DE1233683B - Lip seal for rotating parts - Google Patents

Description

Lippendichtung für sich drehende Teile Die Erfindung bezieht sich auf eine Lippendichtung für sich drehende Teile, welche dazu dient, eine Abdichtung gegen strömende Medien zwischen einem sich drehenden, mit der Dichtung fest verbundenen Teil und einem anderen sich drehenden oder feststehenden Teil, insbesondere einer Welle, herzustellen.Lip Seal for Rotating Parts The invention relates to on a lip seal for rotating parts, which is used to create a seal against flowing media between a rotating, firmly connected to the seal Part and another rotating or stationary part, especially one Shaft.

Bei umlaufenden Dichtungen für sich drehende Teile ist es bekannt, Fliehkraftregler anzuordnen, die im anpressenden bzw. abhebenden Sinn auf die Dichtung wirken, um die auf die Masse des Dichtungsringes wirkende Fliehkraft zu kompensieren. Gemäß einer solchen bekannten Einrichtung wird ein Dichtungsring, der sich unter der Wirkung der Fliehkraft von seiner Gegendichtfläche abzuheben sucht, über einen Doppelhebel, an dessen einem Ende ein Fliehgewicht angeordnet ist, gegen die Gegendichtfläche gedrückt. Umgekehrt ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei der Dichtungsringe, die unter der Einwirkung der Fliehkraft stärker gegen die Gegendichtfläche gepreßt werden, über mit Fliefigewichten versehene Doppelhebel entlastet werden. Schließlich sind auch bereits umlaufende Lippendichtungen bekannt, -die sich unter der Einwirkung der Fliehkraft von ihrer Gegendichtfläche abheben bzw. sich stärker an dieselbe anlegen. Diese bekannten Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert und platzraubend sowie in der Herstellung und Montage teuer. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lippendichtung mit einer unter Fliehkraftwirkung stehenden Dichtungslippe zu schaffen, welche diese Mängel der bekannten Einrichtungen weitgehend beseitigt.In the case of rotating seals for rotating parts, it is known To arrange centrifugal governor in the pressing or lifting sense on the seal act to compensate for the centrifugal force acting on the mass of the sealing ring. According to such a known device, a sealing ring, which is located under the effect of centrifugal force seeks to lift off its counter-sealing surface, via a Double lever, at one end of which a flyweight is arranged, against the counter-sealing surface pressed. Conversely, a device is also known in the sealing rings that are pressed more strongly against the counter-sealing surface under the effect of centrifugal force, can be relieved via double levers provided with fly weights. Finally are also known circumferential lip seals, -which are under the influence the centrifugal force stand out from their counter-sealing surface or more closely to the same invest. These known devices are relatively complicated and bulky and expensive to manufacture and assemble. The invention is based on the object a lip seal with a sealing lip under the effect of centrifugal force create, which largely eliminates these shortcomings of the known facilities.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bei Dichtungsringen an sich bekannter Fliehkraftausgleich vorgesehen ist, der als einstückig mit der Dichtungslippe verbundener, aus deren Material gefertigter und sich in axialer Richtung entgegengesetzt zur Dichtungslippe erstreckender Ringkörper ausgebildet ist. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildung einer an sich -bekannten Fliehkraftausgleichsvorrichtung bei Lippendichtungen erzielt. Diese Ausbildung ist außerordentlich einfach und kann als einheitliches Bauelement leicht zusammen mit der Dichtung hergestellt werden. Ein solches Bauelement beansprucht infolge seiner gedrängten Bauart verhältnismäßig wenig Platz und ist in der Herstellung sehr billig. Auch gestattet die Ausbildung der Ausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung auf ebenso einfache Weise die Anordnung von zusätzlichen Mitteln zur Veränderung, Regelung oder Berichtigung der Fliehkraftausgleichswirkung. Beispielsweise kann in den Ringkörper eine unter der Wirkung der Fliehkraft. dehnbare Schraubenfeder eingesetzt werden. Ferner kann der Ringkörper mit einem verformbaren Bewehrungskonus verbunden oder mit zusätzlichen schweren Massen versehen werden, die z. B. in Vorsprünge des Ringkörpers eingebettet werden.This object is achieved according to the invention in that a with sealing rings known centrifugal force compensation is provided as one piece with the Sealing lip connected, made of their material and extending in the axial direction is formed opposite to the sealing lip extending annular body. Through this becomes a particularly advantageous structural design of one known per se Centrifugal force compensation device achieved in lip seals. This training is extremely simple and can be easily combined with as a unitary component the seal can be made. Such a component claims as a result of it compact design, relatively little space and is very cheap to manufacture. Also allows the formation of the compensation device according to the invention just as easy the arrangement of additional means for change, regulation or correction of the centrifugal force compensation effect. For example, in the ring body one under the action of centrifugal force. stretchable coil spring can be used. Furthermore, the ring body can be connected to a deformable reinforcement cone or be provided with additional heavy masses that z. B. in projections of the ring body be embedded.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.In the drawing, the invention is in various embodiments for example illustrated.

F i g. 1 zeigt in einer axial geschnittenen Teilansicht einen sich um eine Welle drehenden Teil und eine zwischen diesen beiden Teilen angeordnete Lippendichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 und 3 zeigen in entsprechenden Axialschnitten zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung; F i g. 4 zeigt in Draufsicht eine Bewehrung für die Dichtungsvorrichtung gemäß F i g. 3; F i g. 5 und 6 zeigen in entsprechenden Axialschnitten zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung, und Fig. 7 zeigt eine von der Seite gesehene Teilansicht der Lippendichtung gemäß Fig. 6. F i g. 1 shows in an axially sectional partial view a part rotating about a shaft and a lip seal according to the invention arranged between these two parts; F i g. 2 and 3 show two further embodiments of the invention in corresponding axial sections; F i g. 4 shows a top view of a reinforcement for the sealing device according to FIG. 3; F i g. 5 and 6 show two further embodiments of the invention in corresponding axial sections, and FIG. 7 shows a partial view of the lip seal according to FIG. 6, seen from the side.

Es sei angenommen, daß die gewünschte Ab- dichtung zwischen einer stillstehenden oder sich drehenden Welle A und einem sich drehenden Teil B hergestellt werden soll, welcher auch die Lippendichtung trägL Gemäß Fig. 1 ist zwischen den Teilen A und B eine Dichtung C angeordnet, welche z. B. einen bei 2 bewehrten Körper 1 aus Gununi oder einem anderen Elastomer mit wenigstens einer Ab- dichtungsplatte 3 aufweist, welche nüt der Welle A in Berührung kommen soll. Der Fliehkraftausgleich wird durch einen Ringkörper4 gebildet, welcher in bezug auf den Fuß 5 der Lippe (d. h. auf den diese mit dem Körper 1 verbindenden Teil) auf der der Lippe abgewandten Seite angeordnet und einstückig aus dem gleichen Material wie die Dichtlippe gebildet ist.It is assumed that the desired waste is to be made seal between a stationary or rotating shaft A and a rotating member B, which is also the lip seal trägL As shown in FIG. 1 is placed between the parts A and B a gasket C, which z. B. a 3 having sealing plate 2 with body 1 reinforced from Gununi or other elastomer with at least one waste which nüt the shaft A to be in contact. The centrifugal force compensation is formed by an annular body 4 which is arranged in relation to the base 5 of the lip (i.e. on the part connecting it to the body 1 ) on the side facing away from the lip and is formed in one piece from the same material as the sealing lip .

Die Betriebsbedingungen sind folgende: Wenn man mit M, und M, die Massen der Lippe 3 bzw. des Ringkörpers 4, mit R, und R, die Halbmesser der betreffenden Schwerpunkte und mit y und x die axialen Abstände dieser Schwerpunkte von einem in der Zone des Fußes 5 liegenden Biegungszentrum A, bezeichnet, können folgendeBeziehungen angeschrieben werden: Die der Fliehkraft M, co2 R, unterworfene Masse M, erzeugt ein Biegungsmoment C, der Größe: C2 # (M2 o)2 R2 - F2) X, worin F, die von der Dehnung des Umfangs des Ringkörpers herrührende elastische Rückwirkung ist, wobei diese Dehnung eine Funktion von C02R. ist. Das Moment C2 entwickelt in der bei M2-A. liegenden neutralen Faser einen Zug, dessen Richtung der des Zuges entgegengesetzt ist, welche in der bei A,-M, liegenden Faserdurch das Biegungsmoment C entwickelt wird, welches folgende Größe hat: C, = (M, col R, - F,) y. The operating conditions are as follows: If you use M, and M, the masses of the lip 3 or of the ring body 4, with R, and R, the radius of the respective centers of gravity and with y and x the axial distances of these centers of gravity from one in the zone of the foot 5 lying deflection center a denotes the following relationships can be written: the centrifugal force F, CO2 R, subjected to mass M generated a bending moment C, the size of: C2 # (M2 O) 2 R2 - F2) X, wherein F, is the elastic reaction resulting from the expansion of the circumference of the ring body, this expansion being a function of CO 2R. is. The moment C2 develops in the at M2-A. lying neutral fiber a tension, the direction of which is opposite to that of the tension developed in the fiber lying at A, -M, by the bending moment C , which has the following magnitude: C, = (M, col R, - F,) y .

Dieses Moment C, rührt von der auf die Lippe ausgeübten Fliehkraft her, wobei F, die elastische Rückwirkung dieser Lippe ist. was zu den folgenden zu wählenden Grenzen führt: X>Y9 m2 mi R2 > Ri.This moment C, is due to the centrifugal force exerted on the lip, where F, is the elastic reaction of this lip. which leads to the following limits to be chosen: X> Y9 m2 mi R2 > Ri.

Es können insbesondere Mittel vorgesehen werden, um die regelnde Fliehkraftwirkung zu vergrößern, zu verkleinern oder zu berichtigen. Diese Mittel benutzen insbesondere Metallmassen oder ganz allgemein beliebige schwere Sroffe, welche dem Gummi einverleibt werden und die Dichte der Gesamtanordnung vergrößern oder sie in geeigneter Weise verteilen.In particular, means can be provided to increase, decrease or correct the regulating centrifugal force. These means use in particular metal masses or, in general, any heavy substances which are incorporated into the rubber and which increase the density of the overall arrangement or distribute it in a suitable manner.

So ist z. B. in F i g. 2 in die Masse M2 eine Feder 6 eingesetzt, welche unter der Einwirkung der Fliehkraft auf Dehnung arbeitet.So is z. B. in Fig. 2, a spring 6 is inserted into the mass M2, which works to stretch under the action of centrifugal force.

Bei der Ausführungsform der F i g. 3 und 4 ist mit der Dichtung, d. h. wenigstens mit dem Ringkörper 4 und einem Teil der Lippe 3, eine zweckmäßig konische Bewehrung 7 kombiniert, welcher eine entsprechende Verformbarkeit gegeben wird, z. B. durch Anbringung (F i g. 4) einer gewissen Zahl von konvergierenden Schlitzen 8. In the embodiment of FIG. 3 and 4 is with the seal, i.e. H. at least with the ring body 4 and part of the lip 3, an appropriately conical reinforcement 7 combined, which is given a corresponding deformability, z. B. by attaching ( FIG. 4) a certain number of converging slots 8.

Bei dieser Ausbildung weitet sich bei einer radialen Beanspruchung die große Grundseite des Kegelstumpfs ,auf, während sich seine kleine Grundseite zusammenzieht, Wenn, wie in F i g. 3 dargestellt, ein elastischer Ringkörper mit der Masse M, außerhalb dieser Die Kräfte F, und F, welche sich von der Fliehkraft abziehen, haben die Form- Hierin bedeutet G = Elastizitätsmodul, S = Querschnitt der Lippe oder des Ringkörpers, a = diinensionsloser Koeffizient von der Form OC = f (-isi-) , d. h. oc ist eine Funktion des Verhältnisses des Querschnitts des Ringkörpers oder der Lippe in der Ruhestellung und nach der Dehnung. Bei dieser grundsätzlichen Ausbildung kann jede auf die Lippe wirkende Flichkraft, welche diese von der Welle abzuheben sucht, durch eine wenigstens gleiche oder größere Kraft ausgeglichen werden, welche durch Erzeugung einer Spannung in der zwischen M, und M, liegenden neutralen Faser die Lippe in ihrer normalen Stellung hält oder in diese zurückführt.With this design, the large base side of the truncated cone expands in the event of a radial load, while its small base side contracts, if, as in FIG. 3 , an elastic ring body with the mass M, outside this The forces F, and F, which are subtracted from the centrifugal force, have the form Herein means G = modulus of elasticity, S = cross section of the lip or the ring body, a = dimensionless coefficient of the form OC = f (-isi-) , i.e. H. oc is a function of the Ratio of the cross section of the ring body or the lip at rest and after the stretch. With this basic design, any force acting on the lip, which seeks to lift it off the shaft, can be compensated by an at least equal or greater force which, by generating a tension in the neutral fiber lying between M, and M, the lip in its holds normal position or returns to it.

Ganz allgemein müssen folgende Bedingungen eingehalten werden: C2 >, CI d. h.: Bewehrung angeordnet ist, entwickelt diese Masse unter der Einwirkung der Fliehkraft ein Moment: C2 = (M2 0J2 R2) X in bezug auf die Achse X - X. In general, the following conditions must be met: C2>, CI d. i.e. if reinforcement is arranged, this mass develops a moment under the action of centrifugal force: C2 = (M2 0J2 R2) X in relation to the axis X - X.

Wenn dieses Moment größer als das von der Lippe herrührende ei = (M, 0J2 Ri) Y gemacht wird, sucht sich der Flächeninhalt der kleinen Grundseite des Kegelstumpfs zu verkleinern, so daß der Umfang der Lippe abnimmt, wodurch ihre Anpressung an die Welle vergrößert wird. Entsprechend der für die Lippe gewünschten Anpressung erhält man die Grenzbedingang: (M2,r»' R2) x >, (M, wl RI) y. If this moment is made larger than the ei = (M, 0J2 Ri) Y resulting from the lip, the area of the small base of the truncated cone tries to decrease, so that the circumference of the lip decreases, whereby its contact pressure on the shaft is increased . According to the pressure required for the lip, the limit conditions are obtained: (M2, r »'R2) x >, (M, wl RI) y.

Streng genommen müßten von den entwickelten Fliehkräften die Kräfte F, und F, abgezogen werden, um gleichzeitig die elastische Rückwirkung der Masse M2 (Zunahme des Durchmessers) und auch den Verformungswiderstand der Bewehrung zu berücksichtigen.Strictly speaking, the developed centrifugal forces should be the forces F, and F, are deducted to simultaneously the elastic reaction of the mass M2 (increase in diameter) and also the deformation resistance of the reinforcement consider.

Gemäß einer anderen Ausführungsform (F i g. 5) kann die Masse M2 eine Feder 6 sein, welche hier in eine entsprechende Nut 9 der Bewehrung 7 eingesetzt ist.According to another embodiment ( FIG. 5) , the mass M2 can be a spring 6 which is inserted into a corresponding groove 9 of the reinforcement 7 here.

F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Ringkörpers, welcher eine Reihe von Vorsprüngen 10 aufweist, welche gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind, und in welchen sich Metallkugeln befinden, welche den Ringkörper beschweren.F i g. 6 shows another embodiment of the ring body, which has a series of projections 10 , which are evenly distributed over the circumference, and in which there are metal balls which weigh down the ring body.

An Stelle der Kugeln könnte auch ein Metalldraht benutzt werden, welcher in die Vorsprünge eingebettet wird und nach der Formung in dem Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen abgeschnitten wird.A metal wire could also be used instead of the balls, which is embedded in the protrusions and after molding in the space between the protrusions is cut off.

Wie aus den Figuren der Zeichnung hervorgeht, sucht die auf den Ringkörper 4 oder auf die an ihm angeordnete Ausgleichsmasse wirkende Fliehkraft auf die Lippe 3 die gewünschte Berichtigungswirkung auszuüben.As can be seen from the figures of the drawing, the centrifugal force acting on the ring body 4 or on the balancing mass arranged on it seeks to exert the desired corrective effect on the lip 3.

In ähnlicher Weise wird bei Dichtungen vorgegangen, bei welchen die Lippen sich unter der Einwirkung der Fliehkraft stärker gegen die gegenüberliegenden Flächen zu legen suchen. Die Ausgleichsmittel sind dann so angeordnet, daß sie die Lippen von diesen Flächen gerade so abzuheben suchen, daß ein geeigneter, d. h. nicht zu großer Berührungsdruck aufrechterhalten bleibt.A similar procedure is used for seals in which the lips try to place themselves more strongly against the opposing surfaces under the action of centrifugal force. The compensating means are then arranged in such a way that they try to lift the lips from these surfaces just enough that a suitable, i.e. H. not too great contact pressure is maintained.

Die erfindungsgemäßen Mittel gestatten also, in allen Fällen das richtige Arbeiten der Abdichtungslippen trotz der an ihnen auftretenden Fliehkraft aufrechtzuerhalten.The means according to the invention therefore allow the correct one in all cases To maintain the work of the sealing lips despite the centrifugal force occurring on them.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Lippendichtung für sich relativ um einander drehende Teile, bei der eine unter Fliefikraftwirkung stehende Dichtungslippe von einem sich drehenden Teil getragen wird, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß ein bei Dichtungsringen an sich bekannter Fliehkraftausgleich vorgesehen ist, der als einstückig mit der Dichtungslippe (3) verbundener, aus deren Material gefertigter und sich in axialer Richtung entgegengesetzt zur Dichtungslippe erstreckender Ringkörper (4) ausgebildet ist. 1. A lip seal relatively themselves to each other rotating parts, in which a standing under Fliefikraftwirkung sealing lip is supported by a rotating part, that a known per se in sealing rings centrifugal compensation is provided d a d u rch g ek ennzeichnet, which as one piece is formed with the sealing lip (3) connected, made of the material and extending in the axial direction opposite to the sealing lip annular body (4). 2. Lippendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (4) mit mindestens einer Bewehrung versehen ist. 3. Lippendichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung des Ringkörpers (4) elastisch verfornibar ist. 4. Lippendichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringkörper (4) eine unter der Wirkung der Fliehkraft dehnbare Schraubenfeder (6) eingesetzt ist. 5. Lippendichtung nach Ansprach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (4) mit einem verformbaren Bewehrungskonus (7) verbunden ist. 6. Lippendichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewehrungskonus (7) in den konischen Ringkörper (4) eingesetzt ist und die Schraubenfeder (6) in den Bewehrungskonus (7) eingreift. 7. Lippendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (4) mit zusätzlichen schweren Massen (11) versehen ist. g. Lippendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen (11) in Vorsprünge (10) des Ringkörpers (4) eingebettet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 937 800, 717 627; britische Patentschrift Nr. 877 604; USA.-Patentschriften Nr. 2 986 413, 2 665 929. 2. Lip seal according to claim 1, characterized in that the annular body (4) is provided with at least one reinforcement. 3. Lip seal according to claim 1 and 2, characterized in that the reinforcement of the annular body (4) is elastically deformable. 4. Lip seal according to claim 1 to 3, characterized in that a helical spring (6) which is expandable under the action of centrifugal force is inserted into the annular body (4). 5. A lip seal according to spoke 1 to 3, characterized in that the annular body (4) is connected to a deformable reinforcement cone (7) . 6. Lip seal according to claim 4 and 5, characterized in that the reinforcement cone (7) is inserted into the conical ring body (4) and the helical spring (6 ) engages in the reinforcement cone (7). 7. Lip seal according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the annular body (4) is provided with additional heavy masses (11) . G. Lip seal according to Claim 7, characterized in that the masses (11) are embedded in projections (10) of the ring body (4). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 937 800, 717 627; British Patent Specification No. 877,604. USA. Patent Nos. 2,986,413, 2,665,929.