. In these constructions, however, it is also possible to use Return ribs allow dirt particles to penetrate through the defined narrow gap to the sealing lip cannot be completely avoided, which can lead to wear and tear. It can also for example, by heating the elastomer, the shaft touches the protective cup, so that too Wear occurs on the protective barrier and, above all, prevents the necessary air passage up to the sealing lip so that the hydrodynamic sealing system collapses there

Deshalb hat man scr<on als Schutzsysteme beispielsweise auch den Dichtlippen vorgeschaltete besondere Schirmkappen, Abschleuderringe oder Pilz- und Geweberinge verwendet Schirmkappen und Abschleuderringe sind relativ kompliziert gebaute Systeme und wirken gegebenenfalls nur bei hohen Fliehkräften. Filz- und Geweberinge setzen sich aber bei längerem Einsatz sowohl durch Schmutz, als auch durch aus der Dichtlippe austretende Fett- und ölmengen zu, so daß Verharzungen und Versprödungen der Filz- und Geweberinge auftreten können, und die Ringe undurchlässig gegen den notwendigen Luftdurchtritt werden.That is why scr <on is used as a protective system, for example also special umbrella caps, throw-off rings or mushroom and fabric rings upstream of the sealing lips used umbrella caps and throw-off rings are relatively complex systems and work possibly only with high centrifugal forces. However, felt and fabric rings both settle after prolonged use due to dirt as well as amounts of grease and oil escaping from the sealing lip, so that resin build-up and embrittlement of the felt and fabric rings can occur, and the rings are impermeable to the necessary air passage.

Nach beispielsweise der US-PS 41 5^828 werden als Schutz- und Dichtlippen von Lagerabdichtungen auch schon Rundborsten eingesetzt, deren Borsten radial zur Welle ausgerichtet sind, und nach der DE-OS 23 65 912 oder der DE-OS 29 39 601 sind auf die beiden die Dichtlippe bildenden Flächen elektrostatisch Flockfasern aufgetragen und unter Verwendung von Klebstoff an den elastomeren Flächen befestigt. Schmutzvorrichtungen dieser Art setzen sich aber im Betrieb, genauso wie FiIz- und Geweberinge, durch verharzende Fett- und Ölablagerungen und durch Schmutzpartikel zu. Zusätzlich können die Borsten, da sie die Wellen in radialer Richtung berühren, vor allem beim Schlagen der Welle gestaucht werden und schließlich brechen, so daß die abgebrochenen Borsten schließlich Verschleiß an den Dichtstellen hervorrufen.For example, the US-PS 41 5 ^ 828 are as Protective and sealing lips of bearing seals have also been used with round bristles, the bristles of which are radial to the Shaft are aligned, and according to DE-OS 23 65 912 or DE-OS 29 39 601 electrostatically flock fibers are applied to the two surfaces forming the sealing lip and attached to the elastomeric surfaces using adhesive. Dirt devices However, this type of material settles in operation, as do fiIz and fabric rings, due to gumming fat and oil deposits and by dirt particles too. In addition, the bristles, as they move the waves in a radial direction touch, especially when hitting the shaft, will be upset and eventually break, so that the broken off Finally, bristles cause wear at the sealing points.

Nach der DE-AS 24 62 726 schließlich besteht die gesamte Dichtung aus einer Rundbürste, und die Borsten der Rundbürste bestehen bevorzugt aus Metalldrähten. Allerdings besitzt in diesem Fall die Dichtung keinen elastomeren Dichtteil.According to DE-AS 24 62 726, finally, the entire seal consists of a round brush and the bristles the round brush are preferably made of metal wires. However, in this case the seal does not have one elastomer sealing part.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für insbesondere Lippendichtungsringe in aerodynamischen Systemen zu schaffen, welche auch bei längerer Betriebsdauer und/ oder bei extremen Belastungen sowohl durch Aufrechterhaltung des notwendigen Luftdurchlriits, als auch durch optimale Schmutzabweisung und nicht störendem Eigenverschleiß ein einwandfreies Funktionieren des gesamten Abdichtsystems gewährleistet. Der Dichtring soll möglichst einfach herstellbar sein.The present invention is therefore based on the object of providing a protective device for, in particular, lip sealing rings to create in aerodynamic systems, which also with longer operating times and / or in the case of extreme loads, both by maintaining the necessary air flow perfect functioning of the entire sealing system guaranteed. The sealing ring should be as simple as possible to manufacture.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einenAccording to the invention this object is achieved by a

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Dichtungsring gelöst dessen Schutzvorrichtung aus ei- genüber schlammhaltigen Medien abdichten sollen und ner luftseitig vorgeschalteten, separat hergestellten die Bauteile aus harten und erosionsfesten Materialien Rundbürste besteht welche in einer Aufnahmenut des bestehen, ist es möglich, eine Rundbürste mit Stahlbor-Dichtungsringes unter gegebenenfalls zusätzlichem sten zu verwenden.Sealing ring detached whose protective device is supposed to seal against media containing sludge and The components made of hard and erosion-resistant materials are manufactured separately upstream of the air side Round brush consists of a groove in which it is possible to use a round brush with a steel boron sealing ring to be used with additional costs if necessary.

Kleben und/oder Anvulkanisieren befestigt ist und de- 5 Die Erfindung wird an Hand der vier Abbildungen ren Borsten im Einbauzustand abweisend von der näher erläutert, und zwar zeigtGluing and / or vulcanizing is attached and de- 5 The invention is based on the four figures Ren bristles in the installed state repellent from the explained in more detail, namely shows

Dichtlippe gekrümmt verlaufen. Dadurch wird erreicht F i g. 1 den Querschnitt durch einen erfindungsgemä-Sealing lip are curved. This achieves F i g. 1 shows the cross section through an inventive

daß im Betriebszustand unter dem Einfluß der Bewe- Ben Lippendichtungsringthat in operating condition under the influence of moving ben lip seal ring

gung, insbesondere der Welle, die Borsten sich zusatz- Fig.2 die Aufsicht auf einen Wellendichtring entlich geneigt zur Wellenachse ausrichten. Um die Krüm- ίο sprechend Fig. 1 in axialer Richtung mung zu erreichen, sind die Borsten bevorzugt um etwa F i g. 3 den Querschnitt durch einen weiteren Uppen-supply, in particular the shaft, the bristles in addition- Fig.2 the top view of a shaft sealing ring entlich align inclined to the shaft axis. To the Krüm- ίο speaking Fig. 1 in the axial direction To achieve mung, the bristles are preferably around about F i g. 3 the cross-section through another Uppen-

1 bis 40% langer als der Abstand zwischen der Borsten- dichtungsring gemäß der Erfindung halterung und der Welle beziehungsweise der Stange, so F i g. 4 die Anordnung der Borsten in einer Halterung,1 to 40% longer than the distance between the bristle sealing ring according to the invention bracket and the shaft or the rod, so F i g. 4 the arrangement of the bristles in a holder,

daß schon bei der Montag« die gewünschte Borsten- In F i g. 1 ist 1 die Welle mit dem Lippendichtungsringthat already on Monday "the desired bristle- In Fig. 1 is the shaft with the lip seal ring

krümmung erzielt wird. Zur Sicherstellung der Borsten- 15 2, deren Dichtlippe 3 den gefüllten Innenraum 4 abdichkrümmuEg, auch während des Betriebs, kann die Bor- tet Am Gehäusering 5 ist durch den Elastomerüberzug stenhalterung zur Wellen- oder Stangenachse geneigt 6 eine ringförmige Aufnahmenut 7 zur Luftseite 8 gebilsein. Die axiale Breite der Rundbürste soll bevorzugt det in die «ine Rundbürste 9 eingelagert ist Die aus der mehr als 2 mm betragen, so daß bei der bevorzugten Aufnahmenut 7 herausragenden Bedien 10 sind etwa Borstendichte von mehr als 20 Borsten/mm² und eirem 20 10% langer als der Abstand ii zwischen Borstenhaltemaximalen Borstendurchmesser eine genügende rung 14 und Welle 1, so daß die freien Enden der Bor-Schutz- und Filterwirkung bei genügendem Laftdurch- sten 10 zur Luftseite 8 gekrümmt sind und auf der Welle tritt erzielt wird. Die Borsten können in der Halterung 1 achsparallel aufliegen.curvature is achieved. To ensure the bristle 15 2, the sealing lip 3 of which seals off the filled interior 4, even during operation, the bristle can be formed on the housing ring 5 due to the elastomer coating, 6 an annular receiving groove 7 to the air side 8 due to the elastomer coating stenhalterung to the shaft or rod axis . The axial width of the round brush should preferably be embedded in the round brush 9 which is more than 2 mm, so that the operator 10 protruding from the preferred receiving groove 7 has a bristle density ^{of more than 20 bristles / mm 2 and a 20 10} % longer than the distance ii between the bristle holding maximum bristle diameter a sufficient gap 14 and shaft 1, so that the free ends of the boron protection and filter effect are curved to the air side 8 with sufficient air penetration 10 and step on the shaft is achieved. The bristles can rest axially parallel in the holder 1.

mit gleichmäßigem Abstand zueinander befestigt sein, Im A^fsichtsbild der F i g. 2 ist die Krümmung derbe fastened at an even distance from one another, in the A ^ fsichtsbild der F i g. 2 is the curvature of the

bevorzugt sind sie aber in der Halterung auf parallel 25 Borsten 10 bei einem Wellendichtring 2 in Hauptdrehzueinander und schräg zur Axialrichtung des Systems richtung 13 der Welle 1 dargestellt, so daß Schmutz-, ölverlaufenden Linien befestigt so daß diese Borstenan- und Fettpartikel beim Anfahren der Welle 1 durch die Ordnung ähnlich wie im Förderdrall in elastomeren Zentrifugalkräfte nach außen zur Luftseite 8 abge-Dichtlippen wirkt Die Borsten bestehen bevorzugt aus schleudert werden. Die Rundbürste 9 bleibt frei von Polyamidfasern mit ausreichender Flexibilität und Bie- 30 Schmutz-, öl- beziehungsweise Fetteilchen, so daß ein gefestigkeit. Im Sinne der Erfindung kann jedoch ent- gefilterter Luftdurchtritt zur Dichtlippe 3 auch im länsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall die Beschaf- geren Betrieb möglich bleibt Der Eigenverschleiß der fenheit der Borsten und ihre Anordnung in der Bürste Borsten 10 wird durch ihre Krümmung ausgeglichen, variiert werden. Zur Herstellung der Rundbürsten wer- Im Querschnittsbild der F i g. 3 ist die Halterung derhowever, they are preferred in the holder on parallel 25 bristles 10 with a shaft sealing ring 2 in main rotation to one another and shown obliquely to the axial direction of the system direction 13 of the shaft 1, so that dirt, oil running Lines attached so that these bristle and fat particles when approaching the shaft 1 through the Order similar to the conveying twist in elastomeric centrifugal forces outwards to the air side 8 sealing lips acts The bristles are preferably made to be flung. The round brush 9 remains free of Polyamide fibers with sufficient flexibility and Bie- 30 dirt, oil or fat particles, so that a strength. In the sense of the invention, however, filtered air passage to the sealing lip 3 can also be extended accordingly Procuring operation remains possible for the respective application the fineness of the bristles and their arrangement in the brush bristles 10 is compensated by their curvature, can be varied. In the cross-sectional image of FIG. 3 is the bracket of the

den diese zunächst aus bandförmigem Borstenmaterial 35 Borsten i0 schräg zur Wellen- beziehungsweise Stanzylindrisch gewickelt und dann entsprechend vom Zy- genachse 1 angeordnet, so daß die Krümmung der Borlinder abgestochen. Zur Verbindung mit dem Dich- sten 10 auch im Betrieb erhalten bleibt, tungsring sird an diesem bevorzugt entsprechende ring- F i g. 4 zeigt die Unterseite der Bürstenhalterung 14.These initially made of strip-shaped bristle material 35 bristles i0 obliquely to the corrugated or punched cylinder wound and then arranged correspondingly from the cygen axis 1, so that the curvature of the Borlinder cut off. For the connection with the seal 10 is retained even during operation, tungsring sird on this preferably corresponding ring F i g. 4 shows the underside of the brush holder 14.

förmige Nuten vorgesehen, in die die Rundbürsten ein- Die Borsten sind hier auf parallel nebeneinanderliegengepreßt werden. Gegebenenfalls kann durch Kleben 40 den und schräg zur Wellenachse 1 verlaufenden Linien und/oder Anvulkanisieren die Befestigung verstärkt 15 befestigt, so daß diese Anordnung der Borsten 10 wie werden. ein Rückförderdrall zum Abstoßen von Fett-, öl- undShaped grooves are provided into which the round brushes are The bristles are pressed here to lie next to one another in parallel will. If necessary, the lines running obliquely to the shaft axis 1 can be glued 40 and / or vulcanizing the fastening reinforced 15 fastened so that this arrangement of the bristles 10 as will. a return spiral to repel fat, oil and

Durch die Erfindung sind somit Lippendichtungsringe Schmutzpartikeln wirktThrough the invention, lip sealing rings are thus acting as dirt particles

mit einer optimalen Schutzvorrichtung geschaffen. created with an optimal protection device.

Durch Krümmung der Borsten zur Luftseite und in die 45 Hierzu 1 Blatt ZeichnungenBy curving the bristles to the air side and in the 45 1 sheet of drawings

Bewegungsrichtung werden aufgefangene Schmutzpartikel und Fett- beziehungsweise ölteilchen im Anfahrvorgang beim Beschleunigen der Wellenbewegungen
durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert, so
daß ein Zusetzen der Bürste verhindert wird und ständig 50
gefilterte, saubere Luft bis zur Dichtlippe gelangen
kann. Bei Stangendichtungen bleibt die Iuftseitige
Krümmung der Borsten im Betrieb erhalten, so daß sie
ähnlich wie bei Wellendichtringen sich selbst reinigen,
den Schmutz abweisen und nur gefilterte saubere Luft 55
zur Dichtlippe durchlassen. Durch die Schrägstellung
der Borsten können auch beim Schlagen der Wellen
oder Stangen die Borsten nicht brechen und die flexibel
auf den Berührungsstellen aufliegenden Borsten gleichen darüberhinaus den Eigenverschleiß aus. Die Her- 60
stellung der verwendeten Rundbürsten ist relativ einfach und kann von einem einheitlichen Bürstenband mit
den gewünschten Abmessungen relativ einfach erfolgen. Während die Erfindung bevorzugt für Lippendichtungsringe eingesetzt wurden soll, ist es jedoch auch 65
möglich, die Erfindung in anderen Dichtungssystemen,
wie zum Beispiel Gleitringdichtungen, zu verwenden. IDirection of movement are captured dirt particles and fat or oil particles in the start-up process when accelerating the wave movements
thrown outwards by centrifugal force, so
that a clogging of the brush is prevented and always 50
filtered, clean air reaches the sealing lip
can. In the case of rod seals, the air side remains
Curvature of the bristles obtained during operation, so that they
cleaning itself similar to shaft sealing rings,
repel the dirt and only use filtered clean air 55
let through to the sealing lip. Due to the inclination
the bristles can also hit the waves
or rods, the bristles do not break and the flexible ones
The bristles resting on the contact points also compensate for the inherent wear. The 60
Positioning of the round brushes used is relatively simple and can be done with a single brush belt
the desired dimensions can be done relatively easily. While the invention is intended to be preferred for lip seal rings, it is also 65
possible to use the invention in other sealing systems,
such as mechanical seals. I.

Dann, wenn beispislswo'e die Gleitringdichtungen ge- JThen, when, for example, the mechanical seals are J

Claims

Patent claims:

1. Sealing ring with a device to prevent it from dirt penetration, such as in particular a lip seal ring for sealing rotating Shafts or up and down rods with hydro- or aerodynamic sealing systems with a protective cup upstream of the sealing lip on the air side, characterized in that that the protective device consists of an upstream, separately manufactured round brush on the air side (8) (9), which is in a receiving groove (7) of the sealing ring (2) with possibly additional Gluing and / or vulcanizing is attached, and the bristles (10) of which are repellent when installed run curved from the sealing lip (3).

Z sealing ring according to claim 1, characterized that the axial width of the bristle holder (14) is at least 2 mm

3. Sealing ring according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the bristle density in the brush holder (14) is at least 20 bristles / mm ²

4. Sealing ring according to at least one of the claims 1 to 3, characterized in that the length of the bristles (10) 1 to 40% greater than the radial distance (11) between brush holder (14) and to be sealed shaft (1) or rod

5. Sealing ring according to at least one of the claims 1 to 4, characterized by the fact that the bristle mountings (f i) at an angle to the shaft axis seti) is inclined

6. Sealing ring according to at least one of the claims 1 to 5, characterized in that the bristles (10) have a maximum diameter of 0.2 mm.

7. Sealing ring according to at least one of the claims 1 to 6, characterized in that the bristles are made of polyamide fibers.

8. A method for producing the sealing ring according to at least one of claims 1 to 7 by Winding a bristle cylinder with the desired diameter from a brush belt, parting and cutting off the round brush (9) with the desired dimensions and attachment of the Round brush (9) in a receiving groove (7) of the sealing ring (2) with additional gluing if necessary and / or vulcanize.

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