DE3725951A1

DE3725951A1 - Rotor seal

Info

Publication number: DE3725951A1
Application number: DE19873725951
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Bliesener
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1989-02-16

Abstract

The invention relates to a rotor seal for sealing off the annular gap between a rotating shaft (rotor) and a wall, penetrated by it, of a space subject to the pressure of a liquid or gaseous pressure medium. The frictional force between the rotor seal and the rotor is reduced by the small dimensions of the sliding sealing surface between the rotor seal and the rotor and/or by its lubrication. Lubrication is made possible by the fact that the surface of a sealing ring of the rotor seal which slides on the rotor sealing surface is provided on both sides on its circumference with oil pockets arranged offset relative to one another and open on one side and that the length of two oil pockets lying opposite one another in an offset manner is greater than the width of that surface of the sealing ring which slides on the rotor sealing surface.

Description

Die Erfindung ist ein Zusatz zur Patentanmeldung P 37 14 084.1 und betrifft, wie diese, eine Vor richtung zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen einer Welle (Rotor) und einer von ihr durchdrungenen Wand eines durch flüssiges oder gasförmiges Druck medium belasteten Raumes.The invention is an addition to the patent application P 37 14 084.1 and, like this one, concerns a pre direction for sealing the annular gap between a shaft (rotor) and one penetrated by it Wall one by liquid or gaseous pressure medium-loaded room.

Ein wesentliches Problem bei Rotordichtungen besteht darin, daß durch ihre Anpressung an die sich relativ zu ihr bewegende Dichtfläche des Rotors eine von der Höhe des Druckes und der Größe der Dichtfläche ab hängige Reibungskraft entsteht, welche Wärme erzeugt und Verschleiß verursacht.There is a major problem with rotor seals in the fact that their contact with the relative to it moving sealing surface of the rotor one of the Height of the pressure and the size of the sealing surface pending frictional force arises, which generates heat and causes wear.

Aufgabe der Erfindung ist es, Rotordichtungen so zu gestalten, daß die Reibungskraft reduziert wird. Dies kann geschehen, durch Verkleinerung der glei tenden Dichtfläche, durch ihre Schmierung mit Hilfe des Druckmediums oder durch beide Maßnahmen zusammen.The object of the invention is to rotor seals shape that the frictional force is reduced. This can be done by downsizing the same tendency sealing surface, by their lubrication with the help the print medium, or both together.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 11. This task is solved by the characteristic Features of claims 1, 9 and 11.

Eine Rotordichtung mit den kennzeichnenden Merk malen des Anspruches 1 kann weiter ausgestaltet sein entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8.A rotor seal with the distinctive mark paint of claim 1 can be further developed be according to the distinctive features of claims 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8.

Eine Rotordichtung mit den kennzeichnenden Merk malen des Anspruches 9 kann weiter ausgebildet sein entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 10, 12 und 13.A rotor seal with the distinctive mark paint the claim 9 can be further developed be according to the distinctive features of claims 10, 12 and 13.

Eine weitere Ausgestaltung einer Rotordichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 11 ist entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 12 und 13 möglich.A further embodiment of a rotor seal with the characterizing features of claim 11 is possible in accordance with the characterizing features of claims 12 and 13.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rotor dichtungen sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the rotor according to the invention seals are shown in drawings and are described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 bis Fig. 5 Teilschnitte durch eine Rotordichtung und Fig. 6 eine Ansicht (A) auf die Dichtfläche der in Fig. 1 dargestellten Rotordichtung. In the drawings: Figures 1 to 5 are partial sections through a rotor seal and Fig 6 is a view (A) onto the sealing surface of the rotor seal illustrated in Figure 1.....

Die in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Rotor dichtungen haben keinen Kontakt zur äußeren Begrenzungsfläche (4) der Dichtungskammer (6) und können daher einer exentrischen Drehung der Rotordichtfläche (5), die durch die Durch biegung des Rotors durch äußere umlaufende Kräfte und das Spiel in der Rotorlagerung verursacht sein kann, folgen.The rotor seals shown in Fig. 1 to Fig. 5 have no contact with the outer boundary surface ( 4 ) of the sealing chamber ( 6 ) and can therefore an eccentric rotation of the rotor sealing surface ( 5 ) caused by the bending of the rotor by external circumferential forces and the play in the rotor bearing can be caused to follow.

In Fig. 1 bis Fig. 3 sind Rotordichtungen dargestellt, die sich aus einem Dichtungsring (1), einem Feder element (2), das zweckmäßigerweise als O-Ring ausgebildet ist, und einem Spannring (3) zusammen setzen. Die Dichtungsringe (1) können auf ihrer auf dem Rotor aufliegenden Dichtfläche (11) auf ihrem Umfang verteilt, auf beiden Seiten gegeneinander versetzt angeordnete, einseitig offene Öltaschen (12) aufweisen, wobei die Länge zweier einander versetzt gegenüberliegender Öltaschen größer ist als die Breite der Dichtfläche (11), wie es die Fig. 6 zeigt.In Fig. 1 to Fig. 3 rotor seals are shown, which are composed of a sealing ring ( 1 ), a spring element ( 2 ), which is expediently designed as an O-ring, and a clamping ring ( 3 ). The sealing rings ( 1 ) can have on their sealing surface ( 11 ) lying on the rotor distributed over their circumference, offset on both sides, one-sided open oil pockets ( 12 ), the length of two mutually opposite oil pockets being greater than the width of the Sealing surface ( 11 ), as shown in FIG. 6.

Die in Fig. 3 dargestellte Rotordichtung weist einen Dichtungsring (1) auf, der nur auf der Rotordicht fläche (5) dichtet. Die Abdichtung gegen die druck abgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungskammer (6) übernimmt der als Dichtungs- und Federelement dienende O-Ring (2). The rotor seal shown in Fig. 3 has a sealing ring ( 1 ) which seals only on the rotor sealing surface ( 5 ). Sealing against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) is performed by the O-ring ( 2 ), which serves as a sealing and spring element.

In Fig. 4 und Fig. 5 sind Rotordichtungen dargestellt, bei denen ein gleichzeitig als Dichtungs- und Feder element dienender O-Ring (2) die Abdichtung gegen die druckabgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungs kammer (6) und gegen die Rotordichtfläche (5) über nimmt. Ein Stützring (10) kann bei hohen Drucken ein Einpressen des O-Ringes (2) in den Spalt zwischen Rotor und Dichtungskammergehäuse verhindern.In Fig. 4 and Fig. 5 rotor seals are shown, in which a simultaneously serving as a seal and spring element O-ring ( 2 ) sealing against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and against the rotor sealing surface ( 5th ) takes over. A support ring ( 10 ) can prevent the O-ring ( 2 ) from being pressed into the gap between the rotor and the seal chamber housing at high pressures.

Die in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Rotordichtungen weisen einen Spannring (3) auf, der mit einem oder mehreren Druckausgleichskanälen (8) versehen ist.Shown in FIG. 1 to FIG. Rotary seals shown in Figure 5 comprise a clamping ring (3) which is provided with one or more pressure equalizing channels (8).

Der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellte Spannring (3) kann unterteilt sein in einen radialen Spannring (3.1) und in einen axialen Spannring (3.2). Die in Fig. 5 dargestellte Rotordichtung weist dagegen nur einen axialen Spannring (3.2) auf.The clamping ring shown in Fig. 1 to Fig. 4 (3) may be subdivided into a radial clamping ring (3.1) and into an axial clamping ring (3.2). In contrast, the rotor seal shown in Fig. 5 has only one axial clamping ring ( 3.2 ).

Fig. 2 zeigt eine Rotordichtung, bei welcher der radiale Spannring (3.1) und der Dichtungsring (1) eine Einheit bilden. Fig. 2 shows a rotor seal in which the radial clamping ring ( 3.1 ) and the sealing ring ( 1 ) form a unit.

Wirkungsweise der Rotordichtungen, beschrieben an Hand der Fig. 1 und der Fig. 6:
Ein Spannring (3) spannt in einer Dichtungskammer (6) einen Dichtungsring (1) über ein Federelement (2) axial gegen die druckabgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungskammer (6) und radial gegen die Rotordicht fläche (5).Mode of operation of the rotor seals, described with reference to FIG. 1 and FIG. 6:
A clamping ring ( 3 ) clamps in a sealing chamber ( 6 ) a sealing ring ( 1 ) via a spring element ( 2 ) axially against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and radially against the rotor sealing surface ( 5 ).

Bei Druckaufbau in dem Druckmedium in der Dichtungs kammer (6) erhöht dieses die axiale und radiale An pressung des Dichtungsringes (1) an die druckabge wandte Dichtfläche (7) der Dichtungskammer (6) und an die Rotordichtfläche (5), so daß beide gegen den Dichtungsring (1) abgedichtet sind.When pressure builds up in the pressure medium in the sealing chamber ( 6 ), this increases the axial and radial pressure on the sealing ring ( 1 ) on the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and on the rotor sealing surface ( 5 ), so that both against the sealing ring ( 1 ) are sealed.

Der ungehinderte Druckaufbau im Druckmedium im äußeren Teil der Dichtungskammer (6) erfolgt über die Druck ausgleichskanäle (8) im Spannring (3).The unhindered pressure build-up in the pressure medium in the outer part of the sealing chamber ( 6 ) takes place via the pressure compensation channels ( 8 ) in the clamping ring ( 3 ).

Bei einer Drehbewegung des Rotors gelangt ein Teil des in den Öltaschen (12) auf der druckzugewandten Seite des Dichtungsringes (1) befindliche Öl des aus Öl bestehenden oder Öl enthaltenden Druckmediums durch Adhäsionskräfte unter die in Drehrichtung hinter den Öltaschen (12) liegende Dichtfläche (11) des Dichtungsringes (1) und in die Öltaschen (13) auf der druckabgewandten Seite des Dichtungs ringes (1). Von hier gelangtes ebenfalls durch Adhäsionskräfte unter die in Drehrichtung hinter den Öltaschen (13) liegende Dichtfläche (11) des Dichtungsringes (1). Die Dichtfläche des Dichtungs ringes (1) wird daher auf der gesamten Breite mit Öl benetzt und die bei einer Drehbewegung des Rotors auftretende Reibungskraft und der auftretende Verschleiß sind gemindert.When the rotor rotates, part of the oil in the oil pockets ( 12 ) on the pressure-facing side of the sealing ring ( 1 ) of the pressure medium consisting of or containing oil gets under the sealing surface ( 11 ) behind the oil pockets ( 12 ) in the direction of rotation ) of the sealing ring (1) and in the oil pockets (13) on the pressure side of the sealing ring (1). Of spillage of here also by adhesion forces at the in the direction of rotation behind the oil pockets (13) sealing surface (11) of the sealing ring (1). The sealing surface of the sealing ring ( 1 ) is therefore wetted with oil over the entire width and the frictional force and wear that occur during a rotary movement of the rotor are reduced.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Rotordichtung spannt ein Spannring (3) einen O-Ring (2) axial gegen die druckabgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungs kammer (6) und radial gegen einen Dichtungsring (1). Der O-Ring (2) hat hier die Funktion eines Dichtungs und Federelementes.In the rotor seal shown in Fig. 3, a clamping ring ( 3 ) an O-ring ( 2 ) axially against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and radially against a sealing ring ( 1 ). The O-ring ( 2 ) has the function of a sealing and spring element.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Rotordichtung ist der Spannring (3) in einen axialen Spannring (3.2) und in einen radialen Spannring (3.1) unterteilt, wobei der radiale Spannring (3.1) mit dem Dichtungs ring (1) zu einer Einheit verbunden sind. Das als O-Ring ausgebildete Federelement (2) spreitzt den Dichtungsring (1) von dem radialen Spannring (3.1) ab und spannt ihn gegen die Rotordichtung (5). In the rotor seal shown in FIG. 2, the clamping ring ( 3 ) is divided into an axial clamping ring ( 3.2 ) and a radial clamping ring ( 3.1 ), the radial clamping ring ( 3.1 ) being connected to the sealing ring ( 1 ) to form a unit are. The spring element ( 2 ) designed as an O-ring sprays the sealing ring ( 1 ) from the radial clamping ring ( 3.1 ) and clamps it against the rotor seal ( 5 ).

Der axiale Spannring (3.2) mit den Druckaus gleichskanälen (8) spannt den Dichtungsring (1) über einen O-Ring (2) gegen die druckabgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungskammer (6).The axial clamping ring ( 3.2 ) with the pressure compensation channels ( 8 ) clamps the sealing ring ( 1 ) via an O-ring ( 2 ) against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ).

Bei der in der Fig. 4 dargestellten Rotordichtung übernimmt ein O-Ring (2) die Funktion eines Dichtungs- und Federelementes.In the rotor seal shown in FIG. 4, an O-ring ( 2 ) takes on the function of a sealing and spring element.

Bei der in der Fig. 5 dargestellten Rotordichtung übernimmt ein O-Ring (2) außer der Funktion eines Dichtungs- und Federelementes auch die Funktion eines radialen Spannelementes. Die axiale An pressung des O-Ringes (2) an die druckabgewandte Dichtfläche (7) der Dichtungskammer (6) übernimmt ein axialer Spannring (3.2), der zweckmäßigerweise mit Druckausgleichskanälen (8) versehen ist.In the rotor seal shown in FIG. 5, an O-ring ( 2 ) takes on the function of a radial clamping element in addition to the function of a sealing and spring element. The axial pressure on the O-ring ( 2 ) on the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) takes over an axial clamping ring ( 3.2 ), which is expediently provided with pressure compensation channels ( 8 ).

Claims

1. rotor seal made of elastic material, which has at least one sealing ring and which is loaded in a sealing chamber on one side and radially by a pressure medium, characterized in that the sliding surface on the rotor sealing surface of the sealing ring is distributed over its circumference, one or more oil pockets open on one side having.

2. Rotor seal according to claim 1, characterized records that the same on the rotor sealing surface ting surface of the sealing ring on their um catch on both sides, offset against each other arranged oil pockets open on one side, where the sum of the lengths of two offset each other opposite oil pockets is larger than that Width of the sliding on the rotor sealing surface Surface of the sealing ring.

3. A rotor seal according to claim 1 and 2, characterized by a clamping ring ( 3 ) with radial freedom of movement in a sealing chamber ( 6 ), via a spring element ( 2 ) a sealing ring ( 1 ) axially against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) Sealing chamber ( 6 ) and radially against the rotor sealing surface ( 5 ).

4. Rotor seal according to claim 1 and 2, characterized by a radially in a sealing chamber ( 6 ) displaceable clamping ring ( 3 ), the O-ring ( 2 ) axially against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and radially against one Sealing ring ( 1 ) tightens.

5. Rotor seal according to claim 1 to 4, characterized in that the clamping ring ( 3 ) has one or more pressure compensation channels ( 8 ).

6. Rotor seal according to claim 1 to 5, characterized in that the clamping ring ( 3 ) is divided into a radial clamping ring ( 3.1 ) and an axial clamping ring ( 3.2 ).

7. A rotor seal according to claim 6, characterized in that the radial clamping ring ( 3.1 ) and the sealing ring ( 1 ) form a unit.

8. Rotor seal according to claim 1, 2, 3, 5, 6 and 7, characterized in that an O-ring ( 2 ) is used as the spring element.

9. rotor seal made of elastic material, which is loaded on one side and radially by a pressure medium in a sealing chamber, characterized by a radially displaceable clamping ring ( 3 ) in the sealing chamber ( 6 ), which has an O-ring ( 2 ) against the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) and against the rotor sealing surface ( 5 ).

10. A rotor seal according to claim 9, characterized in that the clamping ring ( 3 ) is divided into a radial clamping ring ( 3.1 ) and an axial clamping ring ( 3.2 ).

11. rotor seal made of elastic material, which is loaded on one side and radially by a pressure medium in a sealing chamber, characterized by an O-ring ( 2 ) which has radial freedom of movement in a sealing chamber ( 6 ) and on the pressure-facing side ( 9 ) of the Sealing chamber ( 6 ) has an axial clamping ring ( 3.2 ).

12. Rotor seal according to claim 9, 10 and 11, characterized in that between the O-ring ( 2 ) and the pressure-facing sealing surface ( 7 ) of the sealing chamber ( 6 ) a support ring ( 10 ) is arranged.

13. Rotor seal according to claim 9, 10, 11 and 12, characterized in that the clamping ring ( 3 ) has one or more pressure compensation channels ( 8 ).