DE1096133B - Dichtung zwischen zwei im Verhaeltnis zueinander drehbaren Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zwischen zwei im Verhältnis zueinander drehbaren Teilen, von denen der eine mit einer zur Drehachse konzentrischen kegeligen Rotationsfläche versehen, ist, die den Zweck hat, einen gegen die Kegelfläche mit Eigen-Spannung anliegenden O-Ring gegen eine zur Drehachse senkrechte Fläche zu pressen, die im festen Anschluß an den anderen Teil angeordnet ist.

Bei bekannten Dichtungen dieser Art ist der O-Ring entweder Abdichtmittel oder Druckmittel, wobei er als Abdichtmittel durch die Kegelfläche zur dichtenden Anlage kommt, während er als Druckmittel eine weiche Lippe eines Dichtringes bzw. gegeneinanderliegende Abdichtmittel zur dichtenden Anlage bringt. Im letzteren Fall ist es auch bekannt, den O-Ring durch einen Spiralfederring zu ersetzen.

Bei den bekannten Dichtungen bildet die Erzeugende der Kegelfläche mit der Drehachse einen Winkel von 45° oder mehr. Dies hat zur Folge, daß bei nicht genau senkrecht zur Drehachse der Welle stehender Anlagefläche für den O-Ring dieser auf der Kegelfläche gleitet, wodurch dort, wo das Gleiten auf der Kegelfläche erfolgt, eine Abnutzung stattfindet. Das Gleiten des O-Ringes auf der Kegelfläche bedingt weiter, daß der O-Ring eine gewisse Zeit benötigt, um sich der jeweils neuen Lage anzupassen, so daß ein Lecken in der Dichtung eintritt.

Diese Folgeerscheinungen sind nachteilig, und um sie zu vermeiden und vor allem, um zu erreichen, daß der O-Ring nicht nur Abdichtmittel oder Druckmittel ist, sondern als Abdichtmittel und Druckmittel wirksam sein kann, muß es dem O-Ring möglich sein, bei einem axialen Verschieben der senkrecht zur Drehachse gerichteten Fläche oder, wenn diese nicht genau senkrecht zur Drehachse gerichtet ist, seine Eigen-Spannung und die dichtende Anlage ohne Gleiten und damit Abnutzung auf der Kegelfläche voll aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der O-Ring als einziges Dichtmittel auf der Kegelfläche abrollt, dessen Erzeugende zur Sicherstellung der Rollbewegung des O-Ringes mit der Drehachse einen Winkel bildet, der kleiner als 30° ist.

Durch die dem O-Ring gegebene Möglichkeit eines Abrollens auf der Kegelfläche läßt sich eine außerordentlich einfache und daher billige Dichtung zwischen zwei im Verhältnis zueinander drehbaren Teilen ohne Anwendung besonderer, d. h. zusätzlicher Dichtmittel herstellen. Der O-Ring ist ein Standardelement und es ist immer möglich, eine kegelige Fläche an oder im Anschluß an den einen der zwei im Verhältnis zueinander umlaufenden Teilen und eine senkrecht dazu gerichtete Fläche, zwischen denen eine Abdichtung erfolgen soll, anzuordnen.

Dichtung zwischen zwei im Verhältnis
zueinander drehbaren Teilen

Anmelder:

Aktiebolaget Svenska Kullagerfabriken,
Göteborg (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Jourdan, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kronberger Str. 46

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 30. September 1957

Karl Gustav Einar Derman, Sävedalen (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Es ist zwar auch eine Wellendichtung bekannt, bei der ein Spiralfederring auf einer kegeligen Fläche abrollen kann, deren Erzeugende mit der Drehachse einen Winkel einschließt, der weniger als 30° beträgt. Dieser Spiralfederring ist aber niemals selbst Dichtungsmittel, und es bedarf einer besonderen elastischen Zwischenlage zwischen Spiralfederring und Anlagefläche, um eine Dichtwirkung hervorzurufen.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung findet die Dichtung vorzugsweise in Verbindung mit Wälzlagern Anwendung. Sie kann aber auch als selbständige Baueinheit ausgebildet sein.

Um ein Herabrollen bzw. Abgleiten des auf der Kegelfläche aufgespannten O-Ringes beim Zusammenbau zu verhindern, ist es zweckmäßig nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das kleinere Ende der Kegelfläche mit einer Gegenkegelfläche auszustatten, die den O-Ring auffängt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen

Fig. 1 und 3 eine Ausführung der Dichtung bei Rollenlagern, bei denen es darauf ankommt, den Eintritt von irgendwelchen Teilchen von außen in das Lagergehäuse zu verhindern,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem es darauf ankommt, den Austritt von Schmiermittel aus dem Lagergehäuse zu verhindern,

Fig. 4 und 5 eine Ausführung der Kegelfläche zur Erleichterung der Herstellung der Dichtung,

009 680/297

3 4

Fig. 6 bis 9 verschiedene Dichtungen in Anwendung . ringförmigen Blechkörper ausgehen, wie in Fig. 6 in

bei Kugellagern, Verbindung mit einem Kugellager dargestellt ist. In

Fig. 10 bis 11 verschiedene als selbständige Bauein- dem äußeren Lagerring 23 des Kugellagers ist ein im

heiten ausgebildete Dichtungen und Querschnitt U-förmiger Ring 24 eingesetzt. Sein

Fig. 12 eine Anordnung? in .,welcher ein beschädig- 5 äußerer Steg bildet einen Ringflansch 25, mit dessen

ter O-Ring bequem durch-eirien neuen ersetzt werden Hilfe der Ring 24 im Lagerring 23 befestigt ist. Der

kann. innere Steg bildet einen kegelförmigen Ringflansch 26

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine als Sitz für den O-Ring 27. Der O-Ring wird mittels Welle 1 in einem im Lagergehäuse 2 angeordneten des Ringflansches 26 gegen eine im wesentlichen radial Rollenlager 3 gelagert. Auf der Welle ist ein Ring 4 io verlaufende Ringfläche 28 eines winkelförmigen angeordnet, der eine kegelige äußere Mantelfläche auf- Ringes 29 gepreßt, die im inneren Ring 30 des Kugelweist, auf welcher ein O-|lmg 5 mit Eigenspannung lagers befestigt ist.

sitzt, wobei sich der Ring 4 in einer solchen Lage be- Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist findet, daß die Neigung der Kegelfläche den O-Ring eine Kegelfläche 32 direkt auf dem Innenring des gegen eine senkrecht zur Drehachse der Welle stehende 15 Kugellagers ausgebildet, und die Dichtungsfläche beFläche 6 des Lagergehäuses 2 drückt. Der Winkel findet sich auf einem flachen kreisringförmigen Blech zwischen der Erzeugenden-der konischen Mantelfläche 33, das an dem Außenring 34 des Kugellagers be- und der Drehachse der Wejie ist kleiner als 30°. festigt ist. Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform ist

Die auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigte Dich- besonders für die Fälle geeignet, bei denen der Außentung entspricht im Prinzip der Dichtung auf der ao oder Innenring des Kugellagers mit so geringer Gelinken Seite. Die Büchse 7, welche dazu dient, das schwindigkeit umlaufen, daß die Zentrifugalkräfte Rollenlager 3 in der richtigen Lage zu halten, hat eine das Zusammenwirken der konischen Fläche und des kegelige Mantelfläche, auf der ein gedehnter O-Ring 8 O-Ringes nicht stören können.

mit Eigenspannung sitzt. Infolge der Elastizität des Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 dient dagegen

O-Ringes wird er durch di$ kegelige Mantelfläche der 25 in Verbindung mit einem laufenden Innenring des

Büchse 7 gegen eine Stirnfläche 9 am Deckel 10 des Kugellagers. Die Dichtungsfläche ist in diesem Falle

Lagergehäuses angedrückt. Der O-Ring kann gegen als Schulter am Innenring ausgebildet, während der

Beschädigung von außen durch einen weiteren Deckel O-Ring 36 durch einen kegelförmigen Ringansatz 35

11, der auf dem Deckel 10 Ätzt, geschützt werden. Die an einem dem Blech 33 der Fig. 7 entsprechenden

in Fig. 1 gezeigte Dichtung ist insbesondere geeignet 30 Ringblech 37 unter Spannung gehalten wird,

für den Fall, daß das Lager gegen das Eindringen von In den drei Ausführungsformen nach Fig. 6, 7

Fremdteilen von außen her geschützt werden soll. Die und 8 ist die Dichtungsfläche innerhalb des Lagers

O-Ringe dienen gleichzeitig als Ventile, durch welche angeordnet.

überschüssige Schmiermittel aus dem Lagergehäuse Bei dem Beispiel nach Fig. 9 liegen sowohl die

entweichen können. . 35 Dichtungsfläche als auch die Kegelfläche außen am

In Fig. 2 ist eine Welle 12 mit einer Kegelmantel- Kugellager. Die kegelige Fläche, die den O-Ring fläche 13 versehen, auf welcher der O-Ring 14 unter trägt, ist in Gestalt einer Abbiegung an einem mem-Spannung aufliegt und dadurch gegen die innere branähnlichen kreisringförmigen Blech angebracht, das Stirnfläche 15 des Lagergehäuses 16 angedrückt wird. den gleichen Außendurchmesser hat wie das Kugel-Auf der gegenüberliegenden Seite des Lagers ist eine 40 lager und mit diesem zusammen eingespannt wird. Dichtung ähnlich der in Fig. 1 rechts dargestellten Der unter Spannung auf der kegeligen Fläche sitzende Dichtung gezeigt, mit dem Unterschied, daß die O-Ring legt sich direkt gegen die ebene Stirnfläche Neigung der Kegelfläche in entgegengesetzter Rieh- des inneren Lagerringes.

tung verläuft. Die Dichtung nach Fig. 2 dient in erster Die Erfindung kann auch auf selbständige Dich-

Linie dazu, das Austreten von Schmiermittel aus dem 45 tungseinheiten angewendet werden, wie solche z. B.

Lagergehäuse zu verhindern. in Fig. 10 und 11 dargestellt sind.

Der wesentliche Unterschied zwischen den Aus- Nach Fig. 10 besteht die Dichtung im wesentlichen führungen nach Fig. 3 und Fig. 1 besteht darin, daß aus einer ringförmigen Büchse 39, die zwei mit der das Lagergehäuse 17 und der Lagerdeckel 18 mit selben Konizität ausgestattete, einander entgegenkegeligen Mantelflächen ausgestattet sind, auf denen 50 gerichtete kegeligen Mantelflächen enthält. Auf jeder die O-Ringe unter Spannung aufsitzen, so daß der dieser Kegelflächen ist ein O-Ring unter Spannung Dichtungsdruck gegen zwei mit der Welle umlaufende, angeordnet. Die O-Ringe drücken gegen die senkrechsenkrecht zur Drehachse gerichtete Flächen 19 und 20 ten Flächen 40 eines die Büchse 30 umgebenden erfolgt. Blechmetallringes. Die Dichtungseinheit wird auf der

Da ein unter Spannung auf einer Kegelfläche auf- 55 Welle 41 mit Hilfe eines zusammengedrückten

gesetzter O-Ring die Tendenz hat, von dieser ab- O-Ringes 38 gehalten.

zurollen, so können beim Zusammensetzen des Lagers Die Ausführung nach Fig. 11 ähnelt im wesent-

Schwierigkeiten auftreten. Um das Zusammensetzen liehen der Ausführung nach Fig. 10, jedoch mit dem

zu erleichtern, ist zweckmäßig, wie Fig. 4 und 5 Unterschied, daß die beiden einander entgegengerich-

zeigen, am kleineren Ende der Kegelfläche 21 eine 60 teten kegeligen Mantelflächen mit bezug zur Welle

kegelige Gegenfläche 22 angeordnet, deren Neigung in um 180° gedreht sind, so daß die eine Kegelfläche

entgegengesetzter Richtung verläuft. Dadurch wird näher zur Welle liegt als die andere. Auf der inneren eine Rille gebildet, in welche der federnde O-Ring Kegelfläche ruht ein innerer O-Ring, der auf einen

hineinrollt und in welche er während des Zusammen- Durchmesser zusammengedrückt ist, der kleiner ist

baues der Dichtung so lange gehalten wird (Fig. 4), 65 als der Durchmesser beim entspannten Zustand, wähbis er gegen die senkrecht zur Drehachse verlaufende rend auf der äußeren Kegelfläche ein radial nach

Fläche zur dichtenden Anlage kommt (Fig. 5). außen gespannter O-Ring aufsitzt. Diese Dichtung

Die den O-Ring tragende kegelige Mantelfläche kann unter besonderen Umständen Anwendung finden,

braucht nicht notwendigerweise gemäß den Fig. 1 selbst wenn ein ausgedehnter O-Ring im allgemeinen

bis 5 ausgebildet zu sein. Sie kann z. B. von einem 70 Anwendung finden kann.

Die Ausführung nach Fig. 12 zeigt eine Welle 48, die einen Maschinenteil von solchen Abmessungen oder in solcher Anordnung aufweist, daß der Ausbau benachbarter Maschinenteile sehr kompliziert wird. Die Dichtung zwischen der Welle 48 und einer von ihr durchdrungenen Wand 47 enthält eine Büchse 43 mit kegeligem Außenmantel, die auf der Welle befestigt ist, und O-Ringe 44 und 45, die auf der Kegelfläche der Büchse 43 unter Eigenspannung aufliegen. Der Sinn dieser Anordnung besteht in der Schaffung eines Reserve-O-Ringes, der den O-Ring44 ersetzt, wenn dieser bricht oder sonstwie beschädigt wird. Der O-Ring 45 stellt den Reservering dar. Damit er keinen Druck gegen den O-Ring 44 ausübt, ist die äußere Mantelfläche der Büchse 43 nicht ein echter Kegel, sondern nach einer Kurvenlinie ausgebildet, deren Tangente am kleinsten Durchmesser mit der Drehachse einen Winkel von ungefähr 15° bildet und die einen bis auf etwa 0° allmählich absinkenden Winkel am größeren Durchmesser der Büchse aufweist. Ein O-Ring 46 bildet eine weitere Reserve, für den Fall, daß auch der O-Ring 45 beschädigt wird.

Die Dichtung gemäß der Erfindung hat verschiedene Vorteile gegenüber bekannter Dichtungen. Der O-Ring ist ein ganz gewöhnlicher normaler Teil und infolgedessen sehr billig. Er braucht keine Einstellung, da seine eigene Elastizität und die Konizität des Ringes, an dem er angebracht ist, einen praktisch gleichbleibenden Druck unabhängig von Temperatur und Benutzung gegen die Dichtungsfläche ausübt. Der Druck zwischen den gleitenden Teilen ist verhältnismäßig klein im Vergleich mit den üblichen Dichtungsmitteln und kann überdies durch geeignete Wahl der Neigung der Kegelfläche und demzufolge der Spannung im O-Ring verhindert werden. Da der O-Ring auf der Kegelfläche rollt, wird er immer gegen die Dichtungsfläche anliegen, selbst wenn diese schief steht oder eine Winkelverschiebung zwischen Welle und Gehäuse eintritt. Eine Dichtung gemäß der Erfindung ist daher selbsteinstellend und verhältnismäßig unabhängig von der Genauigkeit, mit der die Dichtung zusammengestellt wird.

Zur Schmierung des Lagers ist es möglich, bei den Anordnungen z. B. gemäß Fig. 1 und 3 einen der O-Ringe nach der Seite wegzudrücken, um das Schmiermittel zwischen zwei relativ zueinander drehbar angeordneten Teilen einzulassen. Wie bereits erwähnt, können die O-Ringe auch als eine Art Sicherheitsventile überschüssigen Druck aus dem Lagergehäuse entlassen. Eine weitere Möglichkeit, auf die ebenfalls bereits Bezug genommen worden ist, besteht in der Möglichkeit einen, oder mehrere Reserveringe auf einer Welle anzuordnen, insbesondere auf schwer zugänglichen Wellen, wo es sich darum handelt, einen beschädigten Ring trotz der schweren Zugänglichkeit leicht durch einen neuen zu ersetzen. Es ist auch möglich, einen O-Ring aufzuschneiden, ihn um die Welle herumzulegen und dann die Enden durch ein geeignetes Klebemittel oder durch Vulkanisierung miteinander zu verbinden.

Vergleichende Versuche mit anderen Dichtungen haben gezeigt, daß die Dichtung gemäß der Erfindung besonders darin überlegen ist, daß sie weniger Wärme als andere Dichtungen erzeugt. Zum Beispiel ergab sich bei einer bekannten Dichtung eine Temperatursteigerung von 58° C, während die Dichtung gemäß der Erfindung nur eine Temperatursteigerung von 23° C erbrachte. Die Temperatursteigerung ist verhältnismäßig klein bei hohen Geschwindigkeiten und selbst in den Fällen, wo der Druck erheblich ist.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Dichtung zwischen zwei im Verhältnis zueinander drehbaren Teilen, von denen der eine mit einer zur Drehachse konzentrischen kegeligen Rotationsfläche versehen ist, die den Zweck hat, einen gegen die Flächen mit Eigenspannung anliegenden O-Ring zur Abdichtung gegen eine zur Drehachse senkrechte Fläche zu pressen, die im festen Anschluß an den anderen Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring als einziges Dichtungsmittel auf der kegeligen Rotationsfläche abrollt, deren Erzeugende zur Sicherstellung der Rollbewegung des O-Ringes mit der Drehachse einen Winkel bildet, der kleiner als 30° ist.

2. Anwendung der Dichtung nach Anspruch 1 auf Wälzlager.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als selbständige Einheit ausgebildet ist (Fig. 10 und 11).

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Ende der kegeligen Rotationsfläche (21) in an sich bekannter Weise mit einer kegeligen Gegenrotationsfläche (22) ausgestattet ist, die das Abrollen des auf der ersteren Rotationsfläche aufgespannten O-Ringes verhindert.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift G 12078 XII/47 f (bekanntgemacht am 9. 5. 1956);

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 718 810;

USA.-Patentschriften Nr. 2 747 903, 2 714025,
626 166;

französische Patentschriften Nr. 1 035 945,
190, 1 150 516, 799 867;

britische Patentschriften Nr. 759 627, 773 786,
323.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 00» 680/297 12.60