DE2842694B2

DE2842694B2 - Shaft seal

Info

Publication number: DE2842694B2
Application number: DE2842694A
Authority: DE
Inventors: Rolf 5060 Bergisch Gladbach Johnen
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1978-09-30
Filing date: 1978-09-30
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2842694C3; DE2842694A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring zur Abdichtung von unter wechselndem Druck stehenden Medien, insbesondere für Kurbelgehäuse von Zweitaktmotoren, bestehend aus einem etwa winkelförmigen Versteifungsring, dessen Radialschenkel bis nahe an die Welle heranreicht und an seiner der Welle zugewandten Umfangsfläche mit einer elastischen, profilierten Schicht überzogen ist, sowie mindestens einer mit dem Radialschenkel des Versteifungsringes verbundenen Dichtlippe, die gegebenenfalls federbelastet ist.The invention relates to a shaft sealing ring for sealing under changing pressure Media, especially for crankcases of two-stroke engines, consisting of an approximately angular Stiffening ring, the radial leg of which reaches close to the shaft and which faces the shaft The circumferential surface is covered with an elastic, profiled layer, as well as at least one with the Radial leg of the stiffening ring connected sealing lip, which is optionally spring-loaded.

Wellendichtringe werden allgemein so eingebaut, daß die Dichtlippe gegen das abzudichtende Medium weist. Dieser Einbau läßt sich allerdings bei schwankenden Drücken nicht praktizieren, da der Überdruck auf der Lippenseite eine verstärkte Anpressung und daraus resultierende höhere Reibung und vorzeitigen Verschleiß bewirkt Unterdruck bewirkt eine Verminderung der Anpressung und bei großer Druckdifferenz Undichtigkeit.Shaft sealing rings are generally installed in such a way that the sealing lip faces the medium to be sealed. However, this installation cannot be practiced with fluctuating pressures, since the overpressure on the On the lip side, increased pressure and the resulting higher friction and premature wear causes negative pressure causes a reduction of the contact pressure and with a large pressure difference Leak.

Durch die US-PS 29 94 571 ist ein Dichtungsring für hin- und hergehende Kolben oder Stangen bekannt. Der Dichtungsring weist einen etwa winkelförmigen Versteifungsring auf, dessen der Stangenoberfläche zugewandter Radialschenkel mit einer profilierten elastischen Schicht versehen ist. Diese Profilierung hat einen etwa wellenförmigen Querschnitt, so daß eine Vielzahl von Dichtstellen auf der Stangenoberfläche gebildet wird. Am Radialschenkel angeformt und in Richtung auf das abzudichtende Medium weisend, ist die eigentliche Dichtlippe angeformt Beim Einsatz dieses Dichtungsringes unter wechselndem Druck würde neben einem ständigen Abheben und Andrücken der Dichtlippe zusätzlich die Gefahr bestehen, daß die Dichtlippe einer Quellung durch Kraftstoffanteile im Schmiermittel ausgesetzt ist, was, auf eine längere Sicht gesehen, Mangelschmierung der Dichtlippe hervorrufen würde.From US-PS 29 94 571 a sealing ring for reciprocating pistons or rods is known. Of the Sealing ring has an approximately angular stiffening ring, the one facing the rod surface Radial leg is provided with a profiled elastic layer. This profiling has one approximately wave-shaped cross-section, so that a large number of sealing points are formed on the rod surface will. Formed on the radial leg and pointing in the direction of the medium to be sealed is the actual one Molded on sealing lip When using this sealing ring under alternating pressure, a constant lifting and pressing of the sealing lip there is also the risk that the sealing lip of a Is exposed to swelling due to fuel fractions in the lubricant, which, in the long term, Would cause insufficient lubrication of the sealing lip.

Weiterhin ist durch die DE-OS 19 43 086 eine Abdichtung für Wellen und Stangen bekannt. Der angesprochene Dichtungsring ist als Mehrlippendichtung ausgeführt, bei der zunächst nur eine Dichtlippe die Dichtfunktion übernimmt. Beginnt diese Dichtlippe zu verschleißen, übernimmt die axial dahinter liegende nächste Dichtlippe die Dichtfunktion. Dieser Dichtungsring soll durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Dichtlippen eine verlängerte Lebensdauer aufweisen. Hier treten die gleichen Probleme auf, wie sie schon vorab bei dem Dichtungsring gemäß der US-PS 29 94 571 angesprochen worden sind. Sie werden jedoch noch verstärkt, da bei Quellung des Dichtlippenbereiches in kurzer Zeit alle die Welle oder Stange noch nichtFurthermore, from DE-OS 19 43 086 a seal for shafts and rods is known. Of the addressed sealing ring is designed as a multi-lip seal, in which initially only one sealing lip the Takes over sealing function. If this sealing lip begins to wear out, the one axially behind it takes over next sealing lip the sealing function. This sealing ring should be made by connecting several Sealing lips have an extended service life. The same problems arise here as they already did have previously been addressed in the sealing ring according to US-PS 29 94 571. However, you will even more so, because if the sealing lip area swells, all of the shaft or rod will not yet swell

ίο berührenden Dichtlippen auf der Wellen- oder Stangenoberfläche aufliegen und somit den Sinn und Zweck des Dichtungsringes verfehlen.ίο touching sealing lips on the shaft or rod surface and thus miss the point and purpose of the sealing ring.

Durch das im VDl-Verlag GmbH, Berlin, im Jahre 1943 erschienene Buch »BerPhrungsfreie Dichtungen« von Dr. ing.habiL Karl Trutnovsky sind auf Seite 2ff verschiedene Bauarten berührungsfreier Dichtungen bekannt Hier wird im wesentlichen unterschieden zwischen einem Spalt (glatter Spalt), einem Labyrinthspalt und einem Labyrinth. Der Labyrinthspalt entstehtThrough the book »Contact Free Seals« published by VDl-Verlag GmbH, Berlin, in 1943 by Dr. ing.habiL Karl Trutnovsky are on page 2ff different types of non-contact seals known Here a distinction is made essentially between a gap (smooth gap), a labyrinth gap and a labyrinth. The labyrinth gap is created

aus dem glatten Spalt durch Auflösen einer oder beider Begrenzungsflächen. Das Labyrinth besteht aus hintereinandergeschalteten Drosselstellen. Die berührungsfreien Dichtungen müssen einen möglichst hohen Durchflußwiderstand ergeben, um so die Undichtig-from the smooth gap by dissolving one or both of them Boundary surfaces. The labyrinth consists of one behind the other Throttling points. The non-contact seals must be as high as possible Result in flow resistance in order to prevent the leakage

keitsverluste möglichst klein zu halten. Einer der Gründe für die Anwendung berührungsfreier Dichtungen ist darin ?u sehen, daß keine Reibung zwischen den Körpern entsteht und somit auch die Notwendigkeit der Schmierung entfällt Diese Abdichtung allein ist allerdings bei wechselnden Drücken nicht anwendbar, da der relativ hohe Druck im Kurbelgehäuse von Zweitaktmotoren zwar abgebaut wird, aber dennoch zu einer ständigen Leckage führen würde. Da der Bauraum für solche Dichtungen relativ gering ist, können verlängerte berührungsfreie Dichtungen, die den Druck besser abbauen, keine Anwendung finden.to keep losses as small as possible. One of the reasons for using non-contact seals is in it? u see that there is no friction between the bodies and thus also the need for Lubrication is not required. However, this seal alone cannot be used with changing pressures, because the relatively high pressure in the crankcase of two-stroke engines is reduced, but still increases permanent leakage. Since the installation space for such seals is relatively small, you can Extended contact-free seals, which reduce the pressure better, are not used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorab beschriebenen Dichtungen zu verbessern, insbesondere eine Dichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptpatentanspruches angesprochen ist, konstruktiv so zu verändern, daß die auftretenden Druckschwankungen im Kurbelgehäuse von der Dichtlippe im wesentlichen ferngehalten werden, ohne jedoch die Schmierung der Dichtlippe zu unterbinden.The invention is based on the object of improving the seals described above, in particular to change a seal, as it is addressed in the preamble of the main patent claim, structurally, that the pressure fluctuations occurring in the crankcase from the sealing lip essentially be kept away, but without preventing the lubrication of the sealing lip.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastische Schicht zwischen der Innenumfangsfläche des Radialschenkels und der Welienoberfiäche ein Labyrinthspalt bildet, der axial zum unter Druck stehenden Medium gerichtet ist. Mit den Merkmalen derThis object is achieved according to the invention in that the elastic layer is between the inner circumferential surface of the radial leg and the Welienoberfiäne forms a labyrinth gap, which is axially to the under pressure standing medium is directed. With the characteristics of the

so Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: die elastische Schicht dient als Steuerglied zur Schmierung der eigentlichen Dichtlippe, sie dient zum Druckabbau, und sie dient zur Führung der Welle, wobei sie aber in keinem direkten Kontakt mit der Wellenoberfläche steht und nur bei exzentrischem Lauf der Welle ein Berühren von Metallteilen verhindert, so daß die Welle geschont wird.Thus invention the following advantages are achieved: the elastic layer serves as a control member for lubrication the actual sealing lip, it is used to reduce pressure and it is used to guide the shaft, but it is in is not in direct contact with the shaft surface and only occurs when the shaft is running eccentrically Contact with metal parts is prevented, so that the shaft is protected.

Durch die Drosselwirkung gelangt nur noch die Menge Schmiermittel an die Dichtlippe, die ausreicht, um ein Trockenlaufen derselben zu verhindern. Somit wird der an die Dichtlippe gelangende Kraftstoffanteil im Schmiermittel ebenfalls reduziert, so daß eineDue to the throttling effect, only the amount of lubricant reaches the sealing lip that is sufficient to prevent them from running dry. This means that the proportion of fuel reaching the sealing lip is reduced also reduced in the lubricant, so that a

Swelling of the sealing lip is almost impossible. For crankcases that have enough space,

um auch einem breiteren Wellendichtring Platz zu bieten, besteht die Möglichkeit, den Radialschenkel des Versteifungsringes an seinem zur Welle weisenden Ende radial zu verlängern und vorzugsweise rechtwink-In order to provide space for a wider shaft seal, it is possible to use the radial leg of the To extend the stiffening ring radially at its end facing the shaft and preferably at right angles

Ug abzubiegen, und zwar derart, daß der abgewinkelte Schenkel zum Druckraum gerichtet ist Um eine weitere Drosselwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Innenumfangsfläche des Versteifungsringes so zu profilieren, daß ein Labyrinthspalt entsteht Dabei kann entweder der Versteifungsring selbsr profiliert werden oder, was einfacher und preiswerter ist, die Profilierung wird mit der Dichtlippe an den Versteifungsrin& vulkanisiert oder geklebt Dabei verwendet man vorteilhafterwviise das gleiche elastische Material wie für die Dichtlippe. Die Profilierung kann beispielsweise in axialer Richtung wellenförmig sein, wobei der Innendurchmesser der einzelnen Wellenkämme zur Dichtlippe hin immer kleiner wird, so daß sich Druckschwankungen langsam und nicht stoßweise is abbauen können. Durch diese oder ähnliche Profilierungen kann das Schmiermittelangebot für die Dichtlippe vorteilhaft gesteuert werden.Ug to bend, in such a way that the angled Leg is directed towards the pressure chamber. In order to achieve a further throttling effect, it is advantageous to use the Profiling the inner circumferential surface of the stiffening ring so that a labyrinth gap is created either the stiffening ring itself can be profiled or, which is simpler and cheaper, the profiling is attached to the reinforcement ring & vulcanized or glued. It is advantageous to use the same elastic material as for the sealing lip. The profiling can for example be wave-shaped in the axial direction, the The inner diameter of the individual crests of the shaft towards the sealing lip becomes smaller and smaller, so that Pressure fluctuations can be reduced slowly and not intermittently. Through this or similar profiling the lubricant supply for the sealing lip can be advantageously controlled.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Wellendichtring im QuerschnittF i g. 1 shows a shaft seal according to the invention in cross section

Fig.2 einen Wellendichtring mit Labyrinthspalt im Querschnitt2 shows a shaft seal with a labyrinth gap in the cross-section

In Fig. 1 ist ein Wellendichtring 1 dargestellt, der in der Aufnahmebohrung 2 des Kurbelgehäuses 3 eingebaut ist Der Wellendichtring besteht aus einem winkelförmigen Versteifungsring 4, dessen radialer Schenkel 5 bis nahe an die Welle 32 heranreicht 6. An den Radialschenkel 5 des Versteifungsringes 4 ist über eine kurze Membran 7 eine dynamische Dichtlippe 8 vulkanisiert Die Dichtlippe 8 wird durch die Schraubenzugfeder 9 an die Welle 32 gedruckt Um die Dichtlippe 8 vor Druckschwankungen zu schützen, ist sie außerhalb des Druckraumes 10 angeordnet Der radiale Spalt 20 zwischen der Innenumfangsfläche 21 des Versteifungsringes 4 und der Wellenoberfläche 22 dient als Drossel, so daß sich der Druck schon abgebaut hat, ehe er auf die Dichtlippe 8 trifftIn Fig. 1, a shaft seal 1 is shown, which in the mounting hole 2 of the crankcase 3 is built in. The shaft sealing ring consists of a angular stiffening ring 4, the radial leg 5 of which reaches close to the shaft 32 6. An the radial leg 5 of the stiffening ring 4 is a dynamic sealing lip 8 via a short membrane 7 vulcanized The sealing lip 8 is pressed against the shaft 32 by the helical tension spring 9 around the sealing lip 8 to protect against pressure fluctuations, it is arranged outside the pressure chamber 10. The radial gap 20 between the inner circumferential surface 21 of the stiffening ring 4 and the shaft surface 22 serves as a throttle, so that the pressure has already subsided before it hits the Sealing lip 8 meets

Der in F i g. 2 dargestellte Wellendichtring 11 besteht aus einem Versteifungsring 12, dessen Radialschenkel 13 an seinem zur Welle 33 weisenden Ende abgewinkelt ist Dieser abgewinkelte Axialschenkel 14 ist zum Druckraum 15 gerichtet An den Radialschenkel 13 des Versteifungsringes 12 ist über eine kurze Membran 16 die dynamische Dichtlippe 17 anvulkanisiert die durch den Schraubenzugfederring 18 an die Welle 33 gedrückt wird. Auch hier ist die Dichtlippe 17 wegen der auftretenden Druckschwankungen außerhalb des Druckraumes 15 angeordnet Um eine weitere Drosselwirkung zu erzielen, ist die Innenumfangsfläche 19 des Versteifungsringes 12 derart profiliert, daß ein Labyrinthspalt 23 entsteht Die Profilierung ist wellenförmig 24 ausgebildet, und zwar derart, daß die Innendurchmesser 25,26,27 der einzelnen Wellenkämme 28,29,30 zur Dichtlippe 17 hin immer kleiner werden. Durch diese abfallende Profilierung wird zum einen der Druck stufenförmig abgebaut, zum anderen wird das Schmiermittelangebot der Dichtlippe 17 gesteuertThe in F i g. 2 shown shaft seal 11 consists from a stiffening ring 12, the radial leg 13 of which is angled at its end facing the shaft 33 This angled axial leg 14 is directed towards the pressure chamber 15 to the radial leg 13 of the Stiffening ring 12 is vulcanized onto the dynamic sealing lip 17 through a short membrane 16 the coil spring washer 18 is pressed against the shaft 33. Here, too, is the sealing lip 17 because of the occurring pressure fluctuations arranged outside of the pressure chamber 15 To a further throttling effect to achieve, the inner peripheral surface 19 of the stiffening ring 12 is profiled such that a labyrinth gap 23 is created The profiling is wave-shaped 24, in such a way that the inner diameter 25,26,27 of the individual wave crests 28,29,30 for Sealing lip 17 getting smaller and smaller. On the one hand, this sloping profile creates the pressure stepped down, on the other hand, the lubricant supply of the sealing lip 17 is controlled

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Shaft sealing ring for sealing media under changing pressure, in particular for crankcases of two-stroke engines, consisting of an approximately angular stiffening ring, the radial leg of which is close to the shaft and on its circumferential surface facing the shaft with an elastic, profiled one Layer is withdrawn, as well as at least one connected to the radial leg of the stiffening ring Sealing lip, which is optionally spring-loaded, characterized in that the elastic layer between the inner circumferential surface of the radial leg and the shaft surface Labyrinth gap forms, which is directed axially to the pressurized medium

2. Shaft sealing ring according to claim 1, characterized characterized in that at an axially angled in the direction of the pressurized medium Extension of the stiffening ring, the clear diameter of the profile towards the sealing lip decreases