DE1114064B

DE1114064B - Shaft seal with split, resiliently pressed metal rings

Info

Publication number: DE1114064B
Application number: DES57097A
Authority: DE
Inventors: Rolf Heinz Werner Kroekel
Original assignee: Sealol Corp
Current assignee: Sealol Corp
Priority date: 1957-03-01
Filing date: 1958-02-25
Publication date: 1961-09-21

Description

Wellendichtung mit geteilten, federnd angepreßten Metallringen Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung mit geteilten, federnd angepreßten Metallringen, insbesondere zur Abdichtung umlaufender Wellen gegen axiales Durchsickern von Flüssigkeiten. Zweck der Erfindung ist es, eine einfache Wellendichtung dieser Art zu schaffen, bei der das Durchsickern der Flüssigkeit zwischen den Teilfugen der Dichtungsringe sicher verhindert wird.Shaft seal with split, resiliently pressed metal rings Die The invention relates to a shaft seal with split, resiliently pressed metal rings, especially for sealing rotating shafts against axial seepage of liquids. The purpose of the invention is to create a simple shaft seal of this type, in which the liquid seeps through between the butt joints of the sealing rings is safely prevented.

Bisher war es üblich, die Spalte zwischen den Segmenten eines tangential geschlitzten Ringes mit einem zweiten, radial geschlitzten Deckring zu verdecken, dessen Spalte in Umfangsrichtung gegen die Spalten in dem ersten Ring versetzt waren. In solchen Konstruktionen ist ein enger Laufsitz beider Ringe auf der Welle erforderlich. Das wurde entweder durch Verwendung von getrennten äußeren Schraubenfederringen für jeden Ring oder durch Versenken des Deckringes in dem ersten Ring in der Weise angestrebt, daß der Schraubenfederring, der den tangential geschlitzten Dichtungsring zusammenhält, auch einen Radialdruck auf den in diesen eingesetzten Deckring ausübt. In beiden Anordnungen wird jedoch durch den Verschleiß der Ringe die Abdichtwirkung verschlechtert, bis schließlich ein völliges Versagen der Dichtung eintritt.Previously it was common practice to make the gaps between the segments of a tangent to cover the slotted ring with a second, radially slotted cover ring, whose gaps were circumferentially offset from the gaps in the first ring. In such designs, a tight fit of both rings on the shaft is required. This was done either by using separate outer coil spring washers for each ring or by countersinking the cover ring in the first ring in this way sought that the helical spring washer that the tangentially slotted sealing ring holds together, also exerts a radial pressure on the cover ring inserted in this. In both arrangements, however, the sealing effect is reduced by the wear of the rings deteriorates until there is a complete failure of the seal.

Erfindungsgemäß weist der in eine Ringnut des tangential geschlitzten Dichtungsringes eingesetzte Deckring auf seiner Innenfläche derartige Ausnehmungen auf, daß nur in denjenigen Bereichen des Deckringes zusammenhängende, gegen die Welle dichtende Flächen stehenbleiben, in welchen der Deckring die inneren Enden der Teilfugen im tangential geschlitzten Dichtungsring überbrückt. Wegen dieser begrenzten Anlageflächen ist es nicht notwendig, den Deckring in Segmente zu teilen, sondern er ist kolbenringartig als nach innen selbstspannender federnder Ring ausgeführt, dessen einziger Schlitz beim Zusammenbau gegen die Teilfugen zwischen den Segmenten des Dichtungsringes versetzt angeordnet wird.According to the invention, the tangentially slotted into an annular groove of the Sealing ring used cover ring on its inner surface such recesses on that only in those areas of the cover ring contiguous against the Shaft sealing surfaces remain in which the cover ring the inner ends the butt joints bridged in the tangentially slotted sealing ring. Because of these limited contact surfaces, it is not necessary to divide the cover ring into segments, but it is designed like a piston ring as an inwardly self-tightening resilient ring, its only slot when assembling against the butt joints between the segments of the sealing ring is arranged offset.

Bei der erfindungsgemäßen Wellendichtung befindet sich die einzige Dichtungsstelle zwischen dem Dichtungs- und dem Deckring an der Grenzfläche zwischen ihren sich radial erstreckenden Berührungsflächen.The shaft seal according to the invention is the only one Sealing point between the sealing ring and the cover ring at the interface between their radially extending contact surfaces.

Der Deckring ist in diejenige Seite des tangential geteilten Dichtungsringes versenkt, die dem Raum höheren Druckes zugekehrt ist, so daß er unter dem Einfluß des Hochdruckmediums gegen den Dichtungsring axial angepreßt wird und so eine sichere Abdichtung bewirkt.The cover ring is in that side of the tangentially split sealing ring sunk, facing the space of higher pressure, so that it is under the influence of the high pressure medium is pressed axially against the sealing ring and so a safe Sealing causes.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellendichtung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine räumliche, auseinandergezogene Darstellung des tangential geschlitzten Dichtungsringes, Fig. 2 eine räumliche Darstellung des einfach geschlitzten Deckringes vor dem Zusammenbau und gestrichelt seine ausgedehnte, gespannte Stellung nach dem Aufschieben auf eine Welle, Fig.3 eine Ansicht der beiden Ringe von der Hochdruckseite vor dem Aufsetzen auf eine Welle, Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht nach dem Aufsetzen auf eine Welle, Fig. 5 die Rückseite eines Dichtungsringsegmentes, Fig.6 eine Innenansicht der Anordnung nach Fig. 3 im Bereich der Pfeile 6-6, die Fig. 7 und 8 Querschnitte längs der Linien 7-7 bzw. 8-8 in Fig. 4 und Fig. 9 einen Teil einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt.An embodiment of the shaft seal according to the invention is now described with reference to the drawings. It shows Fig. 1 a spatial, exploded Representation of the tangentially slotted sealing ring, FIG. 2 is a three-dimensional representation of the simply slotted cover ring before assembly and dashed its extended, tensioned position after being pushed onto a shaft, FIG. 3 shows a view of the two Rings from the high pressure side before being placed on a shaft, Fig. 4 one of the Fig. 3 corresponding view after being placed on a shaft, FIG. 5 the rear side of a sealing ring segment, FIG. 6 shows an interior view of the arrangement according to FIG. 3 in the area of the arrows 6-6, Figs. 7 and 8 cross-sections along the lines 7-7 and 8-8 in FIG. 4 and FIG. 9 a part of a side view, partly in section.

Der Dichtungsring 20 (Fig. 1) ist ein dreisegmentiger; tangential geschlitzter Ring üblicher Konstruktion, mit der Ausnahme, daß er mit einer Ringnut 22 zur Aufnahme des in Fig.2 gezeigten einfach geschlitzten Deckringes 24 versehen ist. Auf den Innenflächen der Segmente des Dichtungsringes 20 sind zur Entlastung der Gleitflächen in an. sich bekannter Weise Taschen 26 vorgesehen, die gemäß Fig. 8 bei eingebauter Dichtung mit dem Hochdruckraum in Verbindung stehen. Die rückwärtige Fläche des Dichtungsringes 20 trägt innen einen kreisbogenförmigen Steg 29, der an den Enden jedes Segmentes in sich an den Kanten der tangentialen Schlitze der Segmente entlang erstreckende Felder 30 ausläuft. Außerdem weist die in Fig. 5 dargestellte Rückseite des Dichtungsringes 20 nahe ihrem äußeren Umfangsrand eine Reihe von Erhebungen 31 auf, die bei eingebauter Dichtung an einer radialen Gehäusewand 34 anliegen, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, und ein Schaukeln des Dichtungsringes verhindern.The sealing ring 20 (Fig. 1) is a three-segment; tangentially slotted ring of conventional construction, with the exception that it is provided with an annular groove 22 for receiving the single slotted cover ring 24 shown in FIG. On the inner surfaces of the segments of the sealing ring 20 are to relieve the sliding surfaces in. As is known, pockets 26 are provided which, according to FIG. 8, are in communication with the high-pressure chamber when the seal is installed. The rear surface of the sealing ring 20 carries on the inside an arcuate web 29 which terminates at the ends of each segment in fields 30 extending along the edges of the tangential slots of the segments. In addition, the rear side of the sealing ring 20 shown in FIG. 5 has near its outer peripheral edge a series of elevations 31 which, when the seal is installed, bear against a radial housing wall 34, as shown in FIGS. 7 and 8, and prevent the sealing ring from rocking.

Der Dichtungsring 20 ist, wie üblich, mit einer äußeren Umfangsnut 36 zur Aufnahme eines Schraubenfederringes 38 versehen.The sealing ring 20 is, as usual, with an outer circumferential groove 36 for receiving a helical spring ring 38 is provided.

Der Deckring24 nach Fig. 2 besitzt eine Reihe von axial durchgehenden Ausnehmungen 40 auf seiner Innenfläche, wobei drei auf dem Umfang verteilte Bereiche ausgenommen sind, von denen einer bei 42 in Fig. 2 zu sehen ist. Dort erstrecken sich die Ausnehmungen 43 nur zum Teil über die axiale Innenfläche, und es bleiben gegen die Welle dichtende Flächen 44 stehen. Ein aus dem Dichtungsring 20 radial herausstehender Führungsstift 46 (Fig. 1) ragt in den Schlitz 47 des in die Ringnut 22 eingesetzten Deckringes, wie die Fig. 3 und 4 zeigen. Die Dichtflächen 44 im Deckring 24 sind bei dieser Lage der beiden Ringe 20, 24 so angeordnet, daß sie die inneren Enden der Teilfugen des Dichtungsringes 20 überdecken, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wo ein Tangentialschlitzende im Ring 20 mit 48 bezeichnet ist.The cover ring 24 according to FIG. 2 has a series of axially continuous recesses 40 on its inner surface, with the exception of three areas distributed around the circumference, one of which can be seen at 42 in FIG. There the recesses 43 extend only partially over the axial inner surface, and surfaces 44 sealing against the shaft remain. A guide pin 46 (FIG. 1) protruding radially from the sealing ring 20 protrudes into the slot 47 of the cover ring inserted into the annular groove 22, as FIGS. 3 and 4 show. The sealing surfaces 44 in the shroud 24 are 24 are arranged in this position of the two rings 20 so that they cover the inner ends of the butt joints of the sealing ring 20 as shown in FIG. 6 where a Tangentialschlitzende is designated in the ring 20 by 48.

In den Fig. 7 und 8 sind noch weitere, an sich bei Dichtungen mit geteilten Metallringen bekannte Einzelteile dargestellt. Der Stützring 50 dient als Widerlager für eine Reihe von auf dem Umfang verteilten Federn 52, welche die Ringe 20, 24 vor der Belastung durch den abzudichtenden Druck in ihrer Lage halten. Zwischen die Federn 52 und die Ringe 20, 24 ist ein Druckring 53 eingelegt. Die gesamte Wellendichtung wird in dem Gehäuse 34 durch einen Sprengring 54 gehalten, der in einer Gehäusenut 56 sitzt.7 and 8 show further individual parts known per se in seals with divided metal rings. The support ring 50 serves as an abutment for a number of springs 52 distributed around the circumference, which hold the rings 20, 24 in their position before the load from the pressure to be sealed. A pressure ring 53 is inserted between the springs 52 and the rings 20, 24. The entire shaft seal is held in the housing 34 by a snap ring 54 which is seated in a housing groove 56.

Eine Drehung der Wellendichtung in dem Gehäuse 34 wird durch den Spreizring 60 verhindert, dessen Enden 61 und 62 (Fig. 9) nach innen umgebogen sind und in die Ringfeder 38 eingreifen. Ein Stift 64 ragt im Gehäuse 34 nach innen und dient als Anschlag für die Enden 61 und 62 des Spreizringes 60. Der Spreizring 60 kann auch an dem Tragering 50 befestigt sein oder mit ihm aus einem Stück bestehen.Rotation of the shaft seal in the housing 34 is caused by the expansion ring 60 prevents the ends 61 and 62 (Fig. 9) of which are bent inward and in the ring spring 38 engage. A pin 64 protrudes inwardly in the housing 34 and serves as a stop for the ends 61 and 62 of the expanding ring 60. The expanding ring 60 can also be attached to the support ring 50 or consist of one piece with it.

Bei der dargestellten Wellendichtung erfolgt die Dichtung gegenüber der Welle 70 somit durch die Innenfläche 28 des Dichtungsringes 20 und im Bereich der Teilfugen des Dichtungsringes 20 durch die örtlichen Dichtflächen 44 des Deckringes 24.In the case of the shaft seal shown, the seal is opposite of the shaft 70 thus through the inner surface 28 of the sealing ring 20 and in the area the butt joints of the sealing ring 20 through the local sealing surfaces 44 of the cover ring 24.

Die Abdichtung an der sich radial erstreckenden ringförmigen Berührungsfläche 68 zwischen den beiden Ringen 20, 24 wird durch den Axialschub begünstigt, der von dem abzudichtenden überdruck auf den Deckring 24 ausgeübt wird.The seal on the radially extending annular contact surface 68 between the two rings 20, 24 is favored by the axial thrust from the excess pressure to be sealed is exerted on the cover ring 24.

Aus Fig.4 ist zu ersehen, daß der beim überschieben über die Welle 70 aufgeweitete Deckring 24 durch seine Eigenfederung mit den drei Dichtflächen 44 an die Wellenoberfläche dichtend angepreßt wird. Dabei ist sein äußerer Durchmesser noch ein wenig geringer als der Außendurchmesser der Ringnut 22 im Dichtungsdng20, wenn dieser auf derselbenWelle sitzt, so daß sich der Dichtungsring 20 unter dem Einfiuß der Ringfeder 38 ohne Verschleiß und ungehindert vom Deckring 24 zusammenziehen kann, der seinen gleichmäßigen Abdichtungsdruck durch seine eigene Federkraft beibehält. Das Radialspiel zwischen den Ringen 20 und 24 ist jedoch so gering, daß es in den Fig. 4, 7 und 8 nicht dargestellt ist.From FIG. 4 it can be seen that the cover ring 24, which is expanded when it is pushed over the shaft 70, is pressed sealingly against the shaft surface by its own springiness with the three sealing surfaces 44. Its outer diameter is still a little smaller than the outer diameter of the annular groove 22 in the sealing ring 20 when it is seated on the same shaft, so that the sealing ring 20 can contract under the influence of the ring spring 38 without wear and unhindered by the cover ring 24, which has its even sealing pressure maintains by its own spring force. However, the radial play between the rings 20 and 24 is so small that it is not shown in FIGS.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Shaft seal with split, resiliently pressed metal rings, consisting of a sealing ring divided into segments, the joints of which are tangential to its bore and whose segments are pressed against the shaft to be sealed by an externally rotating spring ring, as well as a cover ring with against the tangential Joints of the sealing ring offset in the circumferential direction radial jointing, characterized in that the cover ring is a single slotted, self-tightening ring (24) which is arranged in an annular groove (22) on the high pressure side of the bore of the tangentially divided sealing ring (20) and on its Inner surface has recesses (40) , only in those areas (42) of the cover ring (24) contiguous surfaces (44) sealing against the shaft remain in which the cover ring (24) the inner ends (48) of the butt joints of the sealing ring ( 20) covered.

2. Shaft seal according to claim 1, characterized in that that when the seal rests on the shaft, the outer diameter of the annular groove (22) is larger than the outer diameter of the cover ring (24).

3. Shaft seal after Claim 1 or 2, characterized in that in the annular groove (22) one from the sealing ring (20) radially protruding guide pin (46) is provided, which in the slot (47) of the cover ring (24) engages and holds the cover ring (24) in one position, in which its sealing surfaces (44) the inner ends (48) of the joints of the sealing ring Cover (20). Considered publications: German Patent Specifications No. 554 051, 601442, 871237; U.S. Patent No. 2,649,315.