CH369329A - Durch Zentrifugalkraft gesteuerte Dichtung - Google Patents

Description

  Durch     Zentrifugalkraft    gesteuerte Dichtung    Bis anhin war es üblich, verschiedene     Formen     von     Labyrinthdichtungen    und kontaktlosen Dichtun  gen für die Lager von schnellaufenden Maschinen zu  verwenden, bei welchen Kontaktdichtungen wegen  der bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten erzeugten  Wärme nicht     zur    Anwendung gelangen können. Die  Dichtungsfähigkeit der bisher benutzten     Dichtungen     war gut, wenn die Maschine, in welcher sie montiert  waren, mit hoher Drehzahl lief; sie war aber un  genügend, wenn die Maschine     stillstand    oder im  Anlaufen     begriffen    war.

   Durch den bei hohen Dreh  zahlen erzeugten     Pumpeffekt    wird in den Lager  gehäusen ein gewisser Unterdruck erzeugt. Wenn die  Drehzahl     zurückgeht,    nimmt auch der     Pumpeffekt    ab  und Luft, welche für das Lager schädliche Feuchtig  keit und Staubteilchen enthält, dringt ins Lager ein.  Dies geschieht auch, und zwar in noch stärkerem  Masse, wenn ein stillstehendes Lager sich von der  Betriebstemperatur abkühlt.

   Eine verbesserte Form  der obenerwähnten allgemeinen Form ist die durch       Zentrifugalkraft    gesteuerte     Dichtung,    welche beispiels  weise eine leicht     kuppenförmige,    elastische Scheibe  besitzen kann, deren äusserer Rand eine zur Rota  tionsachse senkrechte Fläche berührt, wenn die  Maschine stillsteht oder langsam läuft. Bei hoher  Drehzahl wird die Scheibe infolge der     Flichkraft    flach,  so dass sich ihr Rand von der genannten Fläche  abhebt. Die     Dichtungsfähigkeit    einer solchen Scheibe  hängt vom Berührungsdruck ab, welcher mit zuneh  mender Abnützung abnimmt, wodurch auch die  Dichtungsfähigkeit     vermindert    wird.  



  Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaf  fung einer durch Zentrifugalkraft gesteuerten  Dichtung zwischen einem stillstehenden     Teil.    und  einem relativ dazu drehenden Teil. Sie besitzt die  meisten Vorzüge der     bekannten,    durch Zentrifugal-    kraft gesteuerten Dichtungen,     vermeidet    aber deren  oben erwähnten Nachteile.  



  In der beiliegenden     Zeichnung        sind    drei     Aus-          führungsformen    des     Erfindungsgegenstandes    beispiels  weise dargestellt; es zeigt:

         Fig.    l eine Dichtung mit einem auf dem einen  Ende einer     Schleifscheibenwelle        montierte    Dichtungs  teil, wobei der obere Teil der Figur die montierte  Dichtung und der untere Teil die Dichtung während  der Montage     darstellt,          Fig.    2     eine    Dichtung     mit    einem auf     einer    Welle  montierte     Dichtungsteil,    welcher gegen     eine    von der  Welle durchdrungene Wand abdichtet,       Fig.    3 teilweise eine Dichtung,

   welche     mit    einer       Schmiereinrichtung        kombiniert    ist.  



       Fig.    3a in     vergrössertem    Massstab     einen    Ausschnitt  der in     Fig.    3 gezeigten Dichtung.  



  In     Fig.    1 bezeichnet 1 das stillstehende Lager  gehäuse einer     Schleifscheibenwelle    2, welche in einem       hochschulterigen        Kugellager    3 dreht. Das     Kugellager     wird durch einen Deckel 4 ,festgehalten, dessen innerer  Teil 5     eine    ebene,     vorzugsweise        geschliffene    oder       polierte    äussere Fläche 6 aufweist.

   Ein O-Ring 7 ist  unter seiner eigenen Spannung auf     eine    konische       Fläche    8 gebracht, welche     eine    der Wände einer im,,  mit der Welle 2 sich d'rehend'en     Dichtungsring    9       befindlichen        Rille    10 bildet, die zur Rotationsachse  dieses Ringes 9 zentrisch ist.

   Die     Axialkomponente     der von der konischen     Wand    auf den     Ring    7 aus  geübten Gegenkraft drückt diesen mit einem durch  die     Ringspannung    und die     Konizität    der konischen       Wand    gegebenen Druck gegen die     Fläche    6, die       vorzugsweise    senkrecht zur Rotationsachse des     Ringes     9 steht. Um die Montage der Dichtung zu erleichtern,  ist     ein    Ring 11 auf dem Lagerzapfen 12 der Welle  zwischen dem Innenring des     Kugellagers    3. und dem      Dichtungsring 9 vorhanden.

   Wenn die     Dichtung    mon  tiert wird, wird der O-Ring, wie in der unteren Hälfte  der     Fig.    1 gezeigt, auf den Ring 11 gebracht, dessen  zylindrische Aussenfläche den gleichen Durchmesser  aufweist wie die innere dem Lager 3 zugewandte  Kante der konischen Fläche 8, worauf der     Dichtungs-          ring    9     in        seine    Arbeitsstellung verschoben wird. Da  durch wird der O-Ring auf die konische Fläche 8  gepresst und liegt wie oben beschrieben, auf der  Fläche 6 auf, wodurch die Abdichtung erzeugt wird.  In dieser Stellung befindet sich der O-Ring, wenn die  Welle stillsteht oder nur langsam rotiert.

   Sobald die  Drehzahl     einen    gewissen Wert erreicht, hebt die auf  den O-Ring wirkende Fliehkraft die durch die Ring  spannung auf die konische Fläche 8 wirksame Kraft  auf, der O-Ring dehnt sich aus und     gelangt    mit der  äusseren konischen Fläche 13 der Rille 10 in Berüh  rung.     Daraufhin    wird bei     weiterer    Erhöhung der  Drehzahl der O-Ring durch die konische Fläche 13,  von der Fläche 6 abgehoben, so dass jegliche     Gleit-          berührung    aufhört und die Dichtung wie     eine    kontakt  lose Dichtung arbeitet.

   Die Dichtung ist also bei       Stillstand    oder bei niedrigen     Drehzahlen    eine Kon  taktdichtung und bei höheren Drehzahlen eine kon  taktlose     Dichtung    und besitzt die Vorteile beider  Typen, aber nicht deren     Nachteile.    Die koaxialen  Kegelflächen 8 und 13 sind vorzugsweise parallel  zueinander.  



  In     Fig.    2 bezeichnet 21 eine Welle und 22 eine  von der Welle durchdrungene Wand. Ein Ring 23,  vorzugsweise aus     Metall,    ist auf der Welle 21 durch  einen     zusammengedrückten    O-Ring 24 befestigt. Der  Ring 23 enthält     eine        Rille    25, welche gleiches Profil  hat wie die Rille 10 in     Fig.    1 und dieser entspricht.

    Ein     O-Ring    27, welcher auf der inneren konischen  Fläche 26 der Rille 25 aufliegt, wird am Abrutschen  oder     Abrollen    durch eine in entgegengesetzter Rich  tung geneigte     kegelige    oder kegelähnliche Fläche 28       gehindert.    Diese Dichtung arbeitet     gleich    wie die  jenige nach     Fig.    1.  



  Der Unterschied der Ausführungsform gemäss       Fig.    3 gegenüber derjenigen nach     Fig.    1 besteht im       wesentlichen    darin, dass die Ausführungsform gemäss       Fig.    3 mit einer     Schmiereinrichtung    mit Mitteln 31       kombiniert    ist, die das Einführen eines Schmierfettes  in das Lager erlauben. Ein Führungsring 33 zwingt  das Fett, in das Lager einzutreten, wobei     überflüssiges     oder verbrauchtes Fett aus dem Lager     in    einen  ringförmigen Raum (Spalt) 32 gepresst wird. Dieses  Fett, welches die Dichtungseinrichtung durch einen  Spalt 35 verlässt, schiebt den O -Ring 34 beiseite.

   Um  zu     verhindern,    dass     Schmierfett,    das sich in der     Rille     38 angesammelt hat, die     Bewegungsfreiheit    des  O-Ringes 31 beeinträchtigt, wodurch sein Abheben  von der Kontaktfläche     verhindert    werden könnte,  befindet sich eine     Öffnung,    vorzugsweise ein gebohrtes  Loch 37, zwischen dem hinteren Teil der Rille und  der freien Atmosphäre.

   Damit der O-Ring bei der  Montage nicht von der     Fläche    36 abrutscht, ist die    Öffnung der Rille leicht verengt, so dass der     O-Ring     leicht zusammengedrückt werden muss, damit er in  die Rille eingeführt werden kann; wie in     Fig.3a     gezeigt.  



  Mit durch Zentrifugalkraft gesteuerten Dichtungen  der beschriebenen Art ausgeführte Versuche haben  ergeben, dass die konische Fläche 10 bis 20  zu der       Wellenachse    geneigt sein muss, und dass eine gewisse  axiale Bewegung zwischen der konischen Fläche und  der zur Wellenachse senkrecht stehenden Kontakt  fläche sogar beim Lauf zulässig ist, da dies den  Dichtungsdruck nicht wesentlich ändert und die  Wirksamkeit der Dichtung nicht herabsetzt.  



  Einen weiteren Vorteil der beschriebenen Dich  tungen bildet die Tatsache, dass die Abdichtungs  fläche (6 in     Fig.    1) in die Nähe der Rotationsachse  gelegt werden kann, so dass die Umfangsgeschwindig  keit und das Moment der Reibungskräfte relativ klein  sind.  



  Damit die Dichtung bei Verwendung von Öl  oder einem ähnlichen Schmiermittel     zufriedenstel'lend     arbeitet, sollte der Abstand zwischen den konischen       Rillenwänden    15 bis     2011l9    grösser sein als der Quer  schnittsdurchmesser des     O-Ringes.     



  In der Ausführungsform gemäss     Fig.    2 kann der  Metallring 23 durch einen Ring aus plastischem oder  elastischem Material, wie z. B. Gummi, ersetzt wer  den, in welchem Fall die Herstellung des Ringes billig  und seine Montage einfach ohne weitere Befestigungs  mittel möglich ist, sofern der Durchmesser des Ringes  so gewählt wird, dass dieser durch seine eigene Span  nung auf der Welle festgehalten wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Durch Zentrifugalkraft gesteuerte Dichtung zwi schen einem stillstehenden und einem relativ dazu drehenden Teil, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem rotierenden Teil (9 bzw. 23) eine ringförmige Rille (10, 25, 38) gebildet ist, welche zu der Rota tionsachse dieses rotierenden Teils zentrisch ist und koaxiale konische Seitenwände aufweist, dass ein elastischer O-Ring (7, 27, 34) unter Spannung auf die innere konische Wand (8, 26, 36) aufgeschoben ist, wodurch der O-Ring in Berührung mit einer Oberfläche (6) des stillstehenden Teiles (4 bzw. 22) gedrückt wird, das Ganze derart, dass unter dem Einfluss der Fliehkraft der O-Ring bei einer gewissen Drehzahl sich ausweitet, die äussere konische Wand (13) berührt und dann von der genannten Oberfläche (6) abgehoben wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Dichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, @dass die Weite der Öffnung der ring förmigen Rille etwas kleiner ist als der Querschnitts durchmesser des O-Ringes. 2. Dichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Ende der konischen Innenwand der Rille an eine zylindrische oder eine sich in entgegengesetzter Richtung verjüngende min destens annähernd konische Fläche anschliesst. 3. Dichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rillenboden (31) eine oder mehrere Öffnungen (37) ins Freie aufweist. 4. Dichtung nach Unteransprüchen 1 und 3.

   5. Dichtung nach Unteransprüchen 2 und 3.