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Wellendichtung Es sind Wellendichtungen bekannt, die aus einem Haftteil
und einem Gleitteil bestehen und bei denen der Gleitteil mit einer Dichtlippe versehen
und mit einer Schraubenringfeder belastet ist. Derartige Dichtungen dienen zur Abdichtung
von sich drehenden Wellen gegen Flüssigkeiten. Bei Wellendichtungen dieser Art kann
in bestimmten Einbaufällen, in denen beispielsweise der Ölspiegel niedriger liegt
als die Dichtungsunterkante oder in denen die Dichtung aus anderen Gründen trocken
läuft, ein Pfeifen entstehen. Dieses Pfeifen hat seine Ursache in Reibungsschwingungen,
die entlang der Umfangsrichtung der Welle mit einer Frequenz von 0 bis 1000 Hz und
Ausschlägen von etwa 0 bis 10 #t auftreten. Diese Reibungsschwingungen entstehen
dadurch, daß die gleichmäßig auf den Umfang der Welle verteilten Angriffspunkte
der Gummimanschette an der schmiermittelarmen Dichtfläche halten und diese ruckweise
wieder loslassen. Da die Kräfte am Umfang der Dichtlippe gleichmäßig verteilt und
somit gleich groß sind, kann bei besonders ungünstigen Dichtungsverhältnissen, bei
denen entsprechend große Reibungsmomente vorhanden sind, ein Aufschaukeln der Schwingungen
bis zur Resonanz erfolgen.
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Es sind ferner Dichtungen bekannt, bei denen die Dichtlippe flächenhaft
an der Welle anliegt und ihre eine nicht mit der Wellenoberfläche in Berührung stehende
Stirnfläche abgeschrägt ist. Der Druck der konzentrisch angeordneten und in einer
zur Wellenachse senkrechten Ebene liegenden Ringfeder wirkt dabei flächenmäßig und
im wesentlichen auf dem gesamten Umfang gleichmäßig auf die Berührungsfläche, wobei
die abgeschrägte Stirnfläche der Dichtlippe die gleichmäßige Druckverbreitung am
Umfang der Welle nicht wesentlich beeinflussen kann.
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Nach einer anderen bekannten Ausführung ist die Berührungsfläche einer
Lippendichtung gegen die Achse der Welle geneigt, wobei die schräg zur Mittelachse
der Welle verlaufende Dichtlippe mit Federn an den Wellenumfang gepreßt wird. Dabei
verläuft die gegen die Welle geneigte Berührungsfläche der Dichtung in der gleichen
Ebene wie die zur Anpressung der Dichtlippe vorhandene Schraubenringfeder. In diesem
Fall sind jedoch die Anpreßkräfte der Dichtlippe auf den Umfang der Welle wiederum
im wesentlichen gleichmäßig verteilt.
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Außerdem ist es bekannt, den Anpreßdruck durch Aufweiten einer in
einer Ebene schräg zur Wellenachse aufgeschobenen Dichtlippe zu erreichen. Eine
Schraubenringfeder ist nicht vorgesehen. Diese Schrägstellung der vor dem Einbau
geraden Dichtlippe bringt zwar ein unterschiedliches Verkanten der Lippe gegenüber
der Welle mit sich; der die Dichtlippe tragende Schenkel ist aber lediglich durch
seine unterschiedliche Länge und daher nur in sehr geringem Maße an derAusbildung
eines Anpreßdruckes beteiligt, so daß zwar ein unterschiedlicher Anpreßdruck entstehen
kann, der aber keineswegs ausreicht, um die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe zu
lösen, die darin besteht, Reibungsschwingungen bzw. das Pfeifen zu beseitigen. Auch
ist diese Aufgabe in keiner der Vorveröffentlichungen erwähnt.
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Diese den bekannten Dichtungen anhaftenden Nachteile werden nach der
Erfindung durch eine besondere Anordnung der Schraubenringfeder vermieden, durch
die eine ungleichmäßige Verteilung der angreifenden Kräfte auf den Umfang entlang
der Dichtkante erreicht wird.
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Diese sich von einer minimalen zu einer maximalen Kraft ändernde Kräfteverteilung
über den Umfang der Dichtkante wird bei einer Wellendichtung zur Abdichtung von
sich drehenden Wellen gegen Flüssigkeiten oder andere Medien, welche aus einem Haftteil
und einem Gleitteil besteht, dessen Dichtlippe mit einer Schraubenringfeder belastet
ist, erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Wirkungsebene der Schraubenringfeder
und die durch die Dichtkante der Dichtlippe gelegte Ebene einen Winkel miteinander
bilden. Vorzugsweise ist die Wirkungsebene der Schraubenringfeder derart schräg
zu der durch die Dichtkante gelegten Ebene vorgesehen, daß der Schraubenfederring
auf der einen Seite über der Dichtkante, auf der gegenüberliegenden Seite aber neben
der Dichtkante liegt.
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Hierdurch ändern sich die Reibungskräfte längs der Dichtkante von
einem Minimum bis zu einem Maximum und führen so den gewünschten Erfolg, nämlich
das Verhindern des Pfeifens sowie eine bessere Schmierung der Dichtung herbei. Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu erblicken, daß die
axiale
Verschiebung der Nut, in der die Schraubenringfeder liegt, kaum Mehrkosten bei der
Produktion verursacht, also wesentlich billiger ist als die anderen Mittel, die
man zur Verhinderung des Pfeifens bisher anzuwenden versucht hat.
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Es ist bekannt, an der dem Schmiermittel zugewandten Seite von Lippendichtungen
Leitkanten vor der Dichtfläche an der Lippe anzubringen, die einen Stau des Schmiermittels
und seine Zuführung zur Dichtkante bewirken sollen. In Anlehnung an diese bekannten
Ausbildungen kann die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtlippe mit einer axial laufenden
Leitkante versehen sein: Diese Erhöhung befindet sich an der Stelle, an der die
kleinen Kräfte auftreten. Sie hat den Zweck, die Flüssigkeit mittels der schrägen
Flächen über die Leitkante zur Dichtkante zu führen. Die Schmierung wird: hierbei
sowohl bei Links- wie bei Rechtslauf der Welle erzielt. Der Vorteil dieser Leitkante
ist vor allem darin zu sehen, daß auch bei großer Schmiermittelarmut immer noch
Teilchen des abzudichtenden Mediums unter die Dichtkante gebracht werden, insbesondere
deshalb, weil hier der Bereich der Dichtkante liegt, in dem die Anpreßdrücke minimal
sind. Es entsteht somit durch die mit der Welle umlaufende Ölmenge ein Staudruck,
der das Öl unter die Dichtlippe schiebt. .
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Die Wellendichtung ist ferner so ausgebildet, daß die Schraubenringfeder
mit sicherem Halt in der Nut der Dichtlippe lagert: Um dies zu erreichen, liegt
in an sich bekannter Weise der Federring in einer Nut, die ihn fingerartig bis über
die Mitte hinaus faßt und ihm so einen guten Halt verleiht.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine einbaufertige Wellendichtung
gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt schematisch die durch die Erfindung erreichte
ungleiche Kräfteverteilung; Fig: 3 zeigt die Kräfteverteilung bei Wellenringen an
sich bekannter Bauart; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Wellendichtung mit den
erfindungsgemäßen Merkmalen.
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Bei der in schematischer Form dargestellten Wellendichtung gemäß Fig.
1 ist am Haftteil 1 das Gleitteil 2 mit der Dichtkante 3 angebracht, die in einer
zur Mittelachse M-M senkrechten Ebene verläuft. Wie aus der Zeichnung deutlich erkennbar,
ist die Wirkungsebene der Schraubenringfeder 4, welche in der Zeichnung mit
gestrichelten Linien eingezeichnet ist, schräg zur Wirkungsebene der Dichtlippe
angeordnet, die in der Dichtkante 3 verläuft, wodurch eine ungleiche Kräfteverteilung
über den Umfang entlang der Dichtkante 3 auftritt.
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Um eine dauernde Versorgung der Dichtlippe mit Schmiermittel zu gewährleisten
und somit ein Trockenlaufen zu vermeiden; ist eine Art Hilfslippe 5 in Form einer
an der Vorderseite der Dichtlippe angeordneten, aus ihrer Ebene herausragenden,
satteldachartigen Erhöhung 5 mit etwa dreieckförmigem Querschnitt vorgesehen. Mittels
dieser Hilfslippe ergibt sich eine axial zur Welle verlaufende Leitkante
5a, die bewirkt, daß die Flüssigkeit durch die schrägen satteldachartigen
Flächen 6, 6' (vgl. Fig. 4) zur Dichtlippe 3 hingeführt wird. Entsprechend dem Drehsinn
der Welle bildet sich auf der einen Seite dieser Hilfslippe ein Schmiermittelstau
aus und auf der anderen Seite ein Sog mit entsprechender Wirbelbildung. Diese Maßnahme
dient dazu, die Versorgung der Dichtfläche mit Schmiermittel auf alle Fälle zu gewährleisten,
um so ein Trockenlaufen der Dichtlippe zu verhindern und damit ebenfalls dem Pfeifen
der Dichtung und dem Entstehen von Reibungsschwingungen entgegenzuwirken.
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Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Wellendichtung eine ungleiche Reibungskräfteverteilung über den Umfang der Dichtlippe
bzw. der Welle erzielt. Gegenüber bekannten Wellendichtungen, bei welchen die Kräfteverteilung
wie in Fig. 3 gezeichnet verläuft, wird somit die Ursache der unangenehmen Pfeiftöne
beseitigt. Aus Fig. 4 der Zeichnung ist die Lage der Erhöhung 5 erkennbar. Diese
stellt sich als eine Art dachförmig ausgebildete Rippe dar, welche aus der Ebene
der Dichtlippe 3 vorspringt und zwei annähernd gleiche Seiten 6, 6' aufweist.