DE3927458A1

DE3927458A1 - Shaft seal with polymeric seal - has seal ring radially cut, to form sealing and protecting lips, such that sealing lip thickness decreases away from the shaft

Info

Publication number: DE3927458A1
Application number: DE3927458A
Authority: DE
Inventors: Hans Deuring
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 1989-08-19
Filing date: 1989-08-19
Publication date: 1991-02-21
Also published as: DE3927458C2

Abstract

The shaft seal (1) has a housing (2) metallic, and a polymeric seal (3), having one end (6) fixed to the housing and the other (7) sealing against a shaft. The sealing end is separated into a protecting lip (9) and a sealing lip (10) by a radial cut (8). The cut is inclined (angle alpha) to the seal axis (a), such that, before assembly, the sealing lip axial thickness decreases away from the shaft surface. The open end of the cut is at a dia. corresponding to that of the shaft. ADVANTAGE - Reduced friction between seal and shaft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring, bestehend aus einem bevorzugt metallischen Gehäuse und einer polymeren Dichtscheibe mit einem am Gehäuse befestigten Haftteil und einem mit der abzudichtenden Welle korrespondierenden Dichtteil, wobei das Dichtteil durch einen am Innenumfang nach außen sich erstreckenden Einschnitt in eine Schutz- und Dichtlippe gespalten ist.The invention relates to a shaft sealing ring, consisting of a preferably metallic housing and a polymer sealing washer with one on the housing attached adhesive part and one to be sealed with Corresponding sealing part, the shaft Sealing part through an on the inner circumference itself extending incision in a protective and Sealing lip is split.

Aus der EP-PA 01 33 928 ist ein Wellendichtring der genannten Gattung zu entnehmen. Der Dichtmechanismus dieses Wellendichtringes beruht auf dem Flächenkontakt zwischen dem Dichtlippenteil und der Wellenoberfläche. Um eine sichere Abdichtung zu erzeugen, die auch bei höchsten auftretenden Temperaturen den Anforderungen gerecht wird, ist der Innendurchmesser der Dichtscheibe beziehungsweise der Schutz- und Dichtlippe kleiner als der Außendurchmesser der abzudichtenden Welle. Hierdurch ergibt sich eine sogenannte Überdeckung zwischen den Bauteilen, was zur Folge hat, daß beim Einbau des Wellendichtringes die Schutz- und Dichtlippe umgebogen wird und der umgebogene Teil mit hoher Radialkraft auf der Welle liegt. Obwohl zur Abdichtung eine Radialkraft notwendig ist, bringt dies gleichzeitig eine Anzahl von Nachteilen mit sich.A shaft seal of the type mentioned can be found in EP-PA 01 33 928. The sealing mechanism of this shaft sealing ring is based on the surface contact between the sealing lip part and the shaft surface. In order to create a secure seal that meets the requirements even at the highest temperatures, the inner diameter of the sealing washer or the protective and sealing lip is smaller than the outer diameter of the shaft to be sealed. This results in a so-called overlap between the components, which means that when the shaft sealing ring is installed, the protective and sealing lip is bent over and the bent part lies on the shaft with high radial force. Although a radial force is required for sealing, this also has a number of disadvantages.

Eine hohe Radialkraft erzeugt ein Bremsmoment auf der Welle, und die Welle muß zur Vermeidung übermäßigen Verschleißes kostenträchtig bearbeitet werden, indem die Wellenoberfläche zum Beispiel gehärtet werden muß. Anzustreben ist deshalb eine Dichtung, die zwar eine gewisse Radialkraft erzeugt, diese aber so gering wie möglich ist. Bei der bekannten Wellendichtung wurde deshalb auf der konvexen beziehungsweise auf der konkaven Seite der Dichtlippe eine konzentrische kreisförmige Nut angebracht, um so die Flexibilität der Dichtlippe zu erhöhen. Diese Maßnahme bedarf jedoch einer kostenintensiven Werkzeug- und Vorrichtungsaufwendung.A high radial force creates a braking torque on the Wave, and the wave must be excessive to avoid Wear can be processed costly by for example, the shaft surface needs to be hardened. A seal should therefore be aimed for, although one generates a certain radial force, but as little as is possible. In the known shaft seal therefore on the convex or on the concave side of the sealing lip is a concentric circular groove attached, so the flexibility to increase the sealing lip. This measure requires however, an expensive tool and Device expense.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Wellendichtring im Hinblick auf seine Herstellung zu verbilligen, ohne die Lebensdauer und Abdichtgüte negativ zu beeinflussen.The invention has for its object a Generic shaft seal in view of its Manufacture cheaper without reducing the lifespan and Adversely affect sealing quality.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einschnitt, im Querschnitt gesehen, unter einem spitzen Winkel α zur Achse a des Wellendichtringes verläuft, dergestalt, daß die axiale Wandstärke der Dichtlippe vor der Montage mit radialem Abstand zur Wellenoberfläche abnimmt. Auf diese Weise kann mit nur einer Werkzeugeinstellung eine Dichtlippe mit hoher Flexibilität erzeugt werden. Damit ergibt sich eine rationelle, preiswerte Herstellung. This object is achieved in that the incision, seen in cross section, under one acute angle α to the axis a of the shaft seal runs, such that the axial wall thickness of the Sealing lip before assembly with a radial distance to Shaft surface decreases. That way, with only a sealing lip with a high tool setting Flexibility can be created. This results in a rational, inexpensive production.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, weist die Dichtscheibe einen trapezförmigen Querschnitt auf und ist vorzugsweise, im Querschnitt gesehen, unter einem spitzen Winkel β zur Achse a des Wellendichtringes im Gehäuse befestigt. Durch diese besondere Geometrie und Anordnung liegt die Schutzlippe relativ flach zur Wellenoberfläche, so daß auch die Radialkraft der Schutzlippe gegenüber bekannten Ausführungen geringer ausfällt.According to a further idea of the invention, the Sealing washer with a trapezoidal cross section and is preferably, seen in cross section, under one acute angle β to the axis a of the shaft seal in Housing attached. Because of this special geometry and Arrangement, the protective lip is relatively flat to Shaft surface, so that the radial force of the Protective lip less than known designs fails.

Des weiteren läßt sich die Radialkraft minimieren, ohne Einbußen bei der Abdichtgüte hinnehmen zu müssen, indem durch den Einschnitt an der Schutz- und Dichtlippe je eine Dichtkante gebildet ist, und daß der lichte Durchmesser der Dichtkanten dem Außendurchmesser der abzudichtenden Welle entspricht. Diese besondere Einschnittanordnung am Innenumfang der Dichtscheibe erzeugt je eine Dichtkante, die im Gegensatz zum Stand der Technik keine Überdeckung aufweist. Die zur Abdichtung notwendige Radialkraft entsteht erst beim Umbiegen der Dichtlippe. Je nach Anwendungsfall kann die Radialkraft variiert werden, indem beim mechanischen Herstellverfahren durch die Wahl von Dichtscheibendicke und Länge sowie von Einschnittiefe und Schnittwinkel die Flexibilität der Dichtlippe gesteuert wird.Furthermore, the radial force can be minimized without having to accept a loss of sealing quality, by cutting through the protection and Sealing lip a sealing edge is formed, and that the inside diameter of the sealing edges Outer diameter of the shaft to be sealed corresponds. This special incision arrangement on the inner circumference of the Sealing washer creates a sealing edge, which in the In contrast to the prior art, there is no overlap having. The radial force required for sealing arises only when the sealing lip is bent. Depending on The radial force can be varied, by the mechanical manufacturing process by Choice of sealing washer thickness and length as well as Cutting depth and cutting angle the flexibility of the Sealing lip is controlled.

Sollte gegebenenfalls eine hohe Radialkraft erforderlich sein, so besteht die Möglichkeit, auf der konkaven Seite der bogenförmigen Dichtlippe eine Ringzugfeder anzurodnen. Zur Lagefixierung auf der Dichtlippe stützt sich die Ringzugfeder axial an einem umlaufenden Radialschenkel des Gehäuses ab. Um ein Einlaufen in die Wellenoberfläche zu vermeiden, weist, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, der Radialschenkel eine axiale Verlängerung auf, die lösbar mit dem Radialschenkel verbunden ist. Hierdurch besteht einerseits die Möglichkeit, daß die axiale Verlängerung nach dem Lösen vom Radialschenkel den Laufring des Wellendichtringes bildet. Andererseits kann man bei Dichtscheiben aus PTFE-Material, die nach der Fertigstellung auf Spannelemente aufgezogen und bis zur Montage in diesem Zustand gelagert werden, auf die zusätzliche Herstellung von Spannelementen und deren Entsorgung verzichten.Should have a high radial force if necessary may be necessary, there is a possibility on the concave side of the arcuate sealing lip a To ring ring tension spring. To fix the position on the Sealing lip, the ring tension spring is supported axially on one circumferential radial leg of the housing. To a To avoid entering the shaft surface, according to a further idea of the invention, the Radial leg an axial extension on that is detachably connected to the radial leg. Hereby on the one hand there is the possibility that the axial Extension after loosening the radial leg Shaft seal race forms. On the other hand can be used for sealing washers made of PTFE material completed on tensioning elements and stored in this state until assembly the additional production of clamping elements and do not dispose of them.

Überdies entfällt das Härten der Wellenoberfläche, und die Dichtkanten können beim Montieren des Wellendichtringes oder bei der Lagerung nicht beschädigt werden. Um eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Dichtkanten während des Betriebes sicherzustellen, sind im Radialschenkel des Gehäuses Durchbrüche vorgesehen.In addition, the hardening of the shaft surface, and the sealing edges can when mounting the Shaft sealing ring or not during storage to be damaged. To ensure adequate lubrication and Cooling of the sealing edges during operation ensure are in the radial leg of the housing Breakthroughs provided.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigenThe invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show it

Fig. 1 Querschnitt eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes Fig. 1 cross section of a shaft seal according to the invention

Fig. 2 Wellendichtring im eingebauten Zustand mit zusätzlicher Ringzugfeder Fig. 2 shaft seal in the installed state with additional ring tension spring

Fig. 3 Wellendichtring mit Laufring Fig. 3 shaft seal with race

Fig. 4 Ausschnittsvergrößerung gemäß Fig. 3 Fig. 4 detail enlargement of FIG. 3

Fig. 5 Wellendichtring gemäß Fig. 3 nach dem Einbau. Fig. 5 shaft sealing ring according to Fig. 3 after installation.

Die Fig. 1 zeigt einen Wellendichtring 1, bestehend aus einem metallischen Gehäuse 2 und einer polymeren Dichtscheibe 3. Die Dichtscheibe ist zwischen zwei Schenkeln 4, 5 eingeklemmt und weist einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die Dichtscheibe 3 besteht ferner aus einem mit dem Gehäuse 2 verbundenen Haftteil 6 und einem mit einer Welle korrespondierenden Dichtteil 7, welches durch einen Einschnitt 8 in eine Schutzlippe 9 und eine Dichtlippe 10 gespalten ist. Erfindungsgemäß verläuft der Einschnitt 8 unter einem spitzen Winkel α zur Achse a des Wellendichtringes 1. Die Dichtscheibe 3 ist unter einem spitzen Winkel β zur Wellendichtringachse a in dem Gehäuse 2 festgelegt. Der Einschnitt 8 verläuft vom Innenumfang der Dichtscheibe 3, und zwar beginnend an der Stelle, die dem Außendurchmesser der abzudichtenden Welle entspricht. Das bedeutet, daß der lichte Durchmesser der durch den Einschnitt 8 gebildeten Dichtkanten 11, 12 an der Schutz- und Dichtlippe 9, 10 dem Außendurchmesser der Welle entspricht. Zwischen Dichtkante 11, 12 und Wellenoberfläche besteht somit keine Überdeckung. Im Einbauzustand entsteht durch Biegen der Dichtlippe 10 die zur Abdichtung notwendige Radialkraft. Fig. 1 shows a shaft sealing ring 1, consisting of a metallic housing 2, and a polymeric sealing disc 3. The sealing washer is clamped between two legs 4 , 5 and has a trapezoidal cross section. The sealing disk 3 further consists of an adhesive part 6 connected to the housing 2 and a sealing part 7 corresponding to a shaft, which is split by an incision 8 into a protective lip 9 and a sealing lip 10 . According to the invention, the incision 8 extends at an acute angle α to the axis a of the shaft sealing ring 1 . The sealing washer 3 is fixed in the housing 2 at an acute angle β to the shaft sealing ring axis a. The incision 8 runs from the inner circumference of the sealing disk 3 , starting at the point which corresponds to the outer diameter of the shaft to be sealed. This means that the inside diameter of the sealing edges 11 , 12 formed by the incision 8 on the protective and sealing lip 9 , 10 corresponds to the outside diameter of the shaft. There is therefore no overlap between the sealing edge 11 , 12 and the shaft surface. In the installed state, the radial force required for sealing is created by bending the sealing lip 10 .

In der Fig. 2 ist eine Wellendichtung im eingebauten Zustand dargestellt. Durch die besondere geometrische Form und Anordnung der Dichtscheibe 3 innerhalb des Gehäuses 2′ wird die Dichtlippe 10 beim Aufschieben auf die Welle 13 umgebogen, während die Schutzlippe 9, bedingt durch die Lage des Einschnittes 8, ihre ursprüngliche Position beibehält. Zur Radialkraftvergrößerung ist auf der konkaven Seite 14 der Dichtlippe 10 eine Ringzugfeder 15 angeordnet, welche sich ihrerseits an einem umlaufenden Radialschenkel 16 des Gehäuses 2′ axial abstützt. Die Wandstärke der Schutzlippe 9 nimmt durch die Lage des Einschnittes 8 proportional zur Abnahme der Wandstärke der Dichtlippe 10 zu. Da darüber hinaus keine Überdeckung zur Welle 13 vorhanden ist, ist die relativ verformungssteife Schutzlippe 9 in der Lage, Schmutz von der Dichtlippe 10 fernzuhalten.In FIG. 2, a shaft seal is shown in the installed state. Due to the special geometric shape and arrangement of the sealing washer 3 within the housing 2 ', the sealing lip 10 is bent when pushed onto the shaft 13 , while the protective lip 9 , due to the position of the incision 8 , retains its original position. To increase the radial force, an annular tension spring 15 is arranged on the concave side 14 of the sealing lip 10 , which in turn is axially supported on a circumferential radial leg 16 of the housing 2 '. The wall thickness of the protective lip 9 increases in proportion to the decrease in the wall thickness of the sealing lip 10 due to the position of the incision 8 . In addition, since there is no overlap with the shaft 13 , the relatively deformation-resistant protective lip 9 is able to keep dirt away from the sealing lip 10 .

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellendichtringes. Am Radialschenkel 16′ des Gehäuses 2′′ ist eine axiale Verlängerung 17 angeordnet, die bis zur Montage des Wellendichtringes über eine Sollbruchstelle 18 (Fig. 4) mit dem Gehäuse 2′′ verbunden ist. Während des Versandes oder der Lagerung dient die Verlängerung 17 als Schutzhülse der Dichtscheibe 3. Unmittelbar vor oder auch während des Einbaues des Wellendichtringes kann die Verbindung zwischen Radialschenkel 16′ und Verlängerung gelöst werden. FIG. 3 shows another embodiment of a shaft sealing ring according to the invention. On the radial leg 16 'of the housing 2' 'is arranged an axial extension 17 which is' connected to the assembly of the shaft sealing ring via a predetermined breaking point 18 (Fig. 4) to the housing 2'. During shipping or storage, the extension 17 serves as a protective sleeve for the sealing disk 3 . Immediately before or during the installation of the shaft seal, the connection between the radial leg 16 'and extension can be released.

Fig. 5 zeigt einen Wellendichtring gemäß Fig. 3 im eingebauten Zustand. Mittels eines Montagewerkzeuges 19 wird die Wellendichtung auf die Welle geschoben. Die während der Montage als Schutzhülse fungierende axiale Verlängerung 17 wurde vom Radialschenkel 16′ gelöst und bildet nunmehr den Laufring des Wellendichtringes. Zur Schmierung und Kühlung der Dichtkante 12 sind im Radialschenkel 16′ über den Umfang verteilt Durchbrüche 20 vorgesehen. FIG. 5 shows a shaft sealing ring according to FIG. 3 in the installed state. The shaft seal is pushed onto the shaft by means of an assembly tool 19 . The axial extension 17 acting as a protective sleeve during assembly was detached from the radial leg 16 'and now forms the race of the shaft sealing ring. For lubrication and cooling of the sealing edge 12 'openings 20 are provided in the radial leg 16 ' distributed over the circumference.

Claims

1. Shaft sealing ring, consisting of a preferably metallic housing and a polymeric sealing washer with an adhesive part attached to the housing and a sealing part corresponding to the shaft to be sealed, the sealing part being split by a radially circumferential incision in a protective and sealing lip, thereby characterized in that the incision ( 8 ), seen in cross-section, extends at an acute angle α to the axis a of the shaft sealing ring ( 1 ) in such a way that the axial wall thickness of the sealing lip ( 10 ) decreases with a radial distance from the shaft surface before assembly.

2. Shaft sealing ring according to claim 1, characterized in that the sealing disc ( 3 ) has a trapezoidal cross section.

3. shaft seal according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing washer ( 3 ), seen in cross section, at an acute angle β to the axis a of the shaft seal ( 1 ) in the housing ( 2 , 2 ', 2 '') attached is.

4. shaft sealing ring according to claims 1 to 3, characterized in that through the incision ( 8 ) on the protective and sealing lip ( 9 , 10 ) each a sealing edge ( 11 , 12 ) is formed, and that the inside diameter of the sealing edges ( 11 , 12 ) corresponds to the outside diameter of the shaft ( 13 ) to be sealed.

5. Shaft sealing ring according to claims 1 to 4, characterized in that the sealing lip ( 10 ) after the installation of the shaft sealing ring ( 1 ) has an arcuate cross section, and that on the concave sealing lip side ( 14 ) an annular tension spring ( 15 ) is arranged.

6. Shaft seal according to claims 1 to 5, characterized in that the annular tension spring ( 15 ) is axially supported on a circumferential radial leg ( 16 , 16 ') of the housing ( 2 ', 2 '').

7. shaft seal according to claims 1 to 6, characterized in that the radial leg ( 16 ') has an axial extension ( 17 ) which is detachably connected to the radial leg ( 16 ').

8. Shaft sealing ring according to claims 1 to 7, characterized in that the axial extension ( 17 ) forms the race of the shaft sealing ring after loosening from the radial leg ( 16 ').

9. shaft seal according to claims 1 to 8, characterized in that in the radial leg ( 16 ') of the housing ( 2 '') openings ( 20 ) are provided.