DE3527991A1

DE3527991A1 - Radial shaft sealing ring

Info

Publication number: DE3527991A1
Application number: DE19853527991
Authority: DE
Inventors: Rudi 7990 Friedrichshafen Köhler; Gerald Mondon
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1985-08-03
Filing date: 1985-08-03
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3527991C2

Abstract

The invention relates to radial shaft sealing rings by means of which a sealing location is sealed off with the same sealing intensity at all times over the entire extent of the sealing surface, even in the case of shaft eccentricity or shaft misalignment. The sealing or clamping element, which is designed, for example, as a profiled spring-loaded rubber ring, does not undergo constrained deformation in the event of radial movements of the shaft since it is not attached to the supporting housing, which is seated in the bore. To fix it axially in position, the spring-loaded rubber ring is, on the contrary, guided in a sealed manner and with the ability to slide radially between walls of the supporting housing. <IMAGE>

Description

Radial-Wellendichtring Radial shaft seal

Die Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er beispielsweise aus einem Aufsatz von B. Becker "Abdichtung rotierender Wellen durch Radial-Wellendichtringe", VDI-Z 118 (1976) Nr. 5 - März (I), Seiten 225 bis 228, hervorgeht.The invention relates to a radial shaft seal according to the preamble of claim 1, as for example from an article by B. Becker "sealing rotating shafts through radial shaft seals ", VDI-Z 118 (1976) No. 5 - March (I), pages 225-228.

In der eingangs genannten Schrift sind Radial-Wellendichtringe dargestellt, wie sie hinlänglich bekannt sind. An einem Stützgehäuse ist eine Dichtmanschette aus flexiblem, elastischem Material anvulkanisiert, die die Dichtkante trägt.In the document mentioned above, radial shaft seals are shown, as they are well known. There is a sealing collar on a support housing vulcanized from flexible, elastic material, which carries the sealing edge.

Um ausreichende Andrückkräfte der Dichtkante an die Dichtfläche zu erhalten, ist in einer Nut oberhalb der Dichtkante eine vorgespannte Schraubenfeder eingelassen. Radiale Wellenschwingungen, die aufgrund von Wellenschlag oder Wellenversatz auftreten können, werden durch Verformung der Manschette ausgeglichen.In order to have sufficient pressing forces of the sealing edge on the sealing surface received, a preloaded helical spring is in a groove above the sealing edge let in. Radial shaft vibrations due to shaft runout or shaft misalignment can occur are compensated for by deformation of the cuff.

In der GB-PS 20 66 384 ist ferner ein Radial-Wellendichtring dargestellt, der für den Einsatz an Wellen mit hohen Oberflächentemperaturen ausgebildet ist. Die Abdichtung gegenüber der Welle erfolgt durch eine Manschette aus besonders wärmebeständigem Material. Da dieses Material in warmem Zustand nur eine geringe Eigensteifigkeit aufweist, wird die weiche Manschette im Bereich der Dichtfläche durch eine weitere, federbelastete, elastische Manschette angepreßt.In GB-PS 20 66 384 a radial shaft seal is also shown, which is designed for use on shafts with high surface temperatures. The seal against the shaft is made by a sleeve made of a particularly heat-resistant material Material. Since this material has only a low inherent stiffness when it is warm has, the soft sleeve in the area of the sealing surface is replaced by another, spring-loaded, elastic cuff pressed on.

Bei den beschriebenen Dichtungsanordnungen ist von Nachteil, daß bei Wellenversatz oder Wellenschlag eine über dem Umfang der Welle unterschiedliche Intensität der Anlage der Dichtkante auftritt. Dies liegt daran, daß bei Radialbewegungen der Welle eine periodisch umlaufende Verformung des am Gehäuse fixierten, als Halterung der Dichtkante dienenden Manschettenteils hervorgerufen wird und daraus auch Kraftwirkungen entstehen, die die Dichtkante zu verzerren suchen.The disadvantage of the sealing arrangements described is that at Shaft misalignment or runout different over the circumference of the shaft Intensity of the application of the sealing edge occurs. This is because with radial movements of the shaft a periodic circumferential deformation of the fixed on the housing, as a bracket the sealing edge serving cuff part is caused and from this also force effects arise that seek to distort the sealing edge.

Die hochfrequente mechanische Wechselbeanspruchung kann zu Materialveränderungen mit Verhärtung und nachlassender Elastizität und daraus resultierender verminderter Bewegungsfähigkeit der Manschette führen. Diese Alterung bewirkt, daß die Manschettenverformung mit zunehmender Laufzeit stärker auf den Dichtkantenbereich der Manschette übertragen wird, so daß die Fähigkeit der Dichtbereiche der Manschetten, den radialen Bewegungen der Welle folgen zu können, mit der Zeit nachläßt.The high-frequency mechanical alternating stress can lead to material changes with hardening and decreasing elasticity and the resulting reduced The ability to move the cuff. This aging causes the cuff to deform the longer the running time is transferred to the sealing edge area of the cuff is, so that the ability of the sealing areas of the sleeves, the radial movements being able to follow the wave wears off over time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Wellenschlag und Wellenversatz eine über dem Wellenumfang überall gleiche, und zwar auch insbesondere während der gesamten Lebensdauer der Dichtungsanordnung in ihrer Gleichmäßigkeit nicht nachlassende Dichtintensität zu erzielen, und dadurch die Dichtfunktion auch über lange Laufzeiten hinweg sicherzustellen.The invention is based on the object, even with runout and Shaft misalignment is the same everywhere over the circumference of the shaft, in particular throughout the service life of the sealing arrangement in its uniformity To achieve non-decreasing sealing intensity, and thereby the sealing function as well to ensure over long terms.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 oder 2 gelöst.This task is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1 or 2 solved.

Nach einer ersten Ausführung einer Dichtungsanordnung liegt das Dichtelement dichtend an der Welle und an seitlichen Wänden des Gehäuses an. Das Dichtelement besitzt aber keine feste Verbindung zum Gehäuse, sondern kann sich bei Wellenschlag oder Wellenversatz ohne Behinderung durch eine in der Bohrung festgelegte Halterung, beispielsweise in Form einer elastischen Manschette, frei bewegen. Es kann als schwimmendes Dichtelement angesehen werden. Die auftretenden Reibungskräfte bewirken kaum merkliche Dehnungen oder Verzerrungen des Dichtelements, so daß eine gegenüber der herkömmlichen Dichtungsanordnung wesentlich geringere mechanische Beanspruchung des Dichtelements auftritt.According to a first embodiment of a sealing arrangement, the sealing element is located sealing on the shaft and on the side walls of the housing. The sealing element but does not have a fixed connection to the housing, but can move if the shaft hits or shaft misalignment without hindrance by a bracket fixed in the hole, for example in the form of an elastic cuff, move freely. It can be used as a floating one Sealing element are viewed. The frictional forces that occur hardly have any effect noticeable Expansion or distortion of the sealing element, so that one compared to the conventional Sealing arrangement significantly less mechanical stress on the sealing element occurs.

Bei einer weiteren Ausführung einer Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 besitzt die wärmebeständige Dichtmanschette in kalten Bereichen genügend Steifigkeit, so daß das axiale Wandern des allein zum Spannen dienenden federbelasteten Gummiringes in der einen Richtung verhindert wird. Im Bereich der Dichtfläche ist das erhitzte Manschettenmaterial aber weich und geschmeidig und setzt radialen Bewegungen der Welle einen nur sehr geringen Widerstand entgegen.In a further embodiment of a sealing arrangement according to claim 2 the heat-resistant sealing sleeve has sufficient rigidity in cold areas, so that the axial wandering of the spring-loaded rubber ring, which is used only for tensioning is prevented in one direction. It is heated in the area of the sealing surface Cuff material but soft and pliable and continues radial movements of the Wave against very little resistance.

Die beiden Dichtungsanordnungen haben den Vorteil, daß die bei radialen Wellenbewegungen mitschwingende Masse auf ein Minimum reduziert wurde, da sich mitbewegende Teile einer Halterung fehlen. Geringere Massen erlauben es, die Anpreßkraft zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer der Dichtung erhöht wird, da die Reibleistung sinkt und an der Dichtstelle geringere Temperaturen vorgefunden werden.-Ein besonderer Vorteil bei der schwimmenden Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 ist aber auch, daß sich der Dichtring in Umfangsrichtung relativ zum Gehäuse und zur Welle drehen kann.The two sealing arrangements have the advantage that the radial Wave movements with oscillating mass was reduced to a minimum, since it is moving Parts of a bracket are missing. Smaller masses make it possible to reduce the contact pressure, whereby the service life of the seal is increased as the friction loss decreases and lower temperatures can be found at the sealing point - a particular advantage in the floating seal arrangement according to claim 1 but is also that the sealing ring can rotate in the circumferential direction relative to the housing and the shaft.

Es wird sich deshalb - je nach Reibverhältnissen - eine Umfangsgeschwindigkeit niedriger als diejenige an der Wellenoberfläche einstellen. Aufgrund der geringeren Relativgeschwindigkeit der Dichtflächen wird die Reibleistung an der Wellenoberfläche in entscheidendem Maße verringert und die Lebensdauer verlängert, die ja auch insbesondere von der Temperaturhöhe abhängt.Therefore - depending on the friction conditions - there will be a peripheral speed set lower than that on the shaft surface. Because of the lesser The relative speed of the sealing surfaces is the frictional power on the shaft surface reduced to a decisive extent and the service life extended, which in particular depends on the temperature level.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Radial-Wellendichtring mit beidseitig in einem Gehäuse und an der Welle abgestützten Dichtelement; Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Radial-Wellendichtring mit Spannelement und Dichtmanschette.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it: Fig. 1 a Cross-section through a radial shaft seal with both sides in a housing and sealing element supported on the shaft; 2 shows a cross section through a radial shaft seal with clamping element and sealing collar.

Der Radial-Wellendichtring 1 nach Fig. 1 besitzt ein U-förmiges Stützgehäuse 2, an dessen radialen Wandungen der elastische, profilierte Gummiring 3 beidseitig dichtend anliegt. Durch eine vorgespannte Schraubenfeder 4, die in einer Nut des Gummiringes 3 liegt, wird die Dichtkante 5 gegen die Wellenoberfläche 6 gepreßt. Durch den Druck der Feder wird der Gummiring 3 auch in die Breite verformt, so daß eine unter anderem von der Vorspannung der Feder abhängige, intensive seitliche, dichtende Anlage des Gummiringes 3 bewirkt wird.The radial shaft seal 1 according to FIG. 1 has a U-shaped support housing 2, on the radial walls of which the elastic, profiled rubber ring 3 on both sides fits tightly. By a pretensioned coil spring 4, which is in a groove of the Rubber ring 3 lies, the sealing edge 5 is pressed against the shaft surface 6. By the pressure of the spring, the rubber ring 3 is also deformed in width, so that an intensive lateral, sealing system of the rubber ring 3 is effected.

Der in Fig. 2 dargestellte Radial-Wellendichtring besitzt eine im Stützgehäuse 2 eingespannte Dichtmanschette 7, die dichtend an der Wellenoberfläche 6 anliegt. Im Bereich der Dichtfläche, wo hohe Temperaturen herrschen, ist diese Dichtmanschette 7 aufgrund ihrer Erwärmung weich und flexibel und besitzt nur geringe Eigensteifigkeit. Der kältere Bereich ist jedoch formbeständig und recht steif und bietet axialen Halt für ein federbelastetes, aus Gummiring 3 und Schraubenfeder 4 ausgebildetes Spannelement, das auf der weichen und nachgiebigen Dichtmanschette 7 im Dichtbereich anliegt und diese dichtend an die Welle preßt. Zur anderen Seite hin und gegebenenfalls auch beidseitig sorgt eine radiale Wand des Gehäuses für axiale Abstützung.The radial shaft seal shown in Fig. 2 has an im Support housing 2 clamped sealing sleeve 7, which seals on the shaft surface 6 is present. This is in the area of the sealing surface, where the temperatures are high Sealing sleeve 7 is soft and flexible due to its warming and has only slight Rigidity. The colder area, however, is dimensionally stable and quite stiff and provides axial support for a spring-loaded, rubber ring 3 and coil spring 4 formed clamping element, which is on the soft and flexible sealing sleeve 7 rests in the sealing area and presses this sealingly against the shaft. To the other side towards and optionally also on both sides, a radial wall of the housing ensures axial support.

Den beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß der Gummiring 3 daran gehindert ist, axiale Bewegungen auszuführen und dennoch keine feste Verbindung zum Stützgehäuse besteht. In radialer Richtung dagegen sind auch relativ große Bewegungen des Gummiringes 3 relativ zum Gehäuse möglich, ohne daß nen- nenswerte Kräfte auftreten, die zu Verzerrungen des Gummiringes 3 führen, denn an den radial verlaufenden Wänden des Stützgehäuses gleiten Dicht- bzw. Spannelement ungehindert dichtend entlang. Verformungen, beispielsweise aufgrund des Reibungseinflusses durch die seitliche Anlage, sind vernachlässigbar gering, so daß auch bei Wellenschlag und Wellenversatz eine rundum ständig gleichmäßige Intensität der Anlage gewährleistet ist. Dichtelement bzw. Spannelement sind stets gleichmäßig belastet und eine Alterung des Dichtungsmaterials etwa durch hochfrequente, mechanische Wechselbelastungen kann nicht eintreten.The two exemplary embodiments have in common that the rubber ring 3 is prevented from executing axial movements and yet no fixed connection to the support housing. In the radial direction, on the other hand, there are also relatively large movements of the rubber ring 3 possible relative to the housing without noteworthy Forces occur that lead to distortion of the rubber ring 3 because of the radial extending walls of the support housing slide the sealing or clamping element unhindered sealing along. Deformations, for example due to the influence of friction the lateral contact are negligibly small, so that even when the waves are running and shaft misalignment ensures an all-round constant intensity of the system is. Sealing element and clamping element are always evenly loaded and aging of the sealing material, for example through high-frequency, mechanical alternating loads cannot enter.

Die Lebensdauer der Dichtungsanordnungen wird auch dadurch erhöht, daß die radiale Andrückkraft vermindert werden kann, da bei radialen Wellenbewegungen die mitschwingende Masse auf ein Minimum reduziert wurde. Da sich dadurch die Reibleistung reduziert, sinken auch die Temperaturen an der Dichtstelle.The service life of the sealing arrangements is also increased by that the radial pressing force can be reduced because of radial wave movements the oscillating mass has been reduced to a minimum. Since this increases the friction reduced, the temperatures at the sealing point also drop.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgt die Abdichtung an drei Dichtflächen. Wie schon erwähnt, kann sich der Dichtring in Umfangsrichtung relativ zum Gehäuse und zur Welle drehen.In the embodiment of FIG. 1, the seal takes place on three Sealing surfaces. As already mentioned, the sealing ring can move relatively in the circumferential direction rotate towards the housing and the shaft.

Seine Umfangsgeschwindigkeit wird abhängig von den Reibverhältnissen an den Dichtflächen geringer sein, als die Umfangsgeschwindigkeit an der Wellenoberfläche. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer aus, denn hohe Temperaturen führen zu Materialveränderungen und -versteifungen.Its peripheral speed depends on the friction conditions be lower on the sealing surfaces than the peripheral speed on the shaft surface. This has a positive effect on the service life, because high temperatures lead to Material changes and stiffening.

Claims

Claims 1. Radial shaft seal with a one spring-loaded Support housing fixing a rubber ring in the axial direction, characterized in that that the rubber ring (3) on the side walls of the support housing (2) on both sides radially slidably and sealingly applied.

2. Radial shaft seal according to the preamble of claim 1 with a sealing sleeve sealingly connected to the support housing, characterized in that that the rubber ring (3) on the one hand on a side wall of the support housing (2) radially slidably and on the other hand on the axially rigid sealing sleeve (7) rests and this presses against the sealing surface.

3. Radial shaft seal according to claim 2, characterized in that that the rubber ring (3) on both sides on the side walls of the support housing (2) radially slidably applied.