-
Lippenringdichtung für Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Lippenringdichtung für Wellen mit einer nachgiebigen in radialer Richtung liegenden
Lippe, deren Dichtungsfläche die Form eines spitzwinkligen geraden Kegelstumpfes
hat.
-
Es ist bei derartigen Lippenringdichtungen bekannt, den größten Durchmesser
der Dichtungsfläche an der Kante der Lippe vorzusehen, die der abzudichtenden Flüssigkeit
abgewandt ist und eine die Lippenringdichtung umgebende Schlauchfeder zu verwenden,
die die Lippe in dauernder Anlage gegen die Welle hält.
-
Bei einer derartigen Ausbildung ergibt sich eine Verformung der Lippe
beim Umlauf der Welle, bei der die Lippe in Drehrichtung mitgenommen und verformt
wird. Dies ist die Folge der hohen Reibmomente zwischen der Lippe und der Welle.
Bei schnellaufenden Wellen kann ein Teil des öles verdampfen, wodurch die Reibmomente
zwischen Dichtungslippe und Welle noch vergrößert werden. In diesem Fall kann ein
Flattern der Lippe eintreten, d. h. eine so große Verformung der Lippe, daß
diese an einem Punkt kräftiger gegen die Welle anliegt, während sie an einem anderen
Punkt sich von dieser abhebt. Dies führt zu großen Leckagen und gegebenenfalls vollständigem
Umbrauchbarwerden der Dichtung.
-
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitieen. Die Erfindung
besteht darin, daß der größte Durchmesser der Dichtungsfläche an der Kante der Lippe
liegt, auf der sich die abzudichtende Flüssigkeit befindet, daß der halbe spitze
Winkel des Kegels im nicht zusammengedrückten Zustand der Dichtungsfläche zwischen
4 und 81 beträgt und daß auf die Lippe ein solcher Druck ausgeübt wird, daß
der Druck zwischen der Dichtungsfläche der Lippe und der Welle von einem vernachlässigbaren
Wert an der Kante des größten Durchmessers der Dichtungsfläche auf einen Höchstwert
an der Kante des kleinsten Durchmessers der Dichtungsfläche ansteigt. Diese Druckverteilung
sichert, daß bei laufender Welle zwischen dieser und der Dichtungsfläche des Dichtungsringes
ein Schmiermittelfilm erzeugt und aufrechterhalten wird. Der Schmiermittelfilm wird
durch Oberflächenspannung aufrechterhalten und hebt die LiDpe von der Welle gegen
die Kraft der Schlauchfeder frei ab.
-
Die Belastung der Lippenringdichtung durch die Schlauchfeder kann
bei der erfindungsgemäßen Ausführung relativ klein sein, da die Ausbildung der Lippenringdichtung
die Aufrechterhaltung eines Schmiermittelfilmes sichert, der bei laufender Welle
wesentliche Schmiermittelleckagen unterbindet. Hierdurch wird die Abnutzung zwischen
der Lippenringdichtung und der Welle beim Anlaufen der Welle wesentlich verringert
und eine Zerstörung oder ein Flattern der Lippenringdichtung infolge des Verzerrens
von Teilen der Lippe wesentlich verringert oder sogar beseitigt. Ferner wird der
Schmiermittelfilm schnell gebildet, so daß der Abrieb, sofern er überhaupt eintritt,
nur sehr gering ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise besteht
darin, daß ein Einlaufen der Dichtung nach dem ersten Einbau, bei dem die Lippenringdichtung
durch Reibung abgenutzt wird, nicht erforderlich ist, da die Lippenrinadichtun-
so dimensioniert und belastet wird, daß die Dichtung durch den Schmiermittelfilm
erfolgt. Es wird hierdurch eine gleichmäßige Dichtung über den Umfang erreicht und
verhindert, daß die Dichtung in kurzer Zeit unzuverlässig wird. Da im Bereich der
Kante größeren Durchmessers der Lippe praktisch kein Druck zwischen der Lippe und
der Welle besteht, kann das Schmiermittel zwischen die Lippe und die Welle selbst
dann fließen, wenn die Welle eine so gute Oberflächeneigenschaft hat, daß sie Schmiermittel
nicht ohne weiteres unter die Lippe mitnimmt. Diese Druckverhältnisse unterstützen
im übrigen die schnelle Bildung des Schmiermittelfilmes. Die keilförmige Gestalt
des Schmiermittelfilmes ist im übrigen gegen ein Aufbrechen weniger empfindlich,
da der abstützende Druck der Lippe an der Kante auftritt,
wo die
Lippe den geringsten Abstand von der Welle hat.
-
Vorteilhaft beträgt die Breite der Dichtungsfläche in Achsrichtung
gemessen zwischen 0,76 und 2,54 mm. Für dieses Merkmal wird nur im Zusammenhang
mit dem Hauptanspruch Schutz begehrt. Ferner ist es zweckmäßig, wenn in an sich
bekannter Weise eine die Schlauchfeder aufnehmende äußere Ringnut vorgesehen ist,
deren kleinster Durchmesser C
in einer Ebene mit der Kante der Dichtungsfläche
liegt, an der diese den kleinsten Durchmesser hat. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
einer Lippenringdichtung nach der Erfindung in einer Anordnung, die aus einer Welle
und der Lippenringdichtung besteht, dargestellt. In der Zeichnung ist F i
g. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Anordnung nach der Erfindung und
F i g. 2 ein vergrößerter Ausschnitt aus F i g. 1.
In F i
g. 1 ist eine Welle 12 in einem Gehäuse 14 durch e;ne Lippenringdichtungseinheit10
abgedichtet eordnet. Die Lippenringdichtungseinheit 10 beang C
steht
aus einer Lippenringdichtung 16 mit einer Lippe 18. Eine Dichtungsfläche
20 der Lippe 18 liegt leicht gegen die Welle 12 an, wenn diese stillsteht.
Die Dichtungsfläche 20 hat die Form eines Kegelstumpfes, dessen größter Durchmesser
an der Kante 17 der Lippe 18 liegt, neben der sich das abzudichtende
Schmiermittel 28 (s. F i g. 2) befindet. Der kleinste Durchmesser
der Dichtungsfläche 20 befindet sich an der gegenüberliegenden Kante 19 der
Dichtungslippe 18.
-
Die Lippenringdichtung 16 ist mit einem Gehäuse 22 verbunden,
das sich im Lagergehäuse 14 abstützt. Die Lippenringdichtung 16 hat am Außenumfang
eine Ringnut 26, in der eine Schlauchfeder 24 liegt. Der kleinste
Durchmesser dieser Ringnut 26 liegt in der gleichen Ebene wie die Kante
19 der Lippe 18, so daß die Schlauchfeder radiale Kräfte ausübt, die
durch die Kante der Dichtungsfläche 20 gerichtet sind, an der der Durchmesser der
Dichtungsfläche am kleinsten ist. Der Querschnitt der Ringnut 26 ist zum
Teil kreisförmig. Seitlich der Schlauchfeder ist die Ringnut 26 erweitert,
so daß die Schlauchfeder 24 frei in der Ringnut 26 anliegt und die von ihr
ausgeübten Kräfte genau ausgerichtet einwirken. Auf diese Weise wird eine unerwünschte
Belastung der Lippe 18 durch die Schlauchfeder 24 verhindert.
-
Die Gestalt der Ringnut 26 und ihre Lage in bezug zur Lippe
18 bedingen einen veränderlichen Druck zwischen der Lippe 18 und der
Welle 12 in axialer Richtung gesehen. Dieser Druck ändert sich von einem vernachlässigbar
kleinen Wert an der Kante 17
größten Durchmessers auf einen Höchstwert an
der Kante 19 kleinsten Durchmessers der Dichtungsfläche 20. Bei laufender
Welle 12 wird zwischen dieser und der Dichtungsfläche 20 der Lippenringdichtung
16 ein Schmiermittelfilm erzeugt und aufrechterhalten, der sowohl einen Abrieb
verhindert als auch eine Sperre gegen Leckage von Schmiermittel von der Kante
17
zur Kante 19 der Lippe 18 bildet.
-
Die Breite der Dichtungsfläche 20 der Lippe 18 in axialer Richtung
gemessen beträgt bei den meisten Anordnungen zwischen 0,76 und
1,52 mm. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann aber auch eine Breite
bis zu 2,54 mm verwendet werden. Die Neigung der Dichtun "asfläche20 zur Längsachse
der Welle beträgt zwischen 4 und 8'. Ein zu großer Neigungswinkel kann eine
zu hohe Belastung in der Ebene der Kante 19 der Lippe 18 bewirken,
wodurch der Schmiermittelfilm ungünstig beeinflußt würde.