DE102011102477A1 - Dichtring - Google Patents
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Abstract
Bei Dichtringen zum Abdichten von Wellen für Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen ist eine Anordnung vorgesehen, wobei ein Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle vorgesehen ist. Dabei ist der Kontaktbereich der Dichtlippe auf der Welle durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich mit einem konstanten Radius über den gesamten Einstellbereich gebildet. Alternativ ist der Kontaktbereich der Dichtlippe auf der Welle durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich gebildet, wobei im unbelasteten Zustand der Dichtungsbereich im abzudichtenden Medium zugewandten Bereich einen kleineren Radius gegenüber einem Radius im rückwärtigen Bereich der Dichtlippe aufweist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtring zum Abdichten von Wellen, insbesondere von Wasser gegen Wasser bzw. Wasser gegen Luft, für Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist.
- Wellendichtungen zum Abdichten dieser Art sind in unterschiedlichen Ausbildungen bekannt. Nach der
DE 37 42 080 C ist eine Wellendichtung für eine Schiffspropellerwelle zum Abdichten von Außenwasser gegen ein gasförmiges Medium mit einer ringförmigen Dichtlippe aus elastomerem Werkstoff vorgeschlagen worden, wobei der Dichtbereich eckig ausgeführt ist, um zur besseren Schmierung eine Leckage von Wasser durch einen Spalt zwischen Dichtleiste und Welle einzuleiten. Ferner ist nach derDE 41 41 999 eine Lippendichtung dieser Art bekannt, bei der die Auflagekraft der Dichtlippe nicht proportional zum Druck des abzudichtenden Mediums, sondern degressiv zu diesem ansteigt. - Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Ausbildung für den Dichtbereich zu schaffen, der ein Abrollen einer Dichtlippe zur Verringerung eines Linienkraftanstiegs bei steigender Druckbelastung ermöglicht.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass der Kontaktbereich der Dichtlippe auf der Welle durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich mit einem konstanten Radius über den gesamten Einstellbereich aufweist.
- Hierdurch werden relativ kleine Kontaktwinkel im stirnseitigen und bodenseitigen Bereich möglich, die identisch bei unterschiedlichen Einstellungen bleiben und vorteilhaft für die Abdichtung von niederviskosen Flüssigkeiten, wie Wasser, sind.
- Durch die Walzbewegung der Dichtlippe verkleinert sich auch die radiale hydraulisch wirksame Fläche bei Druckbelastung im Vergleich zu herkömmlichen Dichtkanten.
- Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Kontaktbereich der Dichtlippe auf der Welle durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich gebildet ist, wobei im unbelasteten Zustand der Dichtungsbereich im abzudichtenden Medium zugewandten Bereich einen kleineren Radius gegenüber einem Radius im rückwärtigen Bereich der Dichtlippe aufweist.
- Bei dieser Ausbildung werden die Kontaktwinkel bei Druckbelastung durch Verdrehung der Dichtlippe kleiner und dabei wird die Laufspur breiter. Diese beiden Maßnahmen fördern eine stabile Schmierführausbildung, die bei höherer Druckbelastung besonders wichtig ist. Die Kontaktwinkel und die Laufspurbreite passen sich damit dem vorherrschenden Druck an. Ferner ist der stirnseitige Kontaktwinkel grundsätzlich größer als der bodenseitige Kontaktwinkel, so dass sich eine asymmetrische Druckverteilung im Dichtbereich einstellt. Für bestimmte niederviskose Flüssigkeiten ist dieses vorteilhaft für die tribologische Ausbildung des Schmierfilms.
- In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verhältnis zwischen dem kleinen Radius gegenüber dem großen Radius der Dichtlippe einen Faktor 2 bis 3 aufweist.
- Ferner ist vorgesehen, dass auf einer Mittelsenkrechten der Welle über dem Kontaktbereich der Dichtlippe im unbelasteten Zustand die Radien einen Übergang bilden.
- Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Übergang der unterschiedlichen Radien der Dichtlippe stufenlos ausgebildet ist.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
-
1 einen unbelasteten Dichtring mit einem konstanten Radius im Kontaktbereich der Dichtlippe; -
2 einen druckbelasteten Dichtring gemäss1 ; -
3 eine weitere Ausführungsform eines unbelasteten Dichtringes mit einem kleineren Radius im den abzudichtenden Medium zugewandten Bereich gegenüber einem Radius im rückwärtigen Bereich der Dichtlippe und -
4 einen druckbelasteten Dichtring gemäss3 - Die dargestellten Dichtringe
1 bestehen aus einem oberen Einspannelement3 , das in gehäusefesten metallischen Stützringen4 ,5 flüssigkeitsdicht in bekannter Weise eingespannt ist. An das Einspannteil3 der Dichtung1 schließt sich ein Zwischenteil6 als Membran an, das unter einem Winkel gegenüber einer Horizontalen durch eine Welle7 gebildet ist. - Das Zwischenteil
6 ist mit einem einer abzudichtenden Welle7 zugewandten abgewinkelten Bereich8 der Dichtung verbunden und bildet mit seinem Endbereich eine Dichtlippe2 , die auf der Welle7 mit dem stirnseitigen Kontaktwinkel alpha und dem bodenseitigen Kontaktwinkel beta aufliegt. - Gemäss
1 und2 ist die Dichtlippe2 durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich11 des abgewinkelten Bereiches8 der Dichtung1 gebildet. Dieser Bereich besitzt einen konstanten Radius R über den gesamten Einstellbereich der Dichtlippe2 , so dass die Kontaktwinkel alpha und beta gleich sind. Der Radius R besitzt seinen Ausgangspunkt auf der Mittelsenkrechten10 der Welle7 über dem Kontaktbereich der Dichtlippe2 im unbelasteten Zustand. - Der Radius ist normalerweise bei kleinen Dichtringen etwa mit 3 mm und bei größeren Dichtringen mit etwa 15 mm bemessen.
- Zur Bildung eines Anpressdruckes der Dichtlippe
2 auf die Welle7 ist neben dem elastischen Rückstellelement des abgewinkelten Bereiches8 der Dichtring1 eine zugeordnete Feder9 vorgesehen. Die Feder9 ist dabei in einer Aufnahmerinne als Federtasche aufgenommen. - Die gleichen Kontaktwinkel alpha und beta werden durch die Tangente im Kontaktbereich zwischen Dichtlippe
2 und Welle7 gebildet und sind dementsprechend relativ klein. Dieses ist von Vorteil bei der Abdichtung von niederviskosen Flüssigkeiten, wie Wasser. Die kreisrunde Ausführung des Dichtbereiches durch die Dichtlippe2 und die Verformung der Membran6 ermöglicht eine Wälzbewegung der Dichtlippe2 auf die Welle7 . Die Verformung der Membran6 kann durch eine Druckbelastung oder durch radialen Versatz der Welle verursacht werden. Dabei bleiben die Kontaktwinkel alpha und beta unverändert. Durch die Wälzbewegung (Abrollen) der Dichtlippe2 verkleinert sich die radiale hydraulisch wirksame Fläche A bei Druckbelastung (A2 < A1). Dies bewirkt eine Verringerung des Linienkraftanstiegs bei steigender Druckbelastung im Vergleich zu Dichtringen mit einer üblichen Dichtkante. - Gemäss eines weiteren Ausführungsbeispiels nach
3 und4 ist der Dichtungsbereich durch die Dichtlippe2 abweichend durch zwei verschiedene Radien R1 und R2 gebildet. Im Bereich zum abzudichtenden Medium ist ein kleinerer Radius R1 gegenüber dem Radius R2 im rückwärtigen Bereich der Dichtlippe2 angeordnet. Auf der Mittelsenkrechten10 der Welle7 über dem Kontaktbereich der Dichtlippe2 im unbelasteten Zustand liegen die Mittelpunkte der Radien R1 und R2 und bilden dabei einen stufenlosen Übergang. - Die beiden Radien R1 und R2 unterscheiden sich dabei um einen Faktor 2 bis 3.
- Durch die unterschiedlichen Radien R1 und R2 werden die Kontaktwinkel alpha und beta bei Druckbelastung durch die Verdrehung der Dichtlippe kleiner und gleichzeitig wird eine Laufspur b breiter (b2 < b1). Beides fördert eine stabilere Schmierfilmausbildung, welches besonders wichtig bei der höheren Druckbelastung ist. Die Kontaktwinkel und die Laufspurbreite passen sich also dem vorherrschenden Druck an.
- Außerdem ist durch diese Ausführung der Winkel alpha grundsätzlich größer als beta, welches zu einer asymmetrischen Druckverteilung im Dichtbereich führt. Dies kann für bestimmte niederviskose Flüssigkeiten von Vorteil für die tribologische Ausbildung des Schmierfilms sein.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3742080 C [0002]
- DE 4141999 [0002]
Claims (5)
- Dichtring zum Abdichten von Wellen, insbesondere von Wasser gegen Wasser bzw. Wasser gegen Luft, für Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich der Dichtlippe (
2 ) auf der Welle (7 ) durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich mit einem konstanten Radius (R) über den gesamten Einstellbereich aufweist. - Dichtring zum Abdichten von Wellen, insbesondere von Wasser gegen Wasser bzw. Wasser gegen Luft, für Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich der Dichtlippe (
2 ) auf der Welle (7 ) durch einen kreisförmigen Dichtungsbereich gebildet ist, wobei im unbelasteten Zustand der Dichtungsbereich im abzudichtenden Medium zugewandten Bereich einen kleineren Radius (R1) gegenüber einem Radius (R2) im rückwärtigen Bereich der Dichtlippe (2 ) aufweist. - Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem kleinen Radius (R1) gegenüber dem großen Radius (R2) der Dichtlippe (
2 ) einen Faktor 2 bis 3 aufweist. - Dichtring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Mittelsenkrechten (
10 ) der Welle (7 ) über dem Kontaktbereich der Dichtlippe (2 ) im unbelasteten Zustand die Radien (R1, R2) einen Übergang bilden. - Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der unterschiedlichen Radien (R1, R2) der Dichtlippe (
2 ) stufenlos ausgebildet ist.
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