DE1217715B

DE1217715B - Wellenabdichtung

Info

Publication number: DE1217715B
Application number: DEG42995A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Volkmar Otto; Gerhard Hammerschmidt
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1965-03-04
Filing date: 1965-03-04
Publication date: 1966-05-26

Description

Wellenabdichtung

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung mit-

tels pippr kppbinierten GeWindegäng- bzw. Drall-

nuten-_ und Lippendichtung, deren sogst dichtend an

der Welle anliegppdp Dichtlippe sielt im 13etrieb zu-

mindert teilweise von der Welle gbhebt.

Für die Abdichtupg von Wellen sind Wellen Wellendick-

tungen bekannt, deren axial oderradial abdichtende

11.ippe sich mit zunehmender L?rehzahl von der Ge-

gendichtfläche abhebt. Dagu ist p§ zupäpNt einmal

e@rforderhcj,daß die I>ichtung zusammen niit der

Welle umläuft und deren Dichtlippe beispielsWeise

auf einem feststehenden Gehäuseansatz od. dgl. liegt.

Durch eine besonders bewegliche Verbindung zwi-

sche eigentlicher Dichtlippe g40 der Wellendich-

tungsmaschette beyyrkt die bei Drehung -der Welle

bzw. Dichtung auf die Dichtlippe einwirkende Flieh-

kraft ein Abheben der Lippe von der Gegendicht-

fläche. Das gleiche gilt auch für federbelastete Dicht-

lippen. 1lllzr tippt sich hierbei die Dichtlippe erst bei

genügend hoher Drehzahl von der Dichtfläche ab, da

die Fliehkraft erst einmal die

überwinden

muß.

Weiterhin 1§a auch .nicht mehr neu, an den

Dichtstellen einer Welle Vorkehrungen zu treffen,

die bei sich drehender Welle durch einen Luftstrom

einen Sog entstehen lassen, der ein Durchdringen

des abzudichtenden Mediums durch die Dichtstelle

vereitelt. Dazu hat man die Welle oder einen mit der

Welle umlaufendpp Ring reit schraubenförmigen

Nuten in der Art eines Gewindes versehen. Bei rotie-

render Welle entstellt somit ein Luftstrom in dem

abzudichtenden Spalt zwischen Welle und Gehäuse,

der dem abzudichtenden Medium entgegenwirkt. Die

gleiche Wirkung erzielt man aber auch, wenn man

die Wellenoberfläche glatt läßt und die Nuten in die

Bohrungsfläche des feststehenden Gehäuses od. dgl.

einarbeitet.

Bei den zuletzt genannten Gewindegang- bzw.

Drallnutendichtungen tritt die Dichtwirkung erst mit

steigender Wellendrehzahl ein, während bei den vor-

her beschriebenen Lippendichtungen das Dichtver-

mögen mit zunehmender Wellendrehzahl geschmälert

wurde. Durch die Forderung nach einer sowohl im

Stillstand als auch bei Drehung wirkenden Wellen-

dichtung wurde es bekannt, Gewindegang- bzw.

Drallnutendichtungen mit Lippendichtungen zu kom-

binieren, so daß die Vorteile beider Dichtungsarten

ausgenutzt werden konnten. Somit es es möglich, bei

Stillstand und langsamer Drehbewegung die Welle

mit einer Berührungsdichtung abzudichten. Bei höhe-

ren Drehzahlen wird die Dichtlippe der Berührungs-

dichtung von der Gegendichtfläche abgehoben, so

daß die gesamte Piphtwirkung durch die berüh-

rungsfree Gewindegang- bzw. Drallnutepgichtupg

aufgebracht wird

Zum Abheben der Dich tlippep derartiger Kombi-

natiQnsdichten kapp entweder der von der Geyinc@e-

gang bzw. prällnutepdichtpng erzeugte Lu tstrom

eingesetzt werden und/oder bei mit .der Welle 4m-

lapfenden Dichtlippen kann die Fliehkraft dazu 4ps-

genutzt werden. Auch hat man schon in die Dicht-

lippe Werkstoffe mit besonders hohem Warmeaus-

dehnungskpeffiziepten eingelegt, der mit zunehmen-

der Wellendrehzahl und damit gleichzeitig steigender

Reibwärme durch die unterschiedlichen Ausdeh-

nupgswerte ein Ablbep der Dichtlippe ermpglicht.

Weiterhin ist ein Wellendichtring mit einer elasti-

schen Manschette bekannt, die Drallnuten an der

inneren Mantelfläche eines zylinderförmigen Dicht-

teiles aufweist, wobei an einer Stirnfläche des zylin-

derförmigen Dichtteiles eine zum Wellenmantel hin

konische, federbelastete Dichtlippe angebracht ist.

Jedoch können bei hohen Drehzahlen die bisher be-

kannten Methoden zum Abheben der Dichtlippe von

der Wellenmantelfläche nicht angewendet werden, da

weder die Fliehkraft noch der durch den Luftstrom

erzeugte Druck groß genug ist, um die Federkraft

der federbelasteten Dichtlippe zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel

und Wege zu finden, die zumindest ein teilweises

Abheben der Dichtlippe von der Gegendichtfläche

bewerkstelligen, um einem unnötigen Verschleiß der

Dichtlippe entgegenzuwirken. Diese Aufgabe wird

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Abheben

der Dichtlippe eine exzentrisch angeordnete Gegen-

dichtfläche vorgesehen ist. Die Gegendichtfläche

kann dabei entweder aus der Welle selbst heraus-

gearbeitet sein oder durch einen auf die Welle aufgezogenen Ring gebildet werden. Wesentlich ist jedoch, daß bei stillstehender oder sich langsam drehender Welle die Dichtlippe der Wellendichtung auf der exzentrisch angeordneten Gegendichtfläche aufliegt und somit die Abdichtung übernimmt. Vornehmlich ist die Gegendichtfiäche im Querschnitt kreisförmig, da hierbei die Übergänge vom größten zum kleinsten Radius der Gegendichtfläche und umgekehrt in bezug auf die Wellenachse am gleichmäßigsten sind. Es wäre aber auch jede andere Querschnittsform für die Gegendichtfläche denkbar, sofern sie exzentrisch zur Wellenachse angeordnet ist und die Übergänge zwischen dem größten und kleinsten Radius iso gestaltet sind, daß sich die Dichtlippe dieser Form anpassen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung .dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben sowie in seiner Wirkungsweise näher erläutert.
Die im Schnitt gezeichnete Wellendichtung besteht aus einer elastischen Manschette 1, .die mit einem Haftteil 2 an dem umgebenden Maschinengehäuse 3 anliegt. Ein Metallring 4 im Haftteil 2 stützt die Wellendichtung. Der Dichtteil s ist zylinderförmig und weist auf seinem Innenumfang Drallnuten 6 auf. An einer Stirnfläche des Dichtteiles 5 ist eine Dichtlippe 7 vorgesehen, die auf der äußeren Mantelfläche des fest mit der Welle 8 verbundenen Ringes 9 liegt. Die im Querschnitt kreisförmige äußere Mantelfläche des Ringes 9 verläuft dabei exzentrisch zur Ring-bzw. Wellenachse 13 und bildet die Gegendichtfläche 10 der Dichtlippe 7.
Im eingebauten Zustand paßt sich bei Stillstand der Welle 8 die Dichtlippe 7 unter der Einwirkung der eigenen Elastizität sowie der zusätzlichen Feder 11 an die Gegendichtfläche 10 an. Damit steht die Dichtkante 12 der Dichtlippe 7 über den gesamten Umfang mit der Gegendichtfläche 10 in Berührung. Dies ist auch dann noch der Fall, wenn die Welle 8 mit geringer Drehzahl läuft. Der Bereich des größten Abstandes von der Dichtfläche 10 zur Wellenachse 13 wandert dabei nur mit einer geringen Winkelgeschwindigkeit weiter. Infolge der hohen Elastizität derDichtlippe 7 vermag sich diese sowohl dem radial größten als auch dem radial kleinsten Abstand von der Dichtfläche 10 zur Rotationsachse 13 sowie allen Zwischenwerten anzupassen. Die Dichtlippe 7 sorgt somit immer noch für eine vollständige Abdichtung des zwischen Welle 8 und zylinderförmigem Dichtteil 5 eventuell noch durchtretenden Mediums. Erst bei hohen Drehzahlen tritt die Dichtwirkung der Drallnutendichtung voll in Kraft. Gleichzeitig wird der -auf die Dichtlippe 7 einwirkende Schlag der exzentrischen Gegenfläche 10 so groß, daß infolge des Verharrungsvermögens bzw. der Trägheit der Dichtlippe diese nicht mehr schnell genug radial nach innen zurückfedem kann. Die Dichtlippe gerät dabei in Schwingungen. In bestimmten Drehzahlbereichen, d. h. bei bestimmten Schlagfrequenzen, wird die Amplitude der schwingenden Dichtlippe 7 so groß, daß diese nur noch mit einem sehr kleinen Teil ihres Umfanges zur Auflage auf der Gegendichtfläche 10 kommt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein teilweises Abheben auch von Lippen möglich ist, .die nicht umlaufen. Bei umlaufenden Lippen kann durch,die exzentrische Ausbildung-der Gegendichtfläche eine Unterstützung des durch Fliehkraft bewirkten Abhebens erfolgen. Durch die nur noch sehr kleine Berührungsstelle zwischen Dichtlippe 7 und Gegendichtfläche 10 wird der Verschleiß ,der Dichtlippe 7 außerordentlich stark herabgesetzt.

Claims

Patentanspruch: Wellenabdichtung mittels einer kombinierten Gewindegang- bzw. Drallnuten- und Lippendichtung, deren sonst -dichtend an der Welle anliegende Dichtlippe sich. im-Betrieb zumindest teilweise von der Welle abhebt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zum Abheben der Dichtlippe eine exzentrisch angeordnete Gegendichtfläche vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 879 939; deutsche Patentanmeldung- F 7843 XII/47f (bekanntgemacht am 29. 1.1953); deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1880 995, 1871828; -_ britische Patentschrift Nr. 705 099; USA.-Patentschriften Nr. 2171968, 2 352 336, 3 038 733, 2 478 649, 2 556 393, 2 637 574.