DD157929A1 - Wellenabdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung von rotierenden Wellen mit einem Balg als Dichtungsgehaeuseabdichtung zum Gleitring u. dem rotierenden Gegenring auf der Welle. Aufgabe ist eine automatisierte Montage u.die Ausbildung mit drehrichtungsunabhaengig wirkenden Mitteln zur Kuehlung und Spuelung des Gleitringes und des Dichtungsgehaeuseinnenraumes sowie dies unterstuetzenden Sicherungsmitteln, um eine hohe Laufleistung zu erreichen. In einer stationaeren Wellenabdichtung mit einem Balg besitzt die Stirnflaeche des Dichtungsgehaeuses eine in den Federinnendurchmesser hereingezogene Einbuchtung, die zu dem Abstuetzbund der Gleitringaufnahme einen Montageanschlag bildet. Die Stirnwand der Gleitringaufnahme und das Dichtungsgehaeuse sind im Umfang zwischen den Sicken bzw. den Nuten fuer die Verdrehsicherung des Gleitringes mit randoffenen Aussparungen versehen, die segmentfoermige axiale Spuelkanaele bis zur Bohrung des Dichtungssitzes bilden. An der Stirnseite jeder Sicke sind aus dem Dichtungsgehaeusemantel in den Dichtungsgehaeuseinnenraum gerichtete paarige Fanghaken angebogen, deren Stellung vor der Stirnwand der Gleitringaufnahme den Vorspannweg der Kegelstumpffeder eingrenzt. Die Erfindung ist fuer den Einsatz in Kraftfahrzeug-Kuehlmittelpumpen und Waschmaschinen vorgesehen.

Description

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Erfinder: 1266

Ing· Hubert Hauke Ausfertigungsdatum 20.12,1980

ing. Peter Ar« jh? £ j

Ing. Hans-Günter Bauer ·

Dipl.-Ing. Dieter Roehr Ing» Hartmut Leusenrink

a) Titel der Erfindung Wellenabdichtung

b) Anwendungsgebiet der ,Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung zum Abdichten von Medien und Stoffen an rotierenden Wellen in Kraftfahr~ . zeug-Kühlmittelpumpen und Waschmaschinen.

c) ,Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Abdichtung von Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen erfolgt mittels stationärer Gleitringdichtungen. So sind Gleitringdichtungen mit einem den Gleitring und das Dichtungsgehäuse verbindenden, aus elastischem Material bestehenden Balg bekannt. Gleitring, Feder, Balg und Dichtungsgehäuse stellen eine komplette Baueinheit dar. Die Verbindung der Bauteile Gleitring - Balg und Balg - Dichtungsgehäuse erfolgt vorwiegend durch Gummi-Metall-Klebeverbindungen und .durch Verspannen des Gummibalges mit dem Dichtungsgehäuse durch die radial um den Balg liegende Feder. Der Gleitring ist gegenüber dem Dichtungsgehäuse gegen Verdrehung gesichert,, wodurch der Balg im Einsatz nur vom Flüssigkeitsdruck belastet wird. Im nicht eingebauten Zustand kann sich der Balg durch die unter Vorspannung stehende Feder axial ausdehnen und unterliegt einer ständigen Zugbelastung. Die Verdrehsicherung des Gleitringes zum Dichtungsgehäuse läßt nur sehr geringe Toleranzen zwischen beiden Teilen zu, was sich auf die Kühlung und Spülung der Dichtung auswirkt. Sind jedoch den Federweg im unein-

gebauten Zustand begrenzende Sicherungsmittel zum Dichtungsgehäuse vor dem Gleitring angebracht, so behindern auch diese Sicherungsmittel im Einbauzustand die Kühlung und Spülung des Gleitringes und ergeben eine beruhigte Zone, die die Feststoffablagerung im Innenraum der Gleitringdichtung begünstigen. Ein weiterer Nachteil während des Montagevorganges besteht darin, daß keine axiale Begrenzung des Atmungsweges der Dichtung in Richtung des Blockmaßes der Kegelstumpffeder vorhanden ist· Dadurch kann es bei zu geringem Einbaumaß der Dichtung zur Überbeanspruchung des Balges-und zu Überlastungen für die Feder bis zur erhöhten Bruchgefahr kommen.

Bekannt sind rotierende Gleitringdichtungen, deren'Gleitring zur Welle mit einem Rundring abgedichtet sind. 'Diese Gleitringdichtungen besitzen in dem auf der Welle festklemmbaren zylindrischen Dichtungsgehäuse im Umfang zwischen den Mitnehmersicken für den Gleitring von der Stirnseite bis auf den Klemmring reichende Freifräsungen, die größte Beweglichkeit für den Gleitring gewähren und durch die dadurch entstandenen radialen Spülschlitze über einen Spüleffekt den Schmutzansatz im Bereich der Feder vermeiden sollen. Eine solche Dichtung läßt sich jedoch durch ihren konstruktiven Aufbau nicht zu einer stationären Gleitringdichtung umfunktionieren, da sich die Abdichtung des Gleitringes zum Dichtungsgehäuse auf Grund der bis auf den Klemmring reichenden Aussparungen nicht realisieren läßt und die Größe des Gleitringes zum Dichtungsgehäuse auf Grund der ' Mitnahme über die Sicken nur enge Spülschlitze zur Pumpengehäusebohrung zuließe* Außerdem ist der Gleitring nur mit seinen Hüten in die Sicken des Dichtungsgehäuses eingesteckt und besitzt keinerlei Sicherungsmittel gegen Herausfallen des Gleitringes im unmontierten Zustand,, Die Federwegbegrenzung ist dort durch das Anliegen eines Druckringes hinter dem GIeitring an den Sicken, die in das Innere des -Dichtungsgehäuses ragen, gewährleistet.

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d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Wellenabdichtung unter Verwendung eines elastischen Balges für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen zu schaffen» die eine sichere automatisierbare Montage, Wartungsfreiheit und· eine hohe Laufleistung ermöglichen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung ·

Unter Verwendung einer beim Zusammenbau der Gleitringdichtung die-Kegelstumpffeder schützenden Einrichtung sollen in einer stationär einsetzbaren Wellenabdichtung mit Balg und Verdrehsicherung des Gleitringes zum Dichtungsgehäusemantel unter Ausnutzung der vom Laufrad erzeugten Rotationsströmung drehrichtungsunabhängig wirkende, die optimale Kühlung und Spülung des Gleitringes und des Dichtungsgehäuse innenraumes gewährende Mittel vorgesehen werden und Sicherungsmittel zur axialen Federdruckentlastung für den Balg im uneingebauten Zustand und zur Verdrehsicherung die Kühlung und Spülung nicht behindern, sondern zusätzlich fördern.

Die Wellenabdichtung besteht aus der zum Dichtungsgehäuse über Hüten und Sicken verdrehgesicherten» über eine Kegelstumpffeder längsverschiebbaren axialbegrenzten Gleitringaufnahme mit dem Gleitring und dem gefalteten Balg. Der Balg ist am äußeren Einfaßrand zwischen dem Gleitring und der GIeitringaufnähme und am inneren Einfaßrand im zylindrischen Sitz der Stirnfläche des Dichtungsgehäuses mittels Bördelhülse eingefaßt. Der Balg ist an seinen axialen Abschnitten zwischen einem-Abstützbund an der Gleitringaufnahme und einer Zylinderschulter der Bördelhülse nach innen wie nach außen syst'emdruckgesichert. Erfindungsgemäß besitzt die Stirnfläche des Dichtungsgehäuses eine in den Federinnendurchmesser hereingezogene ring-. förmige Einbuchtung, die zu dem Abstützbund der Gleitring-

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aufnahme einen Montageanschlag bildet.

Die Stirnwand der Gleitringaufnahme und das Dichtungsgehäuse sind im Umfang zwischen den Nuten bzw. den Sicken mit randoffenen Aussparungen versehen» die somit segmentförmige axiale Spülkanäle zur Bohrung des Dichtungssitzes bilden. An der Stirnseite neben jeder Sicke sind aus dem Dichtungsgehäusemantel in den Dichtungsgehäuseinnenraum gerichtete paarige Fanghaken angebogen» deren Stellung vor der Stirnwand der GIeitringaufnähme den Vorspannweg der Kegelstumpffeder eingrenzt.

Bei der automatisierten Montage können die Kegelstumpffeder und der Balg nur soweit zusammengedrückt werden» bis die GIeitringaufnähme auf der ringförmigen Einbuchtung der Stirnwand des Dichtungsgehäuses aufliegt.Dadurch können weder beim Zusammenbau der Wellenabdichtung,-noch beim Einbau in zu enge' Einbauräume eine unzulässige Beanspruchung des Dichtungsgehäuses, des Balges oder die Bruchgefährdung der Kegelstumpffeder eintreten· Dies gewinnt besonders deshalb an Bedeutung» da das Dichtungsgehäuse durch die Forderung Optimale Durchströmungsquerschnitte für die Kühlung und Spülung einer stationären Wellenabdichtung bieten zu müssen veränderte Belastungsanforderungen und damit des Konstruktionsprinzips verlangt·

Die randoffenen Aussparungen im Dichtungsgehäuse bieten damit erstmals mehrere axiale Spülkanäle, die in ihrer radialen Ausdehnung segmentförmig den Bereich vom Gleitring bis zur Bohrung des Dichtungssitzes erfaßt. In Verbindung mit den randoffenen Aussparungen in der Stirnwand der GIeitringaufnähme und den an der Stirnseite jeder Sicke in den Dichtungsgehäuseinnenraum gerichtete paarige Fanghaken» die einen optimalen Durchströmquerschnitt für die Kühlung und Spülung sicherstellen, sind Kühl- und Spülöffnungen geschaffen, die .am'Gleitring partielle Erhitzungen und damit Verwerfungen des Gleitringes vermeiden«

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Die vom auf der Welle aufgeschrumpften Laufrad erzeugte Rotationsströmung setzt sich "bis in die Wellenabdichtung über die segmentförmigen axialen 'Spülkanäle fort· Sie machen den Dichtungsgehäuseinnenraum für die Flüssigkeitsströmung zugänglich. .Ein Teil der rotierenden Flüssigkeitsströmung wird in ihn hinein verwirbelt, indem eine Richtungsumlenkung von der stehengebliebenen Staukante des Dichtungsgehäuses sowie den Sicken und den Fanghaken bewirkt wird. Feststoffe finden daher keine Ruhe, sich in diesem Raum abzusetzen, der Schmutzansatz im Bereich der Feder wird vermieden.

b) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll am folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung im Schnitt

Fig. 2: eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Gleitringdichtung, aus der besonders die Aussparungen, Sicken und Fanghaken ersichtlich sind

Fig. 3: die Darstellung des Dichtungsgehäuses im Schnitt vor dem Zusammensetzen mit der Einbuchtung, den Sicken und den Fanghaken

Fig. 4: die GIeitringaufnähme mit dem Abstützbund und der Stirnwand mit Aussparungen im Schnitt und

Fig. 5: die in Fig. 4 dargestellte Gleitringaufnahme in der Draufsicht, aus der die Nuten und Aussparungen in der Stirnwand erkennbar sind

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Die Wellenabdichtung, deren Fig. 1 die Gesamtansicht und deren Fig. 2 bis 5 besondere Einzelheiten darstellen» Besteht aus einem GIeitring 13» der über den Balg 10 an seinem äußeren'Einfaßrand 11 mittels Preßverbindung dicht mit der GIeitringaufnähme 14 verbunden ist. Wie aus Fig. ersichtlich» besitzt die GIeitringaufnähme 14 am äußeren Durchmesser drei radienförmig eingebrachte Hüten 17» neben denen drei Aussparungen in die Stirnwand 16 ausgearbeitet sind. Dabei dienen die drei Nuten 17 zur Übertragung des auftretenden Drehmoments auf das Dichtungsgehäuse 1, bei welchem, aus Fig. 2 und 3 besonders erkennbar, drei von außen zur Mittelachse eingedrückte radienförmige Sicken 5 angebracht sind. Der elastische Balg 10 wird durch einen konischen Übergang im Durchmesser auf die Größe des inneren Einfaßrandes 12 reduziert, so daß eine zylindrische Aufnahme des inneren Einfaßrandes 12 in der Stirnfläche 2 vom Dichtungsgehäuse 1 möglich ist. Das Ende des Balges bildet mit einer umlaufenden zentrisch nach innen gerichteten Fläche die Begrenzung des inneren Einfaßrandes 12, welche an der auf gleiche Weise ausgebildeten Stirnfläche des Dichtungsgehäuses 1 anliegt. Durch eine Bördelhülse 7 wird dieser innere Einfaßrand 12 des Balges 10 mit dem Dichtungsgehäuse 1 fest verbördelt. An der'Bördelhülse 7 ist in Richtung des Gleitringes 13 eine Zylinderschulter angebracht, wodurch bei Flüssigkeit.sdruckbelastungen eine Abstützung des Balges 10 in zentrischer Richtung erreicht wird. Die Sicherung der elastischen Teile wie Kegelstumpffeder 9 und Balg 10 in Federrichtung erfolgt durch den an der GIeitringaufnähme 14 angebrachten Abstützbund 15» welcher an der Einbuchtung 3 der Stirnfläche 2 des Dichtungsgehäuses 1 anliegen kann. Sowohl im Dichtungsgehäuse 1 als auch in der Stirnwand 16 der Gleitringaufnahme sind segmentförmige axiale Spülkanäle 20 im Umfang zwischen den Sicken 5 und Nuten 17 von·randoffenen Aussparungen 4 gebildet, die vom Gleitring 13 bis zur Bohrung des Dichtungssitzes 21 reichen und eine Kühlung des Gleitringes und eine Spülung der Feder im Innenraum des Dichtungsge-

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1 bewirken. Die Kegelstumpffeder 9 ist im Dichtungsgehäuse 1 in der Stirnfläche 2 mit ihrem großen Windungs-"durchmesser von der Einbuchtung 3 eingefaßt und reicht mit ihrem kleinen'Windungsdurchmesser um den Abstützbund 15 auf die GIeitringaufnähme 14. Aus dem Mantel des Dichtungsgehäuses 1 an der Stirnseite jeder Sicke 5 sind in den Innenraum des Dichtungsgehäuses 1 gerichtete paarige Fanghaken 6 angebogen» an die die Stirnwand 16 der Gleitringaufnahme 14 im uneingebauten Zustand der Wellenabdichtung von der Kegelstumpffeder 9 belastet anliegt. Diese Fanghaken 6 bewirken im uneingebauten Zustand einen Schutz des Balges 10 vor den Vorspannkräften der Kegelstumpffeder 9 und gestatten gegenüber bisher verwendeten Sicherungselementen einen uneingeschränkten Durchströmquerschnitt bei. dieser stationären Wellenabdichtung. Wird die Wellenabdichtung in das Pumpengehäuse einer Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpe eingepreßt, dann drückt die Kegelstumpffeder 9 im vorgespannten Zustand den Gleitring 13 gegen den abgedichtet auf der drehenden Welle. 18 in einem LaufradZZbefestigten GegenringW.Durch den Abstützbund. 15 an der Gleitringaufnahme 14 und die Einbuchtung 3 der Stirnfläche 2 des Dichtungsgehäuses 1 ist eine axiale Abstützung in Federrichtung zur Vermeidung von Überbeanspruchung des Balgeslödurch zu kleine Einbaumaße möglich. Die konstruktive Ausführung der Gleitringaufnahme 14 und des Gleitringes 13 über die elastische Verbindung des Balges TO ermöglicht den wahlweisen Einsatz von verschiedenen Gleitwerkstof-" fen, z.B. technische Kohle, Sinterwerkstoffe und Plaste. Die Wellenabdichtung ermöglicht gegenüber bisher bekannten Lösungen eine wesentliche Verbesserung der Standzeit, universelle Verwendbarkeit sowie die wirtschaftliche Fertigung.

Die im Dichtungsraum der Pumpe auftretende Rotationsströmung erzeugt über die drei segmentförmigen axialen Spülkanäle 20 und die" drei Sicken 5 mit den Fanghaken 6 und der Staukante am Mantel des Dichtungsgehäuses T im Innenraum des D.ichtungsgehäuses 1 eine Richtungsumlenkung

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der Strömung und damit eine Verwirbelung, wodurch der Gleitring 13 gut gekühlt sowie-der Innenraum des Dichtungsgehäuses 1 mit der Kegelstumpffeder gespült wird, so daß es nicht zu Peststoffablagerungen kommt. Der erzielbare Spül- und Kühleffekt ist durch die Ausbildung der Wellenabdichtung von der Drehrichtung nicht abhängig.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch:

   Wellenabdichtung bestehend aus der zum Dichtungsgehäuse über Nuten und Sicken verdrehgesicherten, über eine Kegelstumpffeder längsverschiebbarenj axialbegrenzten Gleitringaufnähme mit dem Gleitring und dem gefalteten Balg, der am äußeren Einfaßrand zwischen dem Gleitring und der Gleitringaufnahme und am inneren Einfaßrand im zylindrischen Sitz der Stirnfläche des Dichtungsgehäuses mittels Bördelhülse eingefaßt ist, an seinen axialen Abschnitten zwischen einem Abstützbund' an der GIeitringaufnähme und einer Zylinderschulter der Bördelhülse 'nach innen wie nach außen systemdruckgesichert angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Stirnfläche (2) des Dichtungsgehäuses (1) eine in den Federinnendurchmesser hereingezogene ringförmige Einbuchtung (3) besitzt, die zum Abstützbund (15) der GIeitringaufnähme (14) einen Montageanschlag bildet, die Stirnwand (16) der GIeitringaufnähme (14) und das Dichtungsgehäuse (1) im Umfang zwischen den Sicken (5) mit randoffenen Aussparungen (4) versehen sind, die somit segmentförmige, axiale Spülkanäle (20) zur Bohrung des Dichtungssitzes (21) bilden, sowie aus dem Dichtungsgehäusemantel an der Stirnseite jeder Sicke' (5) in den Dichtungsgehäuse innenraum gerichtete paarige Fanghaken (6) angebogen sind.

   Hierzu., jfcjfeilen Zeichnungen-