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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft ein Wellendichtsystem zur Anordnung zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse, umfassend einen Radialwellendichtring. Die Erfindung betrifft weiter einen Getriebemotor mit einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse und mit einem zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordneten Wellendichtsystem sowie die Verwendung eines Radialwellendichtrings zur Abdichtung zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse.
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Radialwellendichtringe, auch als Radial-Wellendichtring oder Wellendichtring bezeichnet, umfassend eine ringförmige Basis, auch als Versteifungsring bezeichnet, und eine radial innenliegende, elastisch verformbare Dichtlippe sind zur Abdichtung drehender Wellen allgemein bekannt. Als radial innenliegend wird dabei eine Dichtlippe bezeichnet, welche an einem Innendurchmesser der ringförmigen Basis angeordnet ist und gegenüber einem ggf. vorgesehenen Außenmantel der Basis radial in Richtung einer zentralen Achse des Wellendichtrings versetzt ist.
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Üblicherweise wird die Basis eines Radialwellendichtrings zur Abdichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse fest in dem Gehäuse montiert, wobei die Dichtlippe an der sich drehenden Welle anliegt. Daneben sind Wellendichtsysteme bekannt, bei welche die Basis des Radialwellendichtring drehfest an der Welle montiert ist und die Dichtlippe an dem ruhenden Gehäuse oder einem damit ortsfest verbundenen Gegenstück anliegt. Beispielsweise ist aus
EP 2 497 977 A1 ein Wellendichtsystem mit einem Radialwellendichtring und einem drehfest mit der Welle verbindbaren Träger bekannt, wobei eine Basis des Radialwellendichtring drehfest an dem Träger montiert ist und eine Dichtlippe des Radialwellendichtring in einem Ruhezustand eine Gegenfläche an einem ortsfest in einem Gehäuse gelagerten Stator berührt. Der Radialwellendichtring ist dabei derart gestaltet, dass sobald die Drehgeschwindigkeit der Welle gegenüber dem Stator ausreichend hoch ist, die Dichtlippe aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt wird, sodass der Berührkontakt zwischen der Dichtlippe und der Gegenfläche verloren geht. Eine Abdichtung erfolgt dabei durch eine vorgelagerte Spaltdichtung. Dieses Wellendichtsystem ist aufgrund eines geringen Verschleißes vorteilhaft. Allerdings benötigt es einen relativen großen Bauraum und die Montage ist aufwändig.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Wellendichtsystem zur Anordnung zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse umfassend einen Radialwellendichtring mit einem geringen Bauraumbedarf zu schaffen, welches insbesondere einen Einsatz in Getriebemotoren zur Abdichtung eines Getriebes gegenüber einem Motor erlaubt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch das Wellendichtsystem mit den Merkmalend des Anspruchs 1, einen Getriebemotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und die Verwendung eines Radialwellendichtrings mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Wellendichtsystem zur Anordnung zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse geschaffen, umfassend einen Radialwellendichtring, einen drehfest mit der Welle verbindbaren Träger und ein Gegenstück, wobei das Gegenstück ortsfest mit dem Gehäuse verbindbar oder integral mit dem Gehäuse ausgebildet ist und eine konzentrisch zu dem Radialwellendichtring verlaufende, von der Welle abgewandte Dichtfläche aufweist, wobei der Radialwellendichtring eine drehfest an dem Träger anliegende ringförmige Basis und eine radial innenliegende elastisch verformbare Dichtlippe aufweist, wobei die Dichtlippe in einem Ruhezustand an der Dichtfläche des Gegenstücks anliegt und mit einer Federkraft in Richtung der Dichtfläche belastet ist, wobei das Wellendichtsystem derart gestaltet ist, dass bei einer Drehung des Trägers eine entgegen der Federkraft gerichtete, drehzahlabhängige Zentrifugalkraft auf die Dichtlippe wirkt, wobei das Wellendichtsystem derart gestaltet ist, dass im Betrieb bei Drehung der Welle mit einer maximalen Betriebsdrehzahl die einwirkende Zentrifugalkraft kleiner ist als die Summe aller der Zentrifugalkraft entgegen gerichteten Kräfte, wobei die maximale Betriebsdrehzahl kleiner ist als eine kritische Betriebsdrehzahl, bei der die einwirkende Zentrifugalkraft der Summe aller der Zentrifugalkraft entgegen gerichteten Kräfte entspricht.
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Mit steigenden Drehzahlen steigt eine auf die Dichtlippe entgegen der Federkraft, auch als elastische Kraft bezeichnet, wirkende Zentrifugalkraft an, wobei bei Erreichen einer kritischen Drehzahl die Zentrifugalkraft bewirkt, dass die Dichtlippe von der Dichtfläche abhebt.
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Erfindungsgemäß ist das Wellendichtsystem derart ausgelegt, dass im Betrieb bis zu einer maximalen Betriebsdrehzahl die einwirkende Zentrifugalkraft kleiner ist als die Summe der entgegen der Zentrifugalkraft gerichteten Kräfte, sodass im Unterschied zu einem beispielsweise aus
EP 2 497 977 A1 bekannten System die Dichtlippe im Betrieb bis zu der maximalen Betriebsdrehzahl an der Dichtfläche des Gegenstücks anliegt. Dadurch kann auf eine dem Radialwellendichtring vorgelagerte Spaltdichtung verzichtet werden. Der Radialwellendichtring ist dabei jedoch derart verbaut, dass eine Zentrifugalkraft auf die Dichtlippe wirkt, welche mit steigender Betriebsdrehzahl ansteigt. Dadurch nimmt eine resultierende Kraft, mit welcher die Dichtlippe in Richtung des kreisringförmigen Abschnitts gezwungen wird, ab. In anderen Worten wird der Radialwellendichtring mit steigender Drehzahl radial entlastet. Da die Dichtfläche an der Dichtfläche anliegt, ist eine Dichtwirkung derart radial entlasteter Radialwellendichtringe dabei gegeben. Durch die Entlastung kann eine hohe Reibung zwischen der Dichtlippe und dem kreisringförmigen Abschnitt bei höheren Drehzahlen vermieden und eine Lebensdauer des Systems erhöht werden. Die maximale Betriebsdrehzahl ist dabei kleiner als eine kritische Betriebsdrehzahl, bei welcher die Dichtlippe gerade nicht mehr anliegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einem Betrieb bis zu der maximalen Betriebsdrehzahl eine Dichtwirkung gegeben ist.
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Die Welle durchdringt in Ausgestaltungen eine Wandung des Gehäuses an einem Durchgang, wobei das Wellendichtsystem zur Abdichtung des Durchgangs dient. Das Wellendichtsystem ist insbesondere zur Abdichtung einer Motor-Getriebe-Schnittstelle mit einem als Motorgehäuse gestalteten Gehäuse geeignet, wobei die Welle in dem Motorgehäuse gelagert ist und ein Kopplungsabschnitt der Welle zur Verbindung mit einem Getriebe aus dem Motorgehäuse ragt. Das Wellendichtsystem dient dabei einer Abdichtung, um ein Eindringen von getriebeseitig vorhandenem Öl in das Motorgehäuse zu verhindern. In einer anderen Ausgestaltung umgibt das Gehäuse die Welle an einer Flüssigkeitsseite, wobei das Wellendichtsystem einer Abdichtung gegenüber einer Außenseite des Gehäuses dient.
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In einer Ausgestaltung ist das Wellendichtsystem derart gestaltet, dass bei Drehung der Welle mit der maximalen Betriebsdrehzahl die Dichtlippe mit einer resultierenden Kraft in Richtung der Dichtfläche belastet ist, welche mindestens 50% der Federkraft beträgt.
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Die auf die Dichtlippe einwirkenden Kräfte hängen von verschiedenen, dem Fachmann bekannten Faktoren ab.
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Beispielsweise hängt die Federkraft von einer Steifigkeit eines verwendeten Materials und einer Formgebung der Dichtlippe ab, beispielsweise einer Gestaltung eines Schwenkpunkts der Dichtlippe und/oder einer Dicke der Dichtlippe und/oder elastischer Eigenschaften einer an der Dichtlippe vorgesehenen Wurmfeder. Der Fachmann kann somit geeignete Maßnahmen ergreifen, um einen Radialwellendichtring mit einer für den Anwendungsfall geeigneten Federkraft auszuwählen und/oder zu schaffen. Der Radialwellendichtring ist in einer Ausgestaltung aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder Fluorkautschuk gefertigt, wobei die Basis in einer Ausgestaltung einen Versteifungskörper, beispielsweise aus Metall, aufweist.
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Das Wellendichtsystem, insbesondere der Träger und das Gegenstück, sind in einer Ausgestaltung derart gestaltet, dass eine an einer Flüssigkeitsseite vorgesehene Flüssigkeit, gegenüber welcher eine Trockenseite des Gehäuses abgedichtet wird, auf eine von der Dichtfläche abgewandte Außenseite der Dichtlippe wirkt. Sofern ein Druck der Flüssigkeit höher ist als ein Atmosphärendruck im Gehäuse, übt die Flüssigkeit eine Kraft auf die Dichtlippe auf, welche diese in Richtung der Dichtfläche zwingt. Die durch die Flüssigkeit aufgebrachte Kraft wird im Zusammenhang mit der Anmeldung als hydraulische Kraft bezeichnet. Bei Systemen, welche im Ruhezustand keine oder nur sehr geringe Druckdifferenzen beidseits des Radialwellendichtrings aufweisen, geht die hydraulische Kraft in der Ruhelage gegen Null. Die durch die Flüssigkeit aufgebrachte hydraulische Kraft steigt mit der Drehzahl, beispielsweise aufgrund einer Druckerhöhung der Flüssigkeit in Folge seiner Strömung oder eines Temperaturanstiegs mit steigenden Drehzahlen.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dichtlippe auf ihrer von der Dichtfläche abgewandten Seite, auch als Außenseite bezeichnet, eine Wirkfläche mit einer Länge in Achsrichtung aufweist, welche im Betrieb von der in dem Flüssigkeitsraum vorgesehenen Flüssigkeit druckbelastet ist. Die hydraulische Kraft hängt u.a. von einer verwendeten Flüssigkeit, insbesondere einem Öl, sowie einer wirksamen Länge der Dichtlippe ab.
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Die Zentrifugalkraft hängt von der Betriebsdrehzahl, dem Radius des Flächenschwerpunkt des Dichtringquerschnitts sowie dessen effektiver Schwerpunktmasse ab. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Dichtlippe ein Zusatzmassenkörper angeordnet ist. Die wirksame Zentrifugalkraft wird dabei durch den Zusatzmassenkörper an der Dichtlippe beeinflusst, um sicherzustellen, dass eine ausreichende radiale Entlastung, insbesondere eine radiale Entlastung um ca. 50% bei einer maximalen Betriebsdrehzahl, gegeben ist. Bei dem Zusatzmassenkörper handelt es sich in einer Ausgestaltung um eine Wurmfeder, welche auch die Federkraft der Dichtlippe beeinflusst.
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Der Träger ist in einer Ausgestaltung mit der Welle mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbindbar, insbesondere mittels einer Klebeverbindung. Alternativ oder zusätzlich ist in einer Ausgestaltung das Gegenstück mit dem Gehäuse mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbindbar, insbesondere mittels einer Klebeverbindung. Durch die stoffschlüssige Verbindung ist eine statische Dichtwirkung des Wellendichtsystems sichergestellt.
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Die Basis des Radialwellendichtrings liegt in einer Ausgestaltung abdichtend an dem Träger an. Der Radialwellendichtring ist zu diesem Zweck in einer Ausgestaltung mit einer Vorspannung in dem Träger aufgenommen. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Basis des Radialwellendichtrings mit dem Träger mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung. Für einen Austausch des Radialwellendichtrings wird jedoch vorzugsweise auf eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Träger und Radialwellendichtring verzichtet.
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Das Gegenstück ist in einer Ausgestaltung als Buchse gestaltet, welche in einen Absatz an einer senkrecht zu der Drehachse angeordneten Stirnfläche des Gehäuses einsetzbar ist. Bei dem Absatz handelt es sich beispielsweise um einen an dem Gehäuse für ein herkömmliches Wellendichtsystem vorgesehenen Radialwellendichtringsitz. Das Wellendichtsystem kann somit an bereits bestehenden Gehäusen realisiert werden.
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Der Träger ist in einer Ausgestaltung als schalenförmiger Träger mit einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Grundfläche, einer davon senkrecht abragenden Stützfläche und einer radial innenliegend zu der Stützfläche vorgesehenen Hülse gestaltet, wobei die Basis des Radialwellendichtrings an der Grundfläche und der Stützfläche anliegt. Die Hülse dient einer Verbindung des Trägers mit der Welle, wobei die Hülse insbesondere mit der Welle verklebt werden kann. Der Träger ist dabei derart mit der Welle verbindbar, dass die Stützfläche in Richtung des Gehäuses ragt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Getriebemotor mit einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse und mit einem zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordneten Wellendichtsystem mit einem Radialwellendichtring geschaffen, wobei das Wellendichtsystem derart gestaltet ist, dass eine Dichtlippe des Radialwellendichtrings in einem Ruhezustand an einer konzentrisch zu dem Welle verlaufenden, von der Welle abgewandten Dichtfläche eines mit dem Gehäuse ortsfest verbundenen oder integral mit diesem ausgebildeten Gegenstücks anliegt und im Betrieb bei einer maximalen Betriebsdrehzahl, welche kleiner ist als die kritische Drehzahl, die auf die Dichtlippe des Radialwellendichtrings einwirkende Zentrifugalkraft kleiner ist als die Summe aller der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Kräfte, sodass die Dichtlippe im Betrieb bis zu der maximalen Betriebsdrehzahl, an der Dichtfläche anliegt. Eine Getriebeseite des Getriebemotors, an welchem eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, vorgesehen ist, wird dabei auch als Flüssigkeitsseite bezeichnet. Das Wellendichtsystem dient dabei der Abdichtung der Getriebeseite zu einem in dem Gehäuse angeordneten Motor und/oder einem die Welle in dem Gehäuse abstützenden Lager.
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In einer Ausgestaltung dreht die Welle des Getriebemotors im Betrieb mit einer maximalen Betriebsdrehzahl von 2.600 U/min.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Verwendung eines Radialwellendichtrings mit einer ringförmigen Basis und einer radial innenliegenden elastisch verformbaren Dichtlippe zur Abdichtung zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Welle und einem Gehäuse geschaffen, wobei die Basis des Radialwellendichtring an einem drehfest mit der Welle verbundenen Träger anliegt und die Dichtlippe des Radialwellendichtrings in einem Ruhezustand an einer konzentrisch zu dem Radialwellendichtring verlaufenden, von der Welle abgewandten Dichtfläche eines ortsfest mit dem Gehäuse verbundenen oder integral mit dem Gehäuse ausgebildeten Gegenstück anliegt und mit einer Federkraft in Richtung des kreisringförmigen Abschnitts belastet ist, und wobei der Radialwellendichtring derart gestaltet und angeordnet ist, dass bei einer Drehung des Trägers eine entgegen der Federkraft gerichtete, drehzahlabhängige Zentrifugalkraft auf die Dichtlippe wirkt, wobei der Radialwellendichtring derart gestaltet und angeordnet ist, dass im Betrieb bei Drehung der Welle mit einer maximalen Betriebsdrehzahl die einwirkende Zentrifugalkraft kleiner ist als die Summe aller der Zentrifugalkraft entgegen gerichteten Kräfte, wobei die maximale Betriebsdrehzahl kleiner ist als eine kritische Betriebsdrehzahl, bei der die einwirkende Zentrifugalkraft der Summe aller der Zentrifugalkraft entgegen gerichteten Kräfte entspricht.
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Der Radialwellendichtring ist mittels des Trägers mit der Welle gekoppelt, sodass der Radialwellendichtring mit der Welle dreht, wobei die Dichtlippe dabei das ortsfest an dem Gehäuse angeordnete Gegenstück kontaktiert. Im Unterschied zu dem aus
EP 2 497 977 A1 bekannten System, wird ein Radialwellendichtring zur Abdichtung eingesetzt, dessen Dichtlippe bei einer maximalen Betriebsdrehzahl nicht von dem Gegenstück anhebt. Durch diese Verwendung kann auf eine zusätzliche Spaltdichtung verzichtet werden.
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Das Gehäuse ist in einer Ausgestaltung ein Motorgehäuse, welches gegenüber einem mit der Welle gekoppelten, ölgeschmierten Getriebe abgedichtet ist. In anderen Ausgestaltungen ist das Gehäuse ein Kupplungsgehäuse oder ein Lagerschild eines Motors.
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Die Verwendung erfolgt dabei bei einer maximalen Betriebsdrehzahl, welche kleiner ist als die kritische Betriebsdrehzahl. In einer Ausgestaltung erfolgt die Verwendung bei einer maximalen Betriebsdrehzahl, bei welcher die resultierende Kraft, mit welcher die Dichtlippe in Richtung der Dichtfläche belastet ist, mindestens 50% der Federkraft beträgt.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der schematischen Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schnittstelle eines Getriebemotors mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle und einem Wellendichtsystem mit einem Radialwellendichtring;
- 2 schematisch ein Detail II gemäß 1 mit einer Dichtlippe des Radialwellendichtrings und mit auf die Dichtlippe einwirkenden Kräften;
- 3 beispielhafte Verläufe, der auf die Dichtlippe einwirkenden Kräfte.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt schematisch eine Schnittstelle eines Getriebemotors 10 mit einem Gehäuse 11 und einer in dem Gehäuse 11 mittels eines Kugellagers 13 drehbar um eine Drehachse I gelagerten Welle 12.
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Zwischen der Welle 12 und dem Gehäuse 11 ist ein Wellendichtsystem 2 angeordnet, um eine Motorseite 110 gegenüber einer Getriebeseite 120 und einem an der Getriebeseite 120 vorhandenen Schmiermittel, insbesondere einem Öl, abzudichten. Aufgrund des vorhandenen Schmiermittels wird die Getriebeseite 120 auch als Flüssigkeitsseite 120 bezeichnet. Die gegenüber der Flüssigkeitsseite abzudichtende Motorseite 110 wird auch als Trockenseite 110 bezeichnet.
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Das dargestellte Wellendichtsystem 2 umfasst einen Radialwellendichtring 20, einen drehfest mit der Welle 12 verbundenen Träger 22 und ein ortsfest mit dem Gehäuse 11 verbundenes Gegenstück 24.
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Der dargestellte Träger 22 ist schalenförmig und weist eine senkrecht zu der Drehachse I verlaufenden Grundfläche 220, einen davon senkrecht abragenden Außenmantel mit einer Stützfläche 222 und eine radial innenliegend zu der Stützfläche 222 vorgesehene Hülse 224 auf. Der Träger 22 ist mittels der Hülse 224 mit der Welle 12 verbunden, insbesondere mit der Welle 12 verklebt.
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Das dargestellte Gegenstück 24 ist als Buchse gestaltet und weist einen konzentrisch und radial innenliegend zu dem Außenmantel des Trägers 22 angeordneten kreisringförmigen Abschnitt auf. An dem kreisringförmigen Abschnitt ist eine konzentrisch zu dem Radialwellendichtring 20 verlaufende, von der Welle 12 abgewandte, d.h. radial nach außen gerichtete Dichtfläche 240 vorgesehen. Das Gegenstück 24 umgibt die Hülse 224 des Trägers 22.
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Das Gegenstück 24 ist in einen Absatz 112 an einer senkrecht zu der Drehachse I angeordneten Stirnfläche des Gehäuses 11 eingesetzt und mit dem Gehäuse 11 verklebt. In einer alternativen Ausgestaltung ist das Gegenstück 24 integral mit dem Gehäuse 11 ausgebildet-
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Der Radialwellendichtring 20 weist eine an der Grundfläche 220 und der Stützfläche 222 des Trägers 22 abdichtend anliegende Basis 200 und eine radial innenliegende elastisch verformbare Dichtlippe 202 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Dichtlippe 202 ein Federring 204, auch als Wurmfeder bezeichnet, vorgesehen. Die Basis 200 weist einen Versteifungskörper 206 auf. Die Gestaltung ist jedoch lediglich beispielhaft.
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Der Radialwellendichtring 20 ist derart angeordnet, dass die Basis 200 an dem Träger 22 anliegt und der Radialwellendichtring 20 mit dem Träger 22 und der Welle 12 rotiert. Die Dichtlippe 202 kontaktiert das ortsfest mit dem Gehäuse 11 verbundene Gegenstück 24 an der Dichtfläche 240.
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2 zeigt schematisch ein Detail II gemäß 1 mit der Dichtlippe 202 des Radialwellendichtrings 20 sowie auf die Dichtlippe 202 einwirkenden Kräften.
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Die Dichtlippe 202 liegt an der Dichtfläche 240 des Gegenstücks 24 an und ist mit einer Federkraft Fel in Richtung der Dichtfläche 240 belastet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die an der Getriebe- oder Flüssigkeitsseite 120 vorgesehene Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, auf die Dichtlippe 202 weiter eine drehzahlabhängige hydraulische Kraft Fhyd aufgebracht. Aufgrund der rotierenden Anordnung des Radialdichtrings 20 wirkt bei einer Drehung des Trägers 22 eine entgegen der Federkraft Fel gerichtete, drehzahlabhängige Zentrifugalkraft Fcf auf die Dichtlippe 202.
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3 zeigt beispielhafte Verläufe, der auf die Dichtlippe 202 einwirkenden Kräfte über eine Betriebsdrehzahl Ω.
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Wie in 3 dargestellt, ist eine Federkraft Fel zumindest im Wesentlichen unabhängig von der Betriebsdrehzahl. Die Federkraft Fel hängt von Formgestaltungen und Materialeigenschaften des Radialwellendichtrings 20 ab.
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Die Dichtlippe 202 weist an ihrer von dem Gegenstück 24 abgewandten Seite, auch als Außenseite bezeichnet, eine Wirkfläche mit einer Länge L (s. 2) auf, welche im Betrieb von der getriebeseitig vorgesehenen Flüssigkeit druckbelastet ist. Die aufgebrachte Kraft wird als hydraulische Kraft Fhyd bezeichnet. Die durch die Flüssigkeit aufgebrachte hydraulische Kraft Fhyd hängt u.a. von einer verwendeten Flüssigkeit, insbesondere einem Öl, sowie einer wirksamen Länge L der Dichtlippe 202 ab. Die hydraulische Kraft Fhyd ist drehzahlabhängig. Bei Systemen, welche im Ruhezustand keine oder nur sehr geringe Druckdifferenzen beidseits des Radialwellendichtrings aufweisen, geht die hydraulische Kraft Fhyd in der Ruhelage gegen Null. Wie schematisch in 3 dargestellt, steigt die durch die Flüssigkeit aufgebrachte hydraulische Kraft Fhyd mit der Betriebsdrehzahl Ω, beispielsweise aufgrund einer Druckerhöhung der Flüssigkeit in Folge eines Temperaturanstiegs mit steigenden Betriebsdrehzahlen Ω.
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Die entgegen der Federkraft Fel und der hydraulischen Kraft Fhyd gerichtete Zentrifugalkraft Fcf hängt von der Betriebsdrehzahl Ω, einem Radius und einer Masse der Dichtlippe 202 ab. Für eine Beeinflussung der Zentrifugalkraft Fcf ist in einer Ausgestaltung an der Dichtlippe 202 ein Zusatzmassenkörper angeordnet.
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3 zeigt weiter eine aus der einwirkenden Zentrifugalkraft Fcf, der Federkraft Fel und der hydraulischer Kraft Fhyd resultierende Kraft FR. Wie in 3 dargestellt, ist das Wellendichtsystem 2 derart ausgelegt, dass bis zu einer kritischen Betriebsdrehzahl Qkrit die einwirkende Zentrifugalkraft Fcf kleiner ist als die Summe der Kräfte, welcher der Zentrifugalkraft entgegenwirken Fcf, d.h. in dem Ausführungsbeispiel der Summe aus Federkraft Fel und hydraulischer Kraft Fhyd. Dies hat zur Folge, dass die Dichtlippe 202 im Betrieb bis zu der kritischen Betriebsdrehzahl an der Dichtfläche 240 des Gegenstücks 24 anliegt.
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In dem dargestellten Ausführungsbespiel ist das Wellendichtsystem derart ausgelegt, dass bei einer maximalen Betriebsdrehzahl Ωmax die resultierende Kraft FR in etwa 50% der Federkraft Fel beträgt. Die maximale Betriebsdrehzahl Qmax ist dabei kleiner als eine kritische Betriebsdrehzahl Qkrit, bei welcher die Dichtlippe 202 gerade nicht mehr anliegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einem Betrieb bis zu der maximalen Betriebsdrehzahl Qmax eine Dichtwirkung gegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2497977 A1 [0003, 0008, 0023]
