DE10046798A1 - Dichtungsanordnung mit Wellendichtringen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Wellendichtring, der an einer Gegenlauffläche am Gehäuse oder an einer Welle anliegt und einen Innenraum von einem Außenraum, insbesondere der Umgebung, trennt. Es wird vorgeschlagen, daß zwischen Außenraum und Innenraum ein Druckgefälle in Richtung auf den Innenraum erzeugbar ist. Es wird eine Sperrwirkung erzielt, die ein Austreten von Schmiermittel zuverlässig verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Wellendichtring, der an einer Gegenlauffläche eines Gehäuses oder einer Welle dichtend anliegt und einen Innenraum von einem Außenraum trennt.

Es ist allgemein bekannt, bei Getrieben oder anderen Lagerstellen an den Wellenaustritten Wellendichtringe vorzusehen, die mit wenigstens einer Dichtlippe an einer Gegenlauffläche der Welle oder des Gehäuses anliegen. Häufig werden Radialwellendichtringe eingesetzt, deren Dichtlippe die Welle vom Gehäuse radial abdichtet. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf solche Dichtringe, deren Dichtlippe anders ausgerichtet ist und beispielsweise axial abdichtet. Durch solche Dichtungen wird erreicht, daß der Innenraum von dem Außenraum abgeschirmt wird. Das in dem Innenraum befindliche Schmiermittel wird zurückgehalten, während durch besondere Staublippen ein Eindringen von Schmutz in das Getriebe verhindert wird.

Insbesondere bei schnellaufenden Wellen und bei relativ dünnflüssigen Schmiermitteln, wie Öle, hat sich gezeigt, daß dennoch Leckagen auftreten, selbst wenn der Wellendichtring eine Förderrichtung des Schmiermittels zurück in den Innenraum bewirkt. Die Leckage ist teilweise versucht worden zu verhindern, indem der Druck der Dichtlippe auf die Gegenlauffläche erhöht worden ist. Dies bewirkt jedoch eine höhere Verlustleistung und einen erhöhten Verschleiß sowohl des Wellendichtrings als auch der Gegenlaufläche im Dichtungsbereich. Auch hat sich gezeigt, daß eine Anordnung von mehreren Dichtringen in Serie alleine nicht zu dem gewünschten Erfolg führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine bessere Abdichtung gegen Schmiermittelaustritt aus dem Innenraum erreicht wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen Außenraum und Innenraum ein Druckgefälle in Richtung auf den Innenraum erzeugbar ist. Das Druckgefälle zum Innenraum hin unterstützt die Dichtwirkung des Wellendichtrings, so daß das Schmiermittel nicht mehr nach außen austreten kann. Es existiert zudem eine Förderwirkung in Richtung auf den Innenraum. Der höhere Druck auf der Außenseite vermindert den Anpreßdruck der Dichtlippe, die sich in der üblichen Einbaulage an die Bodenseite des Wellendichtrings nach innen weisend anschließt. Diese Entlastung der Dichtlippe bewirkt eine geringere Verlustleistung und einen geringeren Verschleiß.

In einer ersten Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß der Innenraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist, so daß dort ein geringerer Druck herrscht als im Außenraum. Der Innenraum kann ein Getriebegehäuse oder eine Lagergehäuse sein, das mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Aufgrund der verstärkten Förderwirkung in den Innenraum ist jedoch das Vorsehen eines separaten Staubschutzes hier besonders zweckmäßig. Ein Staubschutz kann insbesondere bei dieser Ausführungsform dadurch erreicht werden, daß zum Außenraum hin hinter dem Wellendichtring wenigstens ein zum Außenraum offener Ringraum vorhanden ist, der mit Spülgas beaufschlagbar ist. Dieser Ringraum schließt sich demnach an die Bodenseite des Dichtrings an und kann durch eine berührungslose Dichtung zum Außenraum hin begrenzt werden. Das Spülgas, das in diesen Ringraum geführt wird, tritt kontinuierlich durch den Spalt der berührungslosen Dichtung hinaus und verhindert somit ein Eindringen von Schmutz. Das Spülgas kann beispielsweise gefilterte Umgebungsluft, wie Druckluft, sein, die in der Regel zur Verfügung steht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens zwei Wellendichtringe hintereinander angeordnet sind und zwischen sich einen Ringraum begrenzen, der mit Überdruck beaufschlagbar ist. Durch den höheren Druck im Ringraum wird einerseits ein Austreten des Schmiermittels aus dem Innenraum in den Ringraum verhindert. Der Ringraum entspricht hier dem Außenraum der ersten Ausführungsform, und das Druckgefälle wird nach wie vor über den an den Innenraum angrenzenden Wellendichtring zum Innenraum hin erzeugt. Andererseits herrscht im Ringraum auch ein höherer Druck gegenüber dem Außenraum, insbesondere der Umgebung, so daß ein Eindringen von Staub oder Schmutz wirksam verhindert werden kann. Auf eine separate Staubdichtung kann daher verzichtet werden.

Das Erzeugen des Überdrucks in dem Ringraum ist mit einfachen Mitteln möglich, da eine Überdruckquelle, insbesondere eine Luftdruckquelle, in der Regel zur Verfügung steht. Zudem ist nur ein geringes Volumen, nämlich das des Ringraumes zwischen den Dichtringen, mit Überdruck zu beaufschlagen. Auch sind Druckbegrenzer oder Druckregelventile ohne weiteres erhältlich, die den Druck auf dem gewünschten Wert halten.

Es ist zweckmäßig, wenn die Bodenseiten der Wellendichtringe dem Ringraum zugewandt sind. Dadurch wird erreicht, daß die solchen Dichtringen innewohnende Förderwirkung in die dem Boden abgewandte Richtung eine Förderung des Schmiermittels aus dem Ringraum in den Innenraum hinein und eine Förderung von Schmutz aus den Ringraum in den Außenraum bewirkt. In dem Ringraum können sich daher weder Schmiermittel noch Schmutz ansammeln.

Auch werden bei einer solchen Anordnung durch den höheren Druck im Ringraum die Dichtlippen beider Wellendichtringe entlastet. Ein optimierter Anpreßdruck bei minimierten Verlusten kann somit erreicht werden.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die Wellendichtringe in einem gemeinsamen Einsatz angeordnet sind, der koaxial zur Welle zentrierbar an der Lagerstelle montiert ist. Dadurch kann die Montage insbesondere des innenliegenden Dichtrings erleichtert werden. Der Einsatz kann mit Kanälen versehen sein, die einerseits in den Ringraum münden und andererseits an eine Druckquelle anschließbar sind. Bei der Verwendung von Radialwellendichtringen kann es zweckmäßig sein, wenn der Einsatz mit den Wellendichtringen axial verschiebbar in dem Gehäuse angeordnet ist. Die gesamte Dichtungsanorndung kann nach einem merkbaren Verschleiß der Welle an dem Berühungsumfang axial verschoben werden, um an einer anderen Stelle der Welle zum Anliegen zu kommen. Damit kann die Lebensdauer der Welle und somit beispielsweise des Getriebes erhöht werden.

Vorzugsweise wird der Überdruck durch ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, erzeugt. Die Druckdifferenz kann beispielsweise 0,10 bis 0,60 bar, insbesondere 0,20 bis 0,50 bar, betragen. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch die gewünschte Sperrwirkung durch die Druckdifferenz erzeugt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Schnitt durch eine Lagerstelle mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung zeigt.

In der Zeichnung ist ein Wellenende 11 ersichtlich, das aus einem nicht näher gezeigten Gehäuse 12 beispielsweise eines Getriebes herausragt. Im Innenraum 13 ist die Welle durch wenigstens ein Lager 14 axial und radial gelagert. Es ist ein Lagerdeckel 16 vorgesehen, der die Aufnahmebohrung 15 für das Lager 14 verschließt. Bei einem nicht gezeigten Festlager dient ein solcher Lagerdeckel auch als axiale Verspannung des Lagers mit dem Gehäuse.

Der Lagerdeckel 16 weist ferner eine Durchbrechung für das Wellenende 11 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dieser Durchbrechung eine Dichtungsanordnung mit zwei auf der Welle hintereinander liegenden Radialwellendichtringen 17, 18 vorgesehen. Hierdurch wird ein Austreten von Schmiermittel aus dem Innenraum 13 des Gehäuses nach außen verhindert.

Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellendichtringe in einem ringförmigen Einsatz 19 montiert sind, der zentriert und koaxial zur Welle im Lagerdeckel 16 gehalten ist. Die Wellendichtringe 17, 18 sind mit ihren Bodenseiten 25 zugekehrt und mit Abstand zueinander montiert. Dadurch wird ein Ringraum 20 zwischen den Wellendichtringen begrenzt. Es ist wenigstens eine radiale Bohrung 21 im Einsatz 19 vorhanden, die über eine Bohrung 22 im Lagerdeckel mit einer nicht gezeigten Luftdruckquelle verbindbar ist. Dadurch kann der Ringraum 20 mit Überdruck beaufschlagt werden.

Der Ringraum 20 dient als Sperre zwischen dem Innenraum 13 des Gehäuses und der Umgebung 23. Durch den Überdruck mit einem Druckgefälle sowohl zum Innenraum als auch zur Umgebung oder eines sich daran anschließenden Raumes wird erreicht, daß Schmiermittel nicht aus dem Innenraum in den Ringraum 20 gelangen kann. Auch kann kein Schmutz aus der Umgebung 23 in den Ringraum gelangen. Aufgrund der Förderwirkung der Wellendichtringe in der gezeigten Einbaulage stets vom Ringraum weg, kann sich im Ringraum weder Schmutz noch Schmiermittel ansammeln.

Es kann ein Ringkanal 24 auf der Außenseite des Einsatzes 19 vorhanden sein, so daß der Ringraum 20 unabhängig von der Winkellage des Einsatzes zur Bohrung 22 im Lagerdeckel über die Bohrung 22 mit Überdruck beaufschlagbar ist. Auch kann ein Druckregelventil vorgesehen werden, um einen konstanten Überdruck im Ringraum zu erzeugen. Es hat sich gezeigt, daß mit einer Druckdifferenz zwischen 0,2 und 0,5 bar eine gute Sperrwirkung erzielt wird. Auch führt dies zu einer Entlastung beider Dichtlippen 26 der Wellendichtringe, so daß zum einen der Verschleiß der Dichtung und der Welle und zum anderen die Verlustleistung reduziert werden können.

Grundsätzlich ist es möglich, die Wellendichtringe auch unmittelbar im Lagerdeckel zu montieren und den Lagerdeckel entsprechend zu bearbeiten. Die Verwendung eines Einsatzes erlaubt jedoch auch eine axiale Verschiebung desselben. Dann kann bei einem Verschleiß der Welle im Berührungsbereich die gesamte Dichtungsanordnung auf eine andere Stelle der Welle geschoben werden, wodurch die Lebensdauer der Welle und somit des Getriebes erhöht werden kann.

Vorstehend ist anhand des Ausführungsbeispiels eine Dichtungsanordnung mit Radialwellendichtringen beschrieben worden. Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Wellendichtringe einzusetzen. Ferner ist es möglich, den Innenraum 13 mit Unterdruck zu beaufschlagen, um über dem inneren Wellendichtring 18 ein Druckgefälle vom Außenraum 23 zum Innenraum zu erzeugen. Die Dichtung 17 könnte somit entfallen oder als Staubschutz ausgebildet sein. Die Dichtung 17 kann bei dieser Ausführungsform auch eine berührungslose Dichtung sein, so daß der Ringraum 20 zum Außenraum 23 hin offen ist. Es kann ein Spülgas, insbesondere gefilterte Umgebungsluft, eingeführt werden, die ein Eindringen von Schmutz verhindert.

Claims (14)

1. Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Wellendichtring, der an einer Gegenlauffläche eines Gehäuses oder einer Welle (11) anliegt und einen Innenraum von einem Außenraum trennt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außenraum und Innenraum ein Druckgefälle in Richtung auf den Innenraum erzeugbar ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist, so daß dort ein geringerer Druck herrscht als im Außenraum.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum ein Getriebegehäuse oder eine Lagergehäuse ist, das mit Unterdruck beaufschlagbar ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Außenraum hin hinter dem Wellendichtring wenigstens ein zum Außenraum offener Ringraum begrenzt wird, der mit Spülgas beaufschlagbar ist.

5. Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Wellendichtring, der an einer Gegenlauffläche (11) eines Gehäuses oder einer Welle anliegt und einen Innenraum von einem Außenraum trennt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Wellendichtringe (17, 18) hintereinander angeordnet sind und zwischen sich einen Ringraum (20) begrenzen, der mit Überdruck beaufschlagbar ist.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenseiten (25) der Wellendichtringe (17, 18) dem Ringraum (20) zugewandt sind.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendichtringe in einem gemeinsamen Einsatz (19) angeordnet sind, der koaxial zur Welle (11) zentrierbar an der Lagerstelle montiert ist.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mit Kanälen (22, 24) versehen ist, die einerseits in den Ringraum (20) münden und andererseits an eine Überdruckquelle anschließbar ist.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (19) mit den Wellendichtringen axial verschiebbar in einem Gehäuse angeordnet ist.

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) in einem Lagerdeckel (16) gehalten ist.

11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck durch ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, erzeugt wird.

12. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz 0,10 bis 0,60 bar, insbesondere 0,20 bis 0,50 bar, beträgt.

13. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendichtringe Radialwellendichtringe sind.

14. Getriebegehäuse oder Lagergehäuse mit wenigstens einer Dichtungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.