DE2062320A1 - Wellendichtung - Google Patents

Description

Veil endi cht unp

Die Erfindung "bezieht sich auf eine hydrodynamische WeI-.: lendichtung mit angeformter Iiippe. ^:'""

Auf gab e hydrodynamischer Dichtungen ist, das iLusfliessen " von Öl zwischen einer Velle und dem Gehäuse zu verhindern, sogar dann, wenn die Welle selbst Mangel aufweist, die das Aus fli ess en von Öl unter der Dichtungslippe bed umlaufender Welle ermöglichen. Es gibt...zwei Arten hydrodynamischer Dichtungen: die eine Art wirkt in einer Eichtung tuid-arbeitet so lange, wip sich die Welle in der gleichen Bi chtuiig dreht;di e andere wirfct in zwei Hi chtungen und leitet_/ Öl von der Luftseite der Lippe zurück zu ihrer Ölseite,' gleichgültig, in welcher Eichtung sich die Welle dreht. _,.; ■

Kine mit Sorgfalt behandelte Welle dürfte keine Kratzer und andere Beschädigungen aufweisen, und wenn sie völlig kreisrund ist, kann die Wellendichtung sie einwandfrei abdichten. Weist jedoch die Welle einen tiefen -Kratzer · auf, so dass die Dichtungslippe aus Elastomer den

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nicht- ausfüllen kann, wenn sich die Welle relativ zur Lippe, dreht, wird die kleine öffnung von der Lippe nicht.abgedichtet. Unter statischen Abdichtungsbedingungen wird das nicht zu einer wesentlichen Undichtheit führen, und so lange di.e,.Welle " nicht umläuft, kann das öl zurückgehalten werden. Wenn 3ed0.cn die Welle .anfängt, sich zu drehen,: treten Kräfte auf, die das ul längs der Welle und unter die Dichtungslippe schleudern; das kann sich von -einer gewöhnlichen Ui-dichtheit unterscheiden, aber es führt zu. demselben Endergebnis, nämlich zu einem Verlust an Schmiermittel. Hydrodynamische Abdichtungen sollen so,beschaffen sein, dass dieses ui durch hydrodynamisches Einwirken zu der Ülseite der Lippe zurückgeführt wird.

Eine allgemein gebräuchliche hydrodynamische Abdichtung hat eine zugerichtete (trimmed) Lippe, bei der man die Lippenkante durch Abschneiden eines Teils des geformten Teiles, erhält, so dass sich eine scharfe Abdichtungskante ergibt. Bei, einer aa hergestellten Abdichtung sind die Riefen gewöhnlich an einer geneigten Fläche einer Wand an der Luftseite der Abdichtung angeformt, und das Zurichten (trimming) schafft eine geneigte Wand, die die Ölseite der Abdichtung sein soll. Das Zurichten erfolgt unter einem. Winkel, z. B. von 45° mit dem,,,, Ergebnis, dass sich die Riefen über, die Lippenkante hinaus^ jo erstrecken, da sie jenseits von ihr liegen. Auf diese Weise;j findet beim Vorhandensein einer unzureichenden radialen Kraft die Berührung der Dichtungslippe mit der Welle unter statisehen Bedingungen nur an dem vorderen Ende jeder Biefe statt, nicht jedoch mit der Lippenkante. In diesem fall sind viele Hohlräume vorhanden, durch die das Schmiermittel ausfIiessen _; kann. Wenn die radiale Kraft zu gross ist, führen Dichtungs- : abnutzung und Wellenabnutzung zu vorzeitigem Versagen. Hur bei I optimaler radialer Kraft verformen sich die Riefen genügend j stark und stellen so einen dauernden Kontakt mit einer sich daraus ergebenden Abdichtung dar, sowohl statisch als auch j dynamisch, und ohne ubennässige Abnutzung. Das Problem ist, | döss es söhawierig oder gar unmöglich ist, eine optimale rafale Kraft zu bekoffiften und zu erhalten.

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Eine andere bekannte hydro dynamische Abdichtung ist in der DT PS 1 998 343 erläutert. Diese Abdichtung hat eine angeformte Lippe, bei der der Zugangswinkel der Dichtung nahe der Beriihrungslippe in einem spitzeren Winkel zurückgeschnitten ist als der Rest der Zugangs fläche. Me Riefen vermischen sich mit diesem spitzeren Winkel und berühren infolgedessen die Welle nicht, wenn die Dichtung eingebaut wird. Die Lippenkante berührt die Welle um ihren ganzen Umfang herum, so dass die Dichtung statisch gewöhnlich nicht undicht ist. Die Dichtung ist Jedoch nicht hydrodynamisch, wenn sie neu ist. Erst nach einer gewissen Abnutzung werden die Riefen allmählich die Welle berühren; deshalb wird das hydrodynamische Einwirken verzögert und erst dann eintreten, wenn eine Dichtung mehrere hundert Stunden umgelaufen ist.

Die vorliegende Erfindung ist eine Sichtung mit einer angeformten Lippe, bei der die Riefen Flächen aufweisen, die im wesentlichen zylindrische Segmente mit dem gleichen Radius von der Wellenachse sind wie die Lippenkante, so dass beide, d. h. die Zugangsfläche zwischen den Riefen und die Lippenkante, die Welle gleichzeitig berühren, wenn die Abdichtung neu ist. Das ist auch dann der Fall, wenn sich die Dichtung i abnutzt. Die Erfindung verwendet auch doppelseitig gerichtete Dichtungen mit dreieckförmigen statt schraubenförmigen Riefen. !

I In den Zeichnung-en zeigt: j

Fig. 1 eine Endansicht einer hydrodynamischen Wellendichtung ;

nach der Erfindung; '

Fig. 2 eine vergrösserte Teilansicht in der Perspektive und im Schnitt eines Teiles der Dichtung der Fig. 1, ent- j

lang der.Linie 2-2 in Fig. 1; ■ · }

Fig.2A eine Ansicht des Berührungsmusters, das die Dichtung

der Fig. 2 mit der Welle herstellt; Fig. 3 eine weitere vergrösserte Ansicht im Schnitt entlang

der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2j

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Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 einer bekannten Dichtung mit zugerichteter Lippe nach dem Zurichten (trimming);

]?ig.5A eine Ansicht gleich der Fig. 2A des Berührungsmusters, das die Dichtung der Fig. 5 mit der Welle herstellt;

Fig. 6 eine Ansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 5> die Dichtung ist gedoch vor dem Zurichten gezeigt;

Fig. 7 eine Ansicht gleich der Fig. 2 einer anderen bekannten Dichtung mit einer angeformten Lippe;

Fig.TA- eine -Ansicht gleich der Fig. 2A des Berührungsmusters, das die Dichtung der Fig. 7 mit der Welle herstellt;

Fig. 8 eine Ansicht gleich Fig. 4- der in Fig. 7 gezeigten Dichtung;

Fig. 9 eine Ansicht im Aufriss und im Schnitt einer doppelseitig gerichteten Dichtung nach der Erfindung;

Fig.10 eine Teilansicht eines Teiles der Dichtung der Fig. 9; Fig.11 eine Ansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 9·

Eine vollständige Öldichtung gemäss der Erfindung kann einen verschiedenen Aufbau haben mit der grundsätzlichen Ähnlichkeit, die nur in der Ausbildung der Lippe in Erscheinung tritt. Z. B. zeigen die Fig. 1 und 3 eine Dichtung 15 mit einem starren Metallgehäuse 16, bestehend aus einer zylindrischen in eine Ausbohrung eingreifenden Fläche 17 und einem radialen Flansch 18. Am Innenumfang der Dichtung 15 entlang trägt das Gehäuse 16 einen Körper 20 aus Elastomer mit einer Lippe 21, die in diesem Fall angeformt ist. Sie hat eine geneigte Wand 22 auf der ölseite und einen geneigten Teil 23 auf der Luftseite der Lippe 21. Dadurch entsteht eine Lippenkante 24. Gegenüber dieser Lippenkante 24- liegt eine Rille 28, in der eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 29 angeordnet ist. Diese Feder ist nicht immer .notwendig, jedoch zweckmässig.

Bei dieser Ausführungsform sind an den geneigten Luftseitenwandteil 23 Riefen 30 angeformt, die aus dem Wandteil vorzugsweise um ungefähr 0,051 mm bis 0,152 mm herausragen. Die Riefen

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aind voneinander mit Abstand angeordnet, vorzugsweise gleichmässig zu dem nahesten geraden Grad bei ungefähr O ,.655 mm bis 1,905 mm von Spitze zu Spitze, und sie verlaufen zur Erzielung einer hydrodynamischen Wirkung winklig zu der Lippenkante 24; ! dieser Winkel beträgt z. B. 10° bis 45°, vorzugsweise 20°. : Wie die Fig.- 5 und 4 zeigen, ist ein Fussteil 51 jeder Riefe 30 ein kurzes zylindrisches Fläch ens egm ent mit dem gleichen Radius wie die Lippenkante 24. Da diese !Hisse 51 bei eingebauter Dichtung 15 genau denselben radialen Abstand von der Hitte der Welle wie die Lippe-haben, ist der Abstand der Lippe 21 von der Welle gleich dem Abstand der Riefenfüsse 51 ^ν011 der Lippenkante 24, die im wesentlichen gleich sind. Beachtenswert 'ist das Berührungsmuster, das die Dichtung mit der Welle bildet, gezeigt in Fig. 2A. Deshalb dichtet die Dichtung 15 statisch , und dynamisch ab und leitet das öl zu der Ölseite der Lippenkante 24 zurück, χιenn das Öl über sie hinaus und zwischen zwei ' aufeinanderfolgende Riefen 30 fliessen sollte. Die hydrodynamische Wirkung ist bereits bekannt und braucht hier im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Die hervorragende Eigenschaft ist die, dass die Dichtung 15 sowohl eine statische als auch eine hydrodynamische Abdichtung bewirkt, gleichgültig, ob sie neu oder abgenutzt ist.

Im Gegensatz hierzu sind in den !Fig. 5 "bis 8 zwei bekannte Dichtungen dargestellt, an Hand derer der Erfindungsgedanke noch klarer herausgestellt werden soll. Bei einer Dichtung (Fig. 5 uikL 6) ragen angeformte Riefen 41 aus einer geneigten ι Fläche 42 heraus. Die Fläche 42 trifft auf eine zugerichtete Fläche 45 und bildet so eine Lippenkante 44;.die Riefen 41 erstrecken sich Jedoch zu Kanten 45 hin über die Lippenkante 44 hinaus. Dies ist unvermeidlich, weil niemand genau weiss, wo die Schnittlinie (trim) sein wird. Die in Fig. 6 gezeigte Schnittlinie 46 kreuzt den geneigten Teil 42 und bestimmt so die Lippenkante 44; aber an jeder Riefe 41 erstreckt sich die Lippenkante etwas über die Riefe hinaus und näher zur Welle hin. Wenn nicht eine genügend grosse radiale Kraft durch die

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ringförmige Schraubenfeder aufgebracht werden kann, wenn sie in einem statischen Zustand ist, liegt die Dichtung 40 nicht auf der Welle auf, und sie kann undicht werden; siehe das Berührungsmuster gemäss Fig. 5A, das die Unterbrechungen zeigt." Bei sich abnutzenden Riefen 4-1 wird die Dichtung 40 schliesslich sowohl statisch als auch dynamisch abdichten. Fraglich ist nur, ob man sich darauf verlassen kann, dass sie statisch abdichtet, wenn sie neu ist.

In I¹Ig. 7 und 8 ist eine ähnliche bekannte Dichtung ^O mit einer angeformten Lippe gezeigt. Dort treffen die .Riefen 51 scharf auf eine Lippenkante 54- und ragen an allen Punkten radial aus ihr heraus. Deshalb wird, bis sich die Dichtungslippenkante 54· im Gebrauch allmählich abnutzt, keine hydrodynamische Wirkung auftreten, siehe das Wellendientungs-Berührungsmuster in Hg. 7A. Die hydrodynamische Wirkungentwickelt sich, wenn die Dichtung abgenutzt ist, aber der Hauptpunkt ist hierbei, dass bei einer neuen Dichtung sich eine solche Wirkung nicht einstellt.

Der Gegensatz zwischen der Wirkung der Dichtung gemäss den Fig. 1 bis 4 der Erfindung und den beiden bekannten Dichtungen gemäss den Fig. 5 his 8 zeigt sich deutlich bei einem Vergleich der Fig. 2A, ^A und ¹PA.

Die Fig. 9 his 11 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer doppelseitig gerichteten Dichtung 60, bei der drei eckige Teile 61 angeformt sind und aus der Luftseite der Lippenwand 62 hervorragen. Diese dreieckigen Teile haben ebenfalls ein Bodenkissen 63, das genau den gleichen radialen Abstand von der Welle hat wie die Lippenkante 64, so dass wiederum die hydrodynamische Wirkung von Anfang an stattfindet; es ist aber auch eine statische Abdichtung von Anfang an vorhanden. In der einen Drehrichtung der Welle wird die hydrodynamische Wirkung durch die Seiten 65 der Dreiecke erreicht und in der anderen Drehrichtung durch die Seiten 66 der Drei-

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ecke, "beide im Zusammenwirken mit den dreieckigen Rillen 67, die zwischen den Dreiecken 61 liegen und diesen gegenüber umgekehrt sind. .

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Claims (1)

1. - 8 Ansprüche

   fi» Radiale Wellendichtung der hydrodynamischen Art mit angeformter Lippe, "bestehend aus einer ringförmigen Lippe mit einer im allgemeinen Kegelstumpf ähnlichen Luftseitenwand und einer im allgemeinen Kegelstumpf ähnlichen Ölseitenwand, die zu einer kreisförmigen Lippenkante konvergieren, einer Vielzahl von angeformten Riefen, die .einen Teil der Luft sei tenwand "bilden und daraus nach aussen hervorragen und sich winklig zu der Lippenkante erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen (JO; 61) an der Lippenkante (24} 64) in einem zylindrischen Segment (J1) enden, das, wenn es angeformt ist, auf demselben Radius von der Achse der Dichtung (20) entfernt liegt wie die Lippenkante (24; 64).

   2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen (JO) schraubenförmige Segmente sind.

   Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen (61) aus im allgemeinen dreieckigen Kissen (6J) bestehen, die ihre Scheitelpunkte an der Lippenkante haben und den gleichen Radius wie die Wellenachse'haben.

   Dichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kissen (63) zwei andere dreieckige Kissen (65? 66) längs einer von der Lippe entfernt liegenden Linie berührt, so dass zwischen benachbarten Kissen umgekehrte dreieckige Rillen (67) entstehen. ι

   j Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die j Riefen (JO) in einem Winkel von ungefähr 10° bis 45° auf ! die Lippe (24) treffen. . J

   Riefen in einem Winkel von ungefähr 20° auf die Lippe

   6. Dichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen i
   treffen.

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   7· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hi.efen (30) mit Abstand angeordnet sind und von Spitze, zu Spitze ungefähr 0,635 ^ ^is 1 ?9O5ma voneinander entfernt sind. ■■'■■.-.

   8. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- dass die Hiefenhöhe über d ei¹ Luft seit enwand ungefähr 0,051 mm "bis U,152 mm beträgt. .

   Der Pateiitam^alt

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