DE1066059B

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Publication number: DE1066059B
Application number: DENDAT1066059D
Authority: DE
Priority date: 1956-07-19
Publication date: 1959-09-24
Also published as: GB822397A; US2986432A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagerabdichtung, die aus einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als elastisch nachgiebiges Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem plastischem Kunststoff mit beiderseits gegen den inneren Laufring des Wälzlagern federnd anliegenden Dichtungsteilen besteht.

Es ist bekannt, für die Abdichtung von Wälzlagern metallische Abdichtungselemente zu verwenden, beispielsweise am Wälzlagerkörper eine Membranscheibe anzubringen, die mit dem äußeren oder inneren Rand am äußeren bzw. inneren Laufring des Wälzlagers festgeklemmt wird und mit dem freien, winklig abgebogenen anderen Rand oder mit einem an diesen Rand angesetzten metallischen Dichtungsstreifen gegen die Stirnfläche des inneren bzw. äußeren Laufringes dichtend anliegt. Die hierbei vorhandene Metallauf-Metall-Reibung verursacht einen raschen Verschleiß zumindest des einen der ständig aufeinandergleitenden Metallteile, wodurch eine für lange Betriebsdauer erwünschte Abdichtung in Frage gestellt ist. Die Wirksamkeit einer metallischen Abdichtung, ist außerdem auch davon abhängig, daß die Dichtungsteile sehr genau gearbeitet und mit besonderer Sorgfalt eingebaut werden, so daß die Ränder der an beiden Seiten des Wälzlagerkörpers befindlichen Membranscheiben mit gleichmäßig starkem Anpreßdruck gegen den inneren bzw. äußeren Laufring des Wälzlagers anliegen.

Eine andere bekannte Art der Abdichtung von Wälzlagern besteht darin, den Wälzlagerkörper mit einem Kapselgehäuse aus elastischem-nachgiebigem, ölbeständigem Werkstoff, wie z. B. Kunstgummi, zu umgeben und dabei die Seitenwand des Kapselgehäuses bzw. beide Seitenwände des Kapselgehäuses für die Abdichtfunktion einzurichten, indem die Randkanten der Wellendurchtrittsöffnungen in den ringscheibenförmigen Seitenwänden flanschartig verbreitert und entweder unmittelbar oder unter Einschaltung besonderer Abdichtungsringe mittelbar gegen die Welle oder gegen den verbreiterten inneren Laufring des Wälzlagers dichtend zur Anlage gebracht werden. In allen diesen Fällen ist die Anordnung so getroffen, daß die Mittenöffnung der Seitenwand des Kapselgehäuses unter Dehnung des' elastischen Materials auf die Welle bzw. auf den verbreiterten inneren Laufring des Wälzlagers aufgezogen wird, so daß das elastische Dichtungsmaterial in einer zur Welle senkrechten Ebene wirksam ist.

Die Abspannung der Dichtungsscheibe in radialer Richtung wurde vor allem aus dem Grunde für unerläßlich gehalten, weil man allgemein der Ansicht war, es müsse verhindert werden, daß auch nur die geringsten Mengen des Schmiermittels aus dem Wälz-Wälzlagerabdichtung mit einem

als elastisch nachgiebiges Polster

wirkenden Kapselgehäuse

aus plastischem Kunststoff

Anmelder:

Wilhelm Herrn. Müller & Co. K. G.,
Hannover, Klagesmarkt 5

Emil Schlauch, Hannover-Döhren,
ist als Erfinder, genannt worden

lager austreten können. Demgegenüber beruht die Erfindung auf der neuartigen Erkenntnis, daß es bei der Abdichtung von Wälzlagern nicht in erster Linie darauf ankommt, den Durchtritt kleiner Mengen des Schmiermittels aus dem Wälzlager nach außen unter allen Umständen zu unterbinden, die selbsttätige Reduzierung einer allzu großen Schmiermittelmenge auf das Normalmaß ist im Gegenteil sogar erwünscht und zur Erzielung einer einwandfreien Schmierung notwendig. Entscheidend und wichtig ist vielmehr, daß keine verschmutzenden Bestandteile und keine Luft von außen her an das im Wälzlager befindliche Schmiermittel herangelangen können und ein ausreichend großer Schmiermittel vorrat mit vollwertiger Schmierfähigkeit für lange Zeit zur Verfügung steht.

Wenn nun ein elastisches-Käpselgehäuse mit-der außerordentlich hohen Vorspannung von" 100 kg/cm² und mehr in die Lageistelle' zwischen dem äußeren Laufring des Wälzlagers und; der Bohrung destägergehäuses eingepreßt wird,- was durch die Entwicklung eines für eine solche hohe spezifische Belastbarkeit geeigneten Kunststoffmateriäls in jüngster Zeit, ermöglicht worden ist, so wäre es nach den bisherigen' Ansichten über die Abdichtung von Wälzlagern das Nächstliegende bzw. sogar eine Selbstverständlichkeit, den sich auch auf die Seitenwände des Kapselgehäuses auswirkenden hohen Preßdruck für die Abdichtwirkung auszunutzen: .: ;■ .. ■. ν

Nach der Erfindung "Wird eine Abdichtung unter bewußtem Verzicht auf den radialen' Aripreßdruck ausschließlich durch axialen Anpreßdruck dadurch erreicht, daß die ringscheibenförmigen Seitenwände des Kapselgehäuses,· das' vorzugsweise quer zur Wellenachse unterteilt ist,.zu in radialer Richtung spannungsfrei bleibenden, einwärts . vorspringenden und sich in axialer Richtung weichelastisch'gegen die senkrecht zur Welle stehenden Stirnflächen des inneren

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Laufringes anlegenden Dichtungslippen ausgebildet sind. Hiermit wird die für Wälzlagerabdichtungen neuartige Wirkung erreicht, daß die weichelastische, ringförmige Dichtungslippe wie ein Rückschlagventil wirkt, welches eine überschüssige Schmiermittelmengc aus dem Kapselgehäuse austreten läßt, in umgekehrter Richtung aber Schmützteile und vor allem auch atmosphärische Luft von dem im Kapselgehäuse befindlichen. Schmiermittel zuverlässig fern hält. Die so ermöglichte selbsttätige Schmiermittelmengenregulierung ist für die Erzielung einer einwandfreien Dauerschmierung von erheblicher Bedeutung. Denn bei allzu großer Schmiermittelmenge würde der durch Zentrifugalkraft zustande kommende, ständige Schmiermittelumlauf behindert, wenn nicht sogar völlig vereitelt, während bei zu kleiner Schmiermittelmenge die ringförmige Dichtungslippe mangels ausreichender Kühlung sehr bald heißlaufen würde.

Die gegen den inneren Laufring des Wälzlagers weich anliegende Dichtungslippe läßt weder an dieser noch am inneren Laufring des Wälzlagers Reibungsverschleiß entstehen, demzufolge die Lebensdauer des einen oder anderen Teiles eingeschränkt werden könnte,. Die Lippenabdichtung hat auch keine nennenswerte Leistungsminderung zur Folge, da nur sehr geringe Reibungswiderstände auftreten können. Die Montage des Wälzlagers und des den Wälzlagerkörper "umgebenden Kapselgehäuses ist nicht schwieriger als die eines normalen Lagers, weil das Kapselgehäuse nicht auf die Welle eingepaßt zu werden braucht und es nicht mehr notwendig ist, für den äußeren Durchmesser und die Breite des Wälzlagers Feinsttoleranzen einzuhalten.

/Das Kapselgehäuse nach der Erfindung ergibt einen 'sehr ■ genauen .Ausgleich zwischen den während des Betriebes unvermeidlichen, unterschiedlichen Wärmedehnungen der Welle, des Wälzlagers und des Lagergehäuses. Diese Wärmedehnungen führen namentlich im Elektromaschinenbau oft zu Störungen. Außerdem ergibt das erfindungsgemäße Kunststoffkapselgehäuse eine gute elektrische Isolierung gegen Rückströme in den Elektromaschinen.

Die erfindungsgemäßen Dichtungskörper zeichnen •sich durch eine einfache Formgebung und eine dementsprechend preisgünstige Herstellbarkeit aus. Sie können am Wälzlager schon vor dessen Montage angebracht werden und bilden dann einen idealen Verpackungsbehälter für den Versand und einen Aufbewahrungsbehälter für die Lagerung des Wälzlagers, der die Gefahr einer Korrosion oder einer Staubveri schmutzung zuverlässig ausschließt. Bei zweiteiliger Ausbildung des Kapselgehäuses wird dieser Erfolg durch dichtschließendes Aneinanderliegen der beiden Kapselhälften und bei einteiliger Ausbildung des Kapselgehäuses dadurch erreicht, daß in dem über den Lagerkörper vorstehenden zylindrischen Wandungsteil des Kapselgehäuses eine starre Abdeckplatte bzw. ein Abdeckring eingedrückt wird. Vor der Montage wird in das Kapselgehäuse eine Menge Schmieröles oder Schmierfettes eingebracht, die ohne Wartung auf lange Zeit hinaus eine einwandfreie Schmierung der Reibflächen des Wälzlagers sicherstellt.

Eine Abdichtungslippe von besonderer Weichheit läßt sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erzielen, daß die in bekannter Weise mit dünnerer Wandstärke als der äußere Mantel des Kapselgehäüses ausgeführte ringförmige Seitenwand zumindest am inneren Randkantenabschnitt nach Art : einer Hohlkehle gegen den inneren Laufring des /Wälzlagers gerundet ausgebildet ist und unter Vorspannung gegen den inneren Laufring federnd anliegt. Dabei kann die die Dichtungslippe bildende ringförmige Seitenwand vorteilhaft so gestaltet sein, daß sie mit dem überwiegenden Teil ihrer Fläche in einer senkrecht zur Welle stehenden Ebene liegt.

Um den Aufnahmeraum des Kapselgehäuses für die Schmierflüssigkeit zu vergrößern und die umlaufenden Teile des Wälzlagers außer der Dichtungslippe im sicheren freien Abstand von der Innenfläche der ringförmigen Seitenwand des Kapselgehäuses zu halten, ist es zweckmäßig, die Innenflächen der ringförmigen Seitenwände in regelmäßiger Teilung mit Erhebungen als Abstandshaltestücke für den äußeren Laufring des Wälzlagers zu versehen.

Besteht das Kapselgehäuse in bekannter Weise aus zwei vorzugsweise gleichförmigen Hälften, dann ist es zweckmäßig, die hohlzylindrischen Wandungsteile beider Kapselgehäusehälften fest zusammengepreßt und stumpf gegeneinanderstoßend in die Lagerstelle einzuspannen.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel ein von einem zweiteiligen Kapselgehäuse umgebenes Kugellager in vertikaler Anordnung im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, in welcher lediglich eine Hälfte des Kapselgehäüses gezeichnet ist,

Fig. 2 die Seitenansicht dieser Kapselhälfte, in Richtung der Pfeile x-x der Fig. 1 gesehen, Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 als zweites Ausführungsbeispiel ein in horizontaler Anordnung eingebautes, von unten her eingekapseltes Kugellager im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5,

Fig. 5 die Draufsicht zu Fig. 4 und Fig. 6 einen vertikalen Teilquerschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es ist α der äußere, b der innere Laufring eines Kugellagers genormter Größe und Ausführung, c sind die zwischen den beiden Laufringen angeordneten Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, und d ist die Welle, auf welcher das Kugellager, wie üblich, gegen eine Schulter der Welle anliegend montiert ist. / bezeichnet die das Wälzlager aufnehmende Einbaustelle des entweder geteilt ausgeführten oder, wie in Fig. 1 und 3 gezeichnet, mit einem Ringdeckel g versehenen Lagergehäuses h.

Das zwischen den Lagerkörper /, g und das Wälzlager a, b, c unter Spannung eingesetzte, aus elastischem Werkstoff wie z. B. Kunststoff gefertigte Kapselgehäuse i besteht beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3 aus zwei Hälften, von denen jede einen zylindrischen Wandungsteil J₇ und eine ringförmige Seitenwand i₈ aufweist. Der den äußeren Laufring α an der Außenmantelfläche umfassende zylindrische Wandteil i₇ ist mit größerer Wandstärke ausgeführt als die Seitenwand i₈, in der eine dem Wellendurchmesser angepaßte kreisrunde Mittenausnehmung 0 ausgespart ist. Gegen diese Mittenaussparung 0 hin ist die Seitenwand i₈ mit leicht verstärkter Wanddicke ausgeführt, und der das Mittenloch 0 umgrenzende Randkantenabschnitt ist in das Innere des Kapselgehäuses i so einwärts gekrümmt, daß der Randkantenabschnitt eine sich mit breiter ebener Fläche gegen den inneren Laufring α anlegende Dichtungslippe i_fl bildet.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist das zweiteilige Kapselgehäuse i so unterteilt, daß die zylindri-

sehen Wandungsteile i₇ der unter Spannung in die Einbaustelle / des Lagergehäuses h zwischen diesem und dem Ringdeckel g eingefügten beiden Kapselhälften stumpf gegeneinanderstO'ßen und fest aneinanderliegen. Die Dichtungslippen J₉ reichen mit ihren äußeren Randkanten vorzugsweise an die Welle d heran. Da die Welle an der in Fig. 1 linken Seite einen kleineren Durchmesser hat als an der rechten Seite, sind die Durchmesser der Mittellöcher ο der ringförmigen Seitenwände J₈ beider Kapselhälften unterschiedlich groß. Im übrigen aber sind beide Kapselhälften in Form und Größe übereinstimmend ausgeführt. Bei nicht zu großem Unterschied des Wellendurchmessers vor und hinter der Anlageschulter für das Wälzlager können auch die beiden ringförmigen Seitenwände gleich große Mittellöcher ο haben, da der biegsame Werkstoff kleine Unterschiede ohne weiteres ausgleicht.

Die ringförmigen Seitenwände i₈ beider Kapselhälften i sind an der Innenfläche in regelmäßiger Teilung mit Erhebungen i₁₀ versehen, die von der Seitenwandaußenkante sich ein kleines Stück über die Seitenwandfläche erstrecken und im gezeichneten Beispiel die Grundrißform eines Kreisabschnittes haben (s. Fig. 2), jedoch auch anders gestaltet sein können. Die Erhebungen J₁₀ stützen den äußeren Laufring a des Kugellagers an gleichmäßig verteilten Stellen ab. Dadurch ist der größte Teil der Innenfläche beider ringförmiger Seitenwände i₈ im freien Abstande vom Kugellager a, b, c gehalten, so daß die Dichtungslippen ig freie Bewegungsmöglichkeit haben und zufolge der Elastizität des Werkstoffes weich-federnd gegen den inneren Laufring b anliegen. Zugleich bilden die so geschaffenen Zwischenräume p eine Vorratskammer für das zur Schmierung der Wälzkörper c erforderliche Schmieröl q, das sich im unteren Teil des Kapselgehäuses i sammelt und beim Umlauf des Wälzlagers ständig an alle Teile desselben herangelangt. Die vorbeschriebene Unterteilung des zweiteiligen Kapselgehäuses i und die Dichtungslippen i₉ verhindern zuverlässig jeden Schmieröl verlust.

Bei horizontaler oder etwa horizontaler Anordnung des Wälzlagers (s. Fig. 4) genügt zur Isolierung des Wälzlagerkörpers α, b,c gegen das Lagergehäuse h ein einteiliges Kapselgehäuse i, dessen zylindrischer Seitenwandungsteil i₇ zweckmäßigerweise so lang ausgeführt wird, daß er in der von unten her auf das Wälzlager aufgeschobenen Einbaustellung den äußeren Laufring α des Wälzlagers nach oben hin ein Stück übergreift. Das elastische Kapselgehäuse wird ebenfalls wieder unter Vorspannung in die Einbaustelle f eingebracht. Auch hier ist an der ringförmigen Seitenwand ig rings um das Mittelloch ο eine Dichtungslippe ig vorgesehen und am Außenrand der Seitenwand an deren Innenfläche Erhebungen i_1Q zur Ab-Stützung und Auflagerung des äußeren Laufringes a des Wälzlagers gebildet. Die Erhebungen i₁₀ sind etwas höher gestaltet als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, um einen vergrößerten Auffang- und Vorratsraum für das Schmieröl q zu schaffen.

In den vergrößerten Raum p_x ragen kleine Schaufeln r hinein, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 an dem in üblicher Weise ausgebildeten Kugelkäfig s des Kugellagers in regelmäßiger Teilung, beispielsweise um 120° versetzt, angenietet sind, und zwar jeweils an eingezogenen Stellen des Kugelkäfigs s, die zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Kugeln c.liegen. Die Schaufeln r bestehen aus schmalen Blechstreifen, die am freien Ende durch einen mittleren Längseinschnitt zu zwei Zungen r_v r₂ unterteilt und mit diesen Zungen nach entgegengesetzten Seiten gekrümmt sind (s. Fig. 6). Die Zungen r_v r₂ fördern, gleichgültig in welcher Richtung das Wälzlager umläuft, die unterhalb des Kugellagers im Ölauffang- und Sammelraum P₁ befindliche Schmierflüssigkeit q beim Lagerumlauf ständig gegen die Kugeln c und deren Laufflächen am äußeren und inneren Laufring a bzw. b heran und bewirken somit eine ununterbrochene gründliche Schmierung des Kugellagers.

Statt am Käfig ί können die Förderschaufeln r auch am inneren Laufring b des Wälzlagers z. B. durch Anschweißen, Anlöten oder in sonst geeigneter Weise befestigt werden. Die Anbringung am inneren Laufring b kommt insbesondere dann in Betracht, wenn das Wälzlager ohne Käfig ausgeführt ist. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Kugellager beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere Wälzlager, wie z. B. Rollenlager, Tonnenlager u. dgl.

Claims

Patentansprüche:

1. Wälzlagerabdichtung, bestehend aus einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als elastisch nachgiebiges Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem plastischem Kunststoff mit beiderseits gegen den inneren Laufring des Wälzlagers federnd anliegenden Dichtungsteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die ringscheibenförmigen Seitenwände (i₈) des Kapselgehäues (i), das vorzugsweise quer zur Wellenachse unterteilt ist, zu in radialer Richtung spannungsfrei bleibenden, einwärts vorspringenden und sich in axialer Richtung weich-elastisch gegen die senkrecht zur Welle (d) stehenden Stirnflächen des inneren Laufringes (b) anlegenden Dichtlippen (i_g) ausgebildet sind.

2. Wälzlagerabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise mit dünnerer Wandstärke als der äußere Mantel (t₇) des Kapselgehäuses (i) ausgeführte ringförmige Seitenwand (i_s) zumindest am inneren Randkantenabschnitt nach Art einer Hohlkehle gegen den inneren Laufring (6) des Wälzlagers gerundet ist.

3. Wälzlagerabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der ringscheibenförmigen Seitenwände (i₈) des Kapselgehäuses in regelmäßiger Teilung Erhebungen (i₁₀) als Abstandshaltestücke für den äußeren Laufring (α) des Wälzlagers (a, b, c) aufweisen.

4. Wälzlagerabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in bekannter Weise aus zwei vorzugsweise gleichförmigen Hälften (i_v i₈, i₉) bestehenden Kapselgehäuses die hohlzylindrischen Wandungsteile (i₇) beider Kapselgehäusehälften im eingespannten Einbauzustand fest zusammengepreßt sind und stumpf gegeneinanderstoßen.

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45 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 900 766;
belgische Patentschrift Nr. 499 084;
französische Patentschrift Nr. 877 688;
britische Patentschrift Nr. 528 648;
USA.-Patentschrift Nr. 1 722 488.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen