DE2322458A1

DE2322458A1 - SHAFT SEAL

Info

Publication number: DE2322458A1
Application number: DE2322458A
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-05-04
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1974-11-21

Description

Wellendichtung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung, insbesondere zum Abdichten eines Wälzlagers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Shaft seal prior art The invention relates to a shaft seal, in particular for sealing a roller bearing according to the preamble of the patent claim 1.

Derartige Abdichtungen von Wälzlagerungen sind beispielsweise in der "TZ für praktische Metallbearbeitung", 60. Jahrgang 1966, Heft 4, Seite 212, beschrieben worden. Diese bekannten Abdichtungen sind als Radial-Dichtringe ausgeführt, deren Dichtlippe durch Federspannung am Wellenumfang angepreßt wird. Die zulässige Wellendrehzahl ist bei diesen Dichtringen von der Anpreßkraft der Dichtlippe, der Bearbeitungsgüte der Wellengleitfläche, vom Dichtungsmaterial und von den Schmierungsverhältnissen an der Dichtlippe abhängig. Das Abdichten bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten läßt sich im allgemeinen mit diesen Dichtring-Ausführungen nicht mehr verwirklichen, da die Dichtlippe, insbesondere bei Dauerbetrieb, höheren Temperaturen, ausgesetzt ist, die an der Lauffläche der Dichtlippe und an der Wellengleitfläche durch Reibungswärme entstehen. Der dadurch entstehende hohe Abrieb an der Dichtlippe beeinträchtigt die Gebrauchsdauer der Wellendichtung erheblich. Such seals of rolling bearings are for example in the "TZ for practical metalworking", 60th year 1966, issue 4, page 212, has been described. These known seals are designed as radial sealing rings, whose sealing lip is pressed against the circumference of the shaft by spring tension. The permissible With these sealing rings, the shaft speed is determined by the contact pressure of the sealing lip Machining quality of the shaft sliding surface, the sealing material and the lubrication conditions depends on the sealing lip. That Sealing at higher peripheral speeds can generally no longer be realized with these sealing ring designs, because the sealing lip is exposed to higher temperatures, especially during continuous operation on the running surface of the sealing lip and on the shaft sliding surface by frictional heat develop. The resulting high abrasion on the sealing lip has an adverse effect the service life of the shaft seal is considerable.

In der eingangs erwähnten Zeitschrift sind auf Seite 213 auch die sogenannten Gleitringdichtungen beschrieben, deren federbelasteter Gleitring z. B. gegen die radiale Fläche eines Wellenbundes gedrückt wird. Auch diese Abdichtungen sind infolge großem Reibungsverschleiß für höhere Umfangsgeschwindigkeiten nicht geeignet. In the magazine mentioned at the beginning, on page 213 there are also the so-called mechanical seals described whose spring-loaded sliding ring z. B. is pressed against the radial surface of a shaft collar. These seals too are not due to high frictional wear for higher peripheral speeds suitable.

Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißarme Wellendichtung zu schaffen, die sowohl bei Stillstand der Welle bzw. niedriger Wellendrehzahl als auch bei hoher Wellendrehzahl eine zuverlässige Abdichtung sichert. Die Wellendichtung soll sich außerdem für kleine Einbauräume eignen und in der Herstellung preisgünstig sein. The object of the invention is to provide a low-wear To create a shaft seal, both when the shaft is at a standstill or when the shaft speed is low as well as a reliable seal at high shaft speeds. The shaft seal should also be suitable for small installation spaces and inexpensive to manufacture be.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben Vorteile Die erfindungsgemäße Wellendichtung arbeitet zweistufig, d. h. als Abdichtung im Stand und bei niedrigen Drehzahlen wirkt eine Lippendichtung gegen einen axialen oder radialen Gehäuseteil, während bei höheren Drehzahlen die Lippendichtung durch die Zentrifugalkraft von ihrer Dichtfläche abhebt und die Dichtwirkung eines Dichtspaltes einsetzt. Der Reibverschleiß der Lippendichtung wird dadurch ohne nachteilige Beeinflussung der Dichtwirkung auf ein Minimum herabgesetzt. This task is achieved by the characterizing part of the claim 1 specified invention solved. Advantageous developments of the invention are in Advantages specified in the subclaims The shaft seal according to the invention works two-stage, d. H. acts as a seal when stationary and at low speeds Lip seal against an axial or radial housing part, while at higher Speeds the lip seal is lifted off its sealing surface by centrifugal force and the sealing effect of a sealing gap begins. The friction wear of the lip seal is thereby reduced to a minimum without adversely affecting the sealing effect.

Erläuterung der Erfindung Anhand der Zeichnung sind nachfolgend mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Halbschnitt durch eine erfindungsgemäße Radial-Wellendichtung mit einem mit Gewinde versehenen Dichtspalt, Fig. 2 die Wellendichtung nach Fig. 1, jedoch mit einem als Stufenlabyrinth ausgebildeten Dichtspalt, Fig. 3 eine Ausführungsform einer Axial-Wellendichtung nach der Erfindung mit einem Gewinde-Dichtspalt, Fig. 4 die Wellendichtung nach Fig. 3, jedoch mit einem Labyrinth-Dichtspalt. Explanation of the invention With the aid of the drawing, several are shown below Embodiments of the invention explained in more detail. They show: FIG. 1 a half section by a radial shaft seal according to the invention with a threaded one Sealing gap, FIG. 2 shows the shaft seal according to FIG. 1, but with one designed as a step labyrinth sealing gap, FIG. 3 shows an embodiment of a Axial shaft seal according to the invention with a threaded sealing gap, Fig. 4 the Shaft seal according to FIG. 3, but with a labyrinth sealing gap.

In Fig. 1 und 2 ist eine Welle 1 beispielsweise in einem in das Gehäuse 2 eingesetzten Wälzlager 3 gelagert. Das Gehäuse 2 weist ein als Deckel 4 ausgebildetes Gehäuseteil auf, welches zusammen mit dem Wälzlager 3 einen Dichtraum 5 bildet. In Figs. 1 and 2, a shaft 1 is, for example, in one in the housing 2 used roller bearings 3 stored. The housing 2 has a cover 4 designed as a cover Housing part which, together with the roller bearing 3, forms a sealing space 5.

Auf der Welle 1 innerhalb des Dichtraumes 5 ist ein äußerer Stützring 6 und ein innerer Stützring 7 angeordnet, zwischen welche eine vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Lippendichtung 8 eingesetzt ist. Die Lippendichtung 8 kann mit ihrem radialen Teil an die Stützringe 7, 8 anvulkanisiert sein. Zwischen den beiden StÜtzringen 7, 8 ist ein freier Raum 9 vorgesehen, in dem sich die Lippendichtung 7 bewegen kann. Der Deckel 4 besitzt einen axialen Kragen 10, der in den inneren Stützring 7 hineinragt und mit diesem einen Dichtspalt 11 bildet. Der Kragen 10 weist außerdem einen Absatz 12 auf, an welchem im Stand der Welle 1 oder bei niedrigen Drehzahlen eine Dichtlippe 13 der Lippendichtung 8 anliegt. Der Innendurchmesser der Dichtlippe 13 ist gegenüber dem Außendurchmesser des Absatzes 12 des Kragens 10 mit Untermaß gefertigt, so daß die Dichtlippe mit Vorspannung an dem Absatz anliegt. Zur Verstärkung der Vorspannung kann die Dichtlippe 13 zusätzlich durch eine ringförmige Schraubenfeder 14 angedrückt werden. Am Innendurchmesser des äußeren Stützringes 6 ist dann eine halbkreisförmige Ringnut 15 eingedreht, die die Schraubenfeder 14 aufnimmt, wenn die Lippendichtung 8 bei höheren Drehzahlen durch Aufweiten am äußeren Stützring 6 zur Anlage gelangt. Die Ringnut 15 hat den weiteren Vorteil, daß die Dichtlippe 13 nicht in den Zwischenraum zwischen dem Deckel 4 und die Stirnseite des äußeren Stützringes 6 hineingezogen werden kann. Der Abstand zwischen dem Außendurchmesser der Dichtlippe 13 oder der Schraubenfeder 14 ist durch Rechnung der zulässigen Dehnung festzulegen.On the shaft 1 within the sealing space 5 is an outer support ring 6 and an inner support ring 7 arranged, between which a preferably from Plastic-made lip seal 8 is used. The lip seal 8 can be vulcanized with its radial part to the support rings 7, 8. Between two support rings 7, 8, a free space 9 is provided in which the lip seal 7 can move. The cover 4 has an axial collar 10 in the inner Support ring 7 protrudes and forms a sealing gap 11 with it. The collar 10 also has a shoulder 12, on which in the state of the wave 1 or at low Speeds a sealing lip 13 of the lip seal 8 is applied. Of the Inside diameter the sealing lip 13 is opposite the outer diameter of the shoulder 12 of the collar 10 made with undersize, so that the sealing lip rests against the shoulder with bias. To increase the preload, the sealing lip 13 can additionally be provided with an annular Coil spring 14 are pressed. On the inside diameter of the outer support ring 6 a semicircular annular groove 15 is then screwed in, which the helical spring 14 receives when the lip seal 8 at higher speeds by expanding on the outer Support ring 6 comes to rest. The annular groove 15 has the further advantage that the Sealing lip 13 not in the space between the cover 4 and the end face of the outer support ring 6 can be drawn in. The distance between the outside diameter the sealing lip 13 or the helical spring 14 is calculated by calculating the permissible elongation to be determined.

Die beiden Stützringe 6, 7 und die Lippendichtung 8 sind in axialer Richtung durch eine Büchse 15 gesichert, die zusammen mit der Innenfläche des Kragens 10 noch eine Verlängerung des Dichtspaltes 11 bildet. Es ist auch möglich, anstelle der Büchse 15 einen Wellenbund vorzusehen oder die Nabe 16 eines Flansches 17 bis zum inneren Stützring 7 zu verlängern. The two support rings 6, 7 and the lip seal 8 are in the axial Direction secured by a sleeve 15 which, together with the inner surface of the collar 10 still forms an extension of the sealing gap 11. It is also possible instead the sleeve 15 to provide a shaft collar or the hub 16 of a flange 17 to to extend to the inner support ring 7.

In bestimmten Fällen, z. B. bei starkem Schmutzanfall, ist es vorteilhaft, ein zusätzliches Dichtelement 18 zwischen dem Deckel 4 und der Büchse 15 vorzusehen. Die Dichtwirkung kann durch ein Staubblech 19 weiter erhöht werden. In certain cases, e.g. B. If there is a lot of dirt, it is advantageous to to provide an additional sealing element 18 between the cover 4 and the sleeve 15. The sealing effect can be further increased by a dust plate 19.

Gemäß Fig. 1 ist der Innendurchmesser des inneren Stützringes 7 mit einem Gewinde 20 versehen, welches im Dichtspalt 11 einen Rückförderdrall für das Schmieröl in Richtung zur Dichtlippe 13 erzeugt. According to FIG. 1, the inner diameter of the inner support ring 7 is with provided with a thread 20, which in the sealing gap 11 has a return spiral for the Generating lubricating oil in the direction of the sealing lip 13.

Nach Fig. 2 sind der innere Stützring 7A und der Kragen lOA des Deckels 4A so ausgeführt, daß der Dichtspalt 11A in Form eines Stufenlabyrinths verläuft. Die Wellendichtung eignet sich dann für beide Drehrichtungen. According to Fig. 2, the inner support ring 7A and the collar 10A of the lid 4A designed so that the sealing gap 11A runs in the form of a step labyrinth. The shaft seal is then suitable for both directions of rotation.

Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Wellendichtung nach der Erfindung, die als Axial-Dichtung wirkt. Die Dichtlippe 23 der Lippendichtung 28 liegt in dem Dichtraum 25 mit Vorspannung an einer radialen Fläche des Gehäuseteils 24 an. Die Lippendichtung 28 wird hierbei durch den äußeren Stützring 26 und den inneren Stützring 27 gehalten, die zwischen sich einen freien Raum 29 bilden. In Fig. 3 erstreckt sich der mit Gewinde 30 versehene innere Stützring 27 unter das Gehäuseteil 24 und bildet mit diesem den Dichtspalt 31. In Fig. 4 dagegen sind das Gehäuseteil 24A und der Stützring 27A so bearbeitet, daß ein Dichtspalt 31A in Form eines Stufenlabyrinths entsteht. 3 and 4 show a further shaft seal according to the invention, which acts as an axial seal. The sealing lip 23 of the lip seal 28 lies in the Sealing space 25 with prestress on a radial surface of the housing part 24. the Lip seal 28 is in this case by the outer support ring 26 and the inner support ring 27 held, which form a free space 29 between them. In Fig. 3 extends the inner support ring 27 provided with thread 30 under the housing part 24 and forms with this the sealing gap 31. In Fig. 4, however, the housing part 24A and the support ring 27A machined so that a sealing gap 31A in the form of a step labyrinth arises.

Claims

1. Shaft seal, especially for sealing a roller bearing, with one arranged in a sealing space and enclosed by an outer support ring Lip seal, characterized in that the lip seal (8; 28) additionally to the outer support ring (6; 26) has an inner support ring (7, 7A; 27, 27A), the lip seal and the two support rings are attached to the shaft (1), that between the support rings a free space (9; 29) is formed in which the Lip seal can move and that the sealing space (5; 25) on the roller bearing remote side through a sealing gap with the inner support ring (7, 7A; 27, 27A) (11, 11A; 31, 31A) forming housing part (4, 4A; '24, 24A) is closed in such a way that the sealing lip of the lip seal at a certain speed of its sealing surface lifts off and the effect of the sealing gap begins.

2. Shaft seal according to claim 1, characterized in that the Sealing space (5) through a cover (4) fixed to the housing with an axial collar (10) is closed and the collar protrudes into the inner support ring (7) and that the sealing lip (13) of the lip seal (8) the inner one at low shaft speed Support ring (7) engages and rests against a shoulder (12) of the collar (10).

3. Shaft seal according to claim 2, characterized in that around the sealing lip (13) an annular helical spring (14) is placed.

4. embodiment of a shaft seal according to claim 1, characterized characterized in that the inner support ring (27) extends under the housing part (24) and the lip seal (28) has a wedge-shaped tapering sealing lip (23), which rests against a radial wall of the housing part (24) when the shaft speed is low.

5. Shaft seal according to claim 2 and 4, characterized in that that the surface of the inner support ring (7; 27) facing the housing part (4; 24) has a thread (20; 30).

6. Shaft seal according to claim 2 and 4, characterized in that that the mutually facing surfaces on the housing part (4A; 24A) and on the inner support ring (7A; 27A) are designed so that the sealing gap (11A; 31A) as a step labyrinth runs.

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