DE4018216A1

DE4018216A1 - Shaft sealing ring e.g. of PTFE - seated in interfitting metal housing rings

Info

Publication number: DE4018216A1
Application number: DE4018216A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Jung
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: GOETZE ELASTOMERE GMBH, 51379 LEVERKUSEN, DE
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1991-12-12

Abstract

A shaft sealing ring consists of a lip seal ring of PTFE or similar material with an inner peripheral radial portion, which is bent to form a sealing lip resting on the shaft, and an outer peripheral axial portion, which is pressed into the seating bore formed by metallic housing rings coaxially surrounding the shaft. The novelty is that the axial portion (7) is enclosed by at least two axially interfitting housing rings (3, 4). ADVANTAGE - The design provides optimal seating of the ring in the housing, together with good static sealing over an extremely long service life under operating conditions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen, bestehend aus einem mit metallischen Gehäuseringen verbundenen Lippendichtungsring aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff mit einem Radialschenkel am Innenumfang, der zur Dichtlippe abgebogen abdichtend auf der Welle aufliegt, und einem Axialschenkel am Außenumfang, der gegebenenfalls mit Federkraft angepreßt in die Aufnahmebohrung des aufnehmenden, die Welle konzentrisch umgebenden Gehäuses statisch abdichtend eingepreßt ist.The invention relates to a shaft sealing ring for Sealing of rotating shafts, consisting of a with metallic housing rings connected Lip sealing ring made of polytetrafluoroethylene or a related material with a radial leg on the inner circumference, which is bent towards the sealing lip rests sealingly on the shaft, and one Axial leg on the outer circumference, which if necessary with Spring force pressed into the mounting hole of the receiving, concentrically surrounding the shaft Static sealing is pressed into the housing.

Massiv aus Polytetrafluorethylen bestehende Wellendichtungsringe mit einem zur Dichtlippe abgebogenen Radialschenkel am Innenumfang und einem Axialschenkel am Außenumfang sind beispielsweise aus der DE-OS 38 21 350 bekannt. Die Wellendichtungsringe sind spanabhebend aus entsprechenden Rohlingen herausgearbeitet oder durch Sintern in der Form hergestellt, wobei der im Querschnitt etwa rechteckige Axialschenkel vor allem zur Verstärkung und Versteifung eine relativ große radiale Wandstärke von etwa einem Drittel bis zu einer Hälfte der gesamten radialen Wandstärke des Dichtungsringes besitzt. Zur besseren Anpressung im Sitz der Aufnahmebohrung und zur zusätzlichen Versteifung können radial nach außen spannende Federringe am Innenumfang des Axialschenkels angeordnet sein, und es können Elastomerringe in Nuten am Außenumfang des Axialschenkels zur besseren statischen Abdichtung eingesetzt sein.Solid consisting of polytetrafluoroethylene Shaft sealing rings with one to the sealing lip bent radial leg on the inner circumference and one Axial legs on the outer circumference are made of, for example DE-OS 38 21 350 known. The shaft sealing rings are cutting from corresponding blanks worked out or by sintering in the form produced, the approximately rectangular in cross section Axial legs especially for reinforcement and Stiffening a relatively large radial wall thickness of about a third to a half of the total has radial wall thickness of the sealing ring. To better pressure in the seat of the mounting hole and for additional stiffening can be radially outwards exciting spring washers on the inner circumference of the axial leg be arranged, and there can be elastomer rings in grooves on the outer circumference of the axial leg for better static seal must be used.

Nach beispielsweise der DE-PS 36 40 577 besteht der Polytetrafluorethylenteil des Wellendichtungsringes aus einer relativ dünnen Scheibe, die am Innenumfang zur Dichtlippe abgebogen auf der Welle aufliegt, während die Scheibe am Außenumfang unter Bildung eines Axialschenkels abgebogen ist. Der Axialschenkel dient als Haftteil und ist zur Befestigung zwischen zwei als Spannringe wirkende Gehäuseringe eingespannt.According to, for example, DE-PS 36 40 577 Polytetrafluoroethylene part of the shaft sealing ring from a relatively thin disc on the inner circumference bent to the sealing lip lies on the shaft, while the washer on the outer circumference to form a Axial leg is bent. The axial leg serves as an adhesive part and is for attachment between two as Clamping rings acting housing rings clamped.

Gegebenenfalls mit Füllstoffen gefüllte Polytetrafluorethylene und artverwandte Werkstoffe besitzen vor allem eine gute Medien- und Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitig geringen Reibwerten. Wellendichtungsringe aus Polytetrafluorethylen werden daher vor allem an problematischen Dichtstellen mit aggressiven Abdichtmedien und hoher Temperaturbelastung unter Mangelschmierung und im Trockenlauf eingesetzt.Possibly filled with fillers Polytetrafluorethylene and related materials above all have good media and Temperature resistance with low at the same time Coefficients of friction. Shaft sealing rings Polytetrafluoroethylene are therefore mainly used problematic sealing points with aggressive Sealing media and high temperature loads below Lack of lubrication and used in dry running.

Problematisch beim Polytetrafluorethylen ist sowohl die schlechte Haftung an anderen Werkstoffen als auch das plastische Fließen unter Druck- und Temperaturbelastung. Bei den vorbekannten, aus der DE-OS 38 21 350 bekannten Wellendichtungsringen wird auf Klebverbindung völlig verzichtet, und bei Verwendung von als Spannringe ausgebildeten Gehäuseringen gemäß der DE-PS 36 40 577 werden ebenfalls keine Klebverbindungen benötigt. Das Problem des plastischen Fließens ist jedoch noch nicht durch diese Konstruktionen gelöst. Beobachtet wurde bei den gemäß der DE-OS 38 21 350 massiv aus Polytetrafluorethylen bestehenden Wellendichtungsringen, daß diese schon beim Eindrücken in die Aufnahmebohrung mit Preßsitz sich im Haftteil plastisch verformten, ein drehfester Sitz sich überhaupt nicht ausbildete und die Ringe praktisch von Anfang an undicht waren. Auch beim aus der DE-PS 36 40 577 vorbekannten Dichtungsring begann das Polytetrafluorethylen im eingespannten Haftteil allmählich unter dem Druck zu fließen, die Ringe lockerten sich und waren im Haftteil schnell undicht. Die in der DE-OS 38 21 350 zur Abhilfe beschriebenen Maßnahmen mit radial nach außen spannenden Federringen und eingesetzten Elastomerringen am Außenumfang verbesserten zwar den Preßsitz und die Abdichtwirkung bei der Montage, dieser wurde aber im Betrieb durch das unvermeidliche Fließen des Polytetrafluorethylen allmählich gelockert, und die Dichtung wurde im Betrieb allmählich undicht.The problem with polytetrafluoroethylene is both the poor adhesion to other materials as well the plastic flow under pressure and Temperature load. With the previously known, from the DE-OS 38 21 350 known shaft sealing rings completely without adhesive connection, and at Use of trained as clamping rings Housing rings according to DE-PS 36 40 577 also no adhesive connections required. The problem plastic flow is not yet over solved these constructions. Was observed with the according to DE-OS 38 21 350 massive Polytetrafluoroethylene existing Shaft sealing rings that this already when pressed in the receiving hole with a press fit in the adhesive part plastically deformed, a non-rotatable fit itself not trained at all and the rings practically from Were leaking from the beginning. Even when out of DE-PS 36 40 577 previously known sealing ring that started Polytetrafluoroethylene in the clamped adhesive part gradually flow under the pressure of the rings loosened and quickly leaked in the adhesive part. The described in DE-OS 38 21 350 as a remedy Measures with spring washers that extend radially outwards and used elastomer rings on the outer circumference improved the press fit and the sealing effect during assembly, but this was carried out during operation the inevitable flow of polytetrafluoroethylene gradually loosened, and the seal was in Operation gradually leaking.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtungsring gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, bei dem ein optimaler Sitz des Ringes in der Aufnahmebohrung des Gehäuses bei gleichzeitig guter statischer Abdichtung mit möglichst langer Lebensdauer unter Betriebsbedingungen gewährleistet ist.The present invention is therefore the object based on a shaft sealing ring according to the preamble to create the main patent claim, in which a optimal fit of the ring in the mounting hole of the Housing with good static sealing at the same time with the longest possible life under Operating conditions is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wellendichtungsring aus Polytetrafluorethylen oder einen artverwandten Werkstoff gelöst, dessen Axialschenkel von mindestens zwei axial ineinanderfügbaren metallischen Gehäuseringen umhüllt und dadurch gekammert ist. Bevorzugt werden zwei metallische Gehäuseringe verwendet, von denen der erste Gehäusering einen etwa rechtwinkligen Querschnitt besitzt, während der Querschnitt des zweiten Gehäuseringes U-förmig mit den Abmessungen des Axialschenkels ist. Zur Befestigung werden die Gehäuseringe über den Axialschenkel des Lippendichtungsringes so geschoben, daß ihre Schenkel am Außenumfang übereinanderliegen und die Sitzfläche des Wellendichtungsringes bilden, während der Schenkel des zweiten Gehäuseringes am Innenumfang des Polytetrafluorethylen-Axialschenkels anliegt. Der Radialschenkel des ersten Gehäuseringes deckt die dem Axialschenkel abgewandte Seite des Polytetrafluorethylen ab.According to the invention, this object is achieved by a Shaft sealing ring made of polytetrafluoroethylene or solved a related material, the Axial leg of at least two axially metal casing rings that can be joined together and chambered by it. Two are preferred Metallic housing rings used, of which the first housing ring an approximately rectangular one Has cross section, while the cross section of second housing ring U-shaped with the dimensions of the Axial leg is. For fastening the Housing rings over the axial leg of the Lip seal ring pushed so that her legs overlap on the outer circumference and the seat of the shaft seal ring while the leg of the second housing ring on the inner circumference of the Polytetrafluoroethylene axial leg is present. The Radial leg of the first housing ring covers the Axial leg facing away from the Polytetrafluoroethylene.

Durch die beiden metallischen Gehäuseringe ist jetzt der Polytetrafluorethylen-Axialschenkel praktisch nach allen Seiten gekammert. Dem nach dem Einschieben des Wellendichtungsringes in die Aufnahmebohrung des Wellengehäuses durch den Preßsitz wirkenden Druck kann das Polytetrafluorethylen weder in radialer noch in axialer Richtung durch plastisches Fließen ausweichen. Nach Testläufen blieb der erfindungsgemäße Wellendichtungsring auch nach längerer Betriebszeit im Haftteil statisch dicht, und der Preßsitz in der Aufnahmebohrung des Wellengehäuses wurde im Betrieb nicht gelockert und blieb drehfest.Through the two metallic housing rings is now the polytetrafluoroethylene axial leg practically after chambered on all sides. The after inserting the Shaft sealing ring in the mounting hole of the Shaft housing by the pressure acting pressure can the polytetrafluoroethylene neither in radial nor in Avoid axial direction by plastic flow. The test according to the invention remained after test runs Shaft sealing ring even after a long period of operation in the Adhesive part statically tight, and the press fit in the Location bore of the shaft housing was in operation not loosened and remained rotatable.

Zur statischen Abdichtung des Polytetrafluorethylen-Axialschenkels gegenüber den umgebenden metallischen Gehäuseringen wird bevorzugt in der Metallkammer zusätzlich ein Elastomerring angeordnet. Der Axialschenkel ist dazu an seinem Ende abgeschrägt, und der in dem durch die Abschrägung gebildeten Raum eingesetzte und beim Zusammenbau elastisch verformte Elastomerring dichtet den Spalt zwischen Gehäuse und Polytetrafluorethylen-Axialschenkel ab.For static sealing of the Polytetrafluoroethylene axial leg compared to the surrounding metallic housing rings is preferred an elastomer ring in the metal chamber arranged. The axial leg is at its end beveled, and that in the by the bevel formed space used and during assembly elastically deformed elastomer ring seals the gap between housing and Polytetrafluoroethylene axial leg.

Zusätzlich kann der äußere metallische Gehäuseschenkel am Außenumfang mit einem Dichtlack beschichtet sein. Dadurch wird die statische Abdichtung am Außensitz verbessert, und der eingebaute Wellendichtungsring ist gegenüber axialer Verschiebung und gegenüber Verdrehung gesichert.In addition, the outer metallic housing leg be coated on the outer circumference with a sealing varnish. This creates the static seal on the outside seat improved, and the built-in shaft sealing ring is versus axial displacement and versus Twist secured.

Außerdem kann der Sitz des Wellendichtungsringes in der Aufnahmebohrung des Wellengehäuses mit einer Schnappsicherung gesichert sein. Der äußere Gehäuseringschenkel ist dazu an seinem montageseitigen Ende radial nach außen gebogen, und entsprechend besitzt die Aufnahmebohrung des Wellengehäuses eine Nut mit bevorzugt sägezahnförmigem Querschnitt, in die die zunächst beim Einschieben des Wellendichtungsringes elastisch zusammengedrückte Aufbiegung einschnappt. Zur Sicherung gegenüber axialer Verschiebung erstreckt sich die Aufbiegung beziehungsweise die Nut der Aufnahmebohrung ringfürmig über die gesamte Umfangsfläche des Wellendichtungsringes beziehungsweise der Aufnahmebohrung. Dann wenn eine besondere Drehsicherung des wellendichtungsringes in der Aufnahmebohrung erforderlich ist, erstreckt sich die Aufbiegung und dazu korrespondierend die Nut nur auf einen Sektor der Umfangsfläche.In addition, the seat of the shaft seal ring in the mounting hole of the shaft housing with a Snap lock must be secured. The outer Housing ring leg is on its assembly side End bent radially outwards, and accordingly the mounting hole of the shaft housing has one Groove with a preferably sawtooth-shaped cross section into which the first when inserting the Shaft sealing ring elastically compressed Bend snaps into place. To secure against The bend extends axially or the groove of the receiving bore ring-shaped over the entire circumferential surface of the Shaft sealing ring or the Location hole. Then if a special one Anti-rotation lock of the shaft sealing ring in the Location hole is required, the extends Bend and the corresponding groove only on a sector of the peripheral surface.

Durch die Erfindung ist somit ein Wellendichtungsring aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff geschaffen, der mit langer Lebensdauer bei statischer Dichtheit und optimalem Preßsitz in der Aufnahmebohrung eingesetzt werden kann. Der erfindungsgemäße Wellendichtungsring besitzt dabei die Vorteile des Polytetrafluorethylen, so daß der Wellendichtungsring funktionssicher an schwierigen Dichtstellen mit hoher Temperaturbelastung bei aggressiven Abdichtmedien unter Mangelschmierung oder im Trockenlauf eingesetzt werden kann.The invention thus makes a shaft sealing ring made of polytetrafluoroethylene or a related Material created with a long service life static tightness and optimal press fit in the Location hole can be used. The Shaft sealing ring according to the invention has the Advantages of polytetrafluoroethylene, so that the Shaft sealing ring functionally reliable on difficult Sealing points with high temperature loads aggressive sealing media with insufficient lubrication or can be used in dry running.

Die beiden Abbildungen zeigen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wellendichtungsringe im Querschnitt.The two figures show two preferred ones Embodiments of the invention Shaft sealing rings in cross section.

Im Querschnittsbild der Fig. 1 besteht der Wellendichtungsring (1) aus dem Polytetrafluorethylenring (2) und den beiden Gehäuseringen (3 und 4). Der Polytetrafluorethylenring (2) bildet am Innenumfang die auf der Welle (5) aufliegende Dichtlippe (6) und am Außenumfang den Axialschenkel (7). Der erste Gehäusering (3) besitzt einen etwa rechtwinkligen und der zweite Gehäusering (4) einen U-förmigen Querschnitt. Beide Gehäuseringe (3 und 4) sind über den Axialschenkel (7) aus Polytetrafluorethylen geschoben, so daß dieser von einem Gehäuse umgeben und gekammert ist. Das Ende (8) des Polytetrafluorethylen-Axialschenkels (7) ist abgeschrägt, und in den durch die Abschrägung (8) gebildeten Raum ist ein Elastomerring (9) eingesetzt, der beim Aufschieben der Gehäuseringe (3, 4) elastisch verformt wird. Durch die Gehäuseringe (3, 4) kann der Polytetrafluorethylen-Axialschenkel (7) unter Druckeinwirkung im Preßsitz nicht mehr plastisch fließen, und der eingekammerte Elastomerring (9) sorgt gleichzeitig für gute Abdichtung zwischen Polytetrafluorethylen-Axialschenkel (7) und den umgebenden Gehäuseringen (3, 4). Zum besseren Preßsitz und zur besseren statischen Abdichtung ist der Außenschenkel (10) des Gehäuseringes (4) mit einer Dichtlackschicht (11) versehen.In cross-sectional image of Fig. 1, the shaft seal ring (1) from the Polytetrafluorethylenring (2) and the two housing rings (3 and 4). The polytetrafluoroethylene ring ( 2 ) forms the sealing lip ( 6 ) resting on the shaft ( 5 ) on the inner circumference and the axial leg ( 7 ) on the outer circumference. The first housing ring ( 3 ) has an approximately rectangular cross section and the second housing ring ( 4 ) has a U-shaped cross section. Both housing rings ( 3 and 4 ) are pushed over the axial leg ( 7 ) made of polytetrafluoroethylene, so that it is surrounded and enclosed by a housing. The end ( 8 ) of the polytetrafluoroethylene axial leg ( 7 ) is chamfered, and an elastomer ring ( 9 ) is inserted into the space formed by the chamfer ( 8 ), which is elastically deformed when the housing rings ( 3 , 4 ) are pushed on. Due to the housing rings ( 3 , 4 ), the polytetrafluoroethylene axial leg ( 7 ) can no longer flow plastically under pressure in the press fit, and the chambered elastomer ring ( 9 ) simultaneously ensures good sealing between the polytetrafluoroethylene axial leg ( 7 ) and the surrounding housing rings ( 3 , 4 ). For a better press fit and for better static sealing, the outer leg ( 10 ) of the housing ring ( 4 ) is provided with a layer of sealing lacquer ( 11 ).

Beim Wellendichtungsring (12) der Fig. 2 aus den gleichen Bauelementen (7, 3, 4′, 9) wie in Fig. 1 ist das montageseitige Ende (13) des Außenschenkels (10′) des Gehäuseringes (4′) radial nach außen aufgebogen, und die Aufbiegung (13) ist in die ringförmig umlaufende Nut in der inneren Umfangsfläche der Aufnahmebohrung (14) im Wellengehäuse (15) zur Sicherung gegenüber axialer Verschiebung eingeschnappt.When the shaft seal ring (12) of Fig. 2 for the same components (7, 3, 4 ', 9) as shown in Fig. 1, the mounting end (13) of the outer leg (10') of the housing ring (4 ') radially outward bent up, and the bend ( 13 ) is snapped into the annular circumferential groove in the inner circumferential surface of the receiving bore ( 14 ) in the shaft housing ( 15 ) for securing against axial displacement.

Claims

1.Shaft sealing ring for sealing rotating shafts, consisting of a lip sealing ring made of polytetrafluoroethylene or a related material connected to metallic housing rings with a radial leg on the inner circumference that bends to the sealing lip on the shaft, and an axial leg on the outer circumference, which may be pressed into the outer circumference with spring force Receiving hole of the housing concentrically surrounding the shaft is statically pressed in, characterized in that the axial leg ( 7 ) of the lip sealing ring is enveloped by at least two axially interlocking housing rings ( 3 , 4 ) and is thereby chambered.

2. Shaft sealing ring according to claim 1, characterized in that the first housing ring ( 3 ) has an approximately rectangular cross section and the second housing ring ( 4 ) has a U-shaped cross section.

3. shaft sealing ring according to claims 1 and 2, characterized in that the first housing ring ( 3 ) rests with its axial leg on the outer circumference of the axial leg ( 7 ) of the lip sealing ring, and that the second housing ring ( 4 ), with its leg ( 10 ) on the outer circumference, covering the axial leg of the housing ring ( 3 ), over which the axial leg ( 7 ) of the lip sealing ring is pushed.

4. Shaft sealing ring according to claims 1 to 3, characterized in that the end ( 4 ) of the axial leg ( 7 ) of the lip sealing ring is chamfered, and in that an elastically deformed elastomer ring is inserted into the space formed by the chamfer ( 8 ).

5. shaft sealing ring according to claims 1 to 4, characterized in that the outer lateral surface ( 10 ) of the shaft sealing ring ( 1 ) is coated with a sealing lacquer ( 11 ).

6. Shaft sealing ring according to claims 1 to 5, characterized in that the leg ( 10 ') on the outer circumference of the housing ring ( 4 ') at its mounting end ( 13 ) is bent radially outward, and that the bend ( 13 ) into one corresponding groove ( 14 ) is snapped into the inner peripheral surface of the shaft housing ( 15 ) to form a snap lock.