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Lippendichtung für sich drehende Teile Die Erfindung bezieht sich
auf eine Lippendichtung für sich drehende Teile, welche dazu dient, eine Abdichtung
gegen strömende Medien zwischen einem sich drehenden, mit der Dichtung fest verbundenen
Teil und einem anderen sich drehenden oder feststehenden Teil, insbesondere einer
Welle, herzustellen.
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Bei umlaufenden Dichtungen für sich drehende Teile ist es bekannt,
Fliehkraftregler anzuordnen, die im anpressenden bzw. abhebenden Sinn auf die Dichtung
wirken, um die auf die Masse des Dichtungsringes wirkende Fliehkraft zu kompensieren.
Gemäß einer solchen bekannten Einrichtung wird ein Dichtungsring, der sich unter
der Wirkung der Fliehkraft von seiner Gegendichtfläche abzuheben sucht, über einen
Doppelhebel, an dessen einem Ende ein Fliehgewicht angeordnet ist, gegen die Gegendichtfläche
gedrückt. Umgekehrt ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei der Dichtungsringe, die
unter der Einwirkung der Fliehkraft stärker gegen die Gegendichtfläche gepreßt werden,
über mit Fliefigewichten versehene Doppelhebel entlastet werden. Schließlich sind
auch bereits umlaufende Lippendichtungen bekannt, -die sich unter der Einwirkung
der Fliehkraft von ihrer Gegendichtfläche abheben bzw. sich stärker an dieselbe
anlegen. Diese bekannten Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert und platzraubend
sowie in der Herstellung und Montage teuer. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Lippendichtung mit einer unter Fliehkraftwirkung stehenden Dichtungslippe zu
schaffen, welche diese Mängel der bekannten Einrichtungen weitgehend beseitigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bei Dichtungsringen
an sich bekannter Fliehkraftausgleich vorgesehen ist, der als einstückig mit der
Dichtungslippe verbundener, aus deren Material gefertigter und sich in axialer Richtung
entgegengesetzt zur Dichtungslippe erstreckender Ringkörper ausgebildet ist. Dadurch
wird eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildung einer an sich -bekannten
Fliehkraftausgleichsvorrichtung bei Lippendichtungen erzielt. Diese Ausbildung ist
außerordentlich einfach und kann als einheitliches Bauelement leicht zusammen mit
der Dichtung hergestellt werden. Ein solches Bauelement beansprucht infolge seiner
gedrängten Bauart verhältnismäßig wenig Platz und ist in der Herstellung sehr billig.
Auch gestattet die Ausbildung der Ausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung auf
ebenso einfache Weise die Anordnung von zusätzlichen Mitteln zur Veränderung, Regelung
oder Berichtigung der Fliehkraftausgleichswirkung. Beispielsweise kann in den Ringkörper
eine unter der Wirkung der Fliehkraft. dehnbare Schraubenfeder eingesetzt werden.
Ferner kann der Ringkörper mit einem verformbaren Bewehrungskonus verbunden oder
mit zusätzlichen schweren Massen versehen werden, die z. B. in Vorsprünge des Ringkörpers
eingebettet werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht.
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F i g. 1 zeigt in einer axial geschnittenen Teilansicht einen
sich um eine Welle drehenden Teil und eine zwischen diesen beiden Teilen angeordnete
Lippendichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 und 3 zeigen in entsprechenden
Axialschnitten zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung; F i g. 4 zeigt
in Draufsicht eine Bewehrung für die Dichtungsvorrichtung gemäß F i g. 3;
F
i g. 5 und 6 zeigen in entsprechenden Axialschnitten zwei weitere
Ausführungsformen der Erfindung, und Fig. 7 zeigt eine von der Seite gesehene
Teilansicht der Lippendichtung gemäß Fig. 6.
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Es sei angenommen, daß die gewünschte Ab-
dichtung zwischen
einer stillstehenden oder sich drehenden Welle A und einem sich drehenden Teil B
hergestellt werden soll, welcher auch die Lippendichtung trägL Gemäß Fig.
1 ist zwischen den Teilen A und B eine Dichtung C angeordnet,
welche z. B. einen bei 2 bewehrten Körper 1 aus Gununi oder einem anderen
Elastomer mit wenigstens einer Ab-
dichtungsplatte
3 aufweist, welche nüt der Welle A
in Berührung kommen soll. Der Fliehkraftausgleich
wird durch einen Ringkörper4 gebildet, welcher in bezug auf den Fuß 5 der
Lippe (d. h. auf den diese mit dem Körper 1 verbindenden Teil) auf
der der Lippe abgewandten Seite angeordnet und einstückig aus dem gleichen Material
wie die Dichtlippe gebildet ist.
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Die Betriebsbedingungen sind folgende: Wenn man mit M, und M, die
Massen der Lippe 3
bzw. des Ringkörpers 4, mit R, und R, die Halbmesser der
betreffenden Schwerpunkte und mit y und x die axialen Abstände dieser Schwerpunkte
von einem in der Zone des Fußes 5 liegenden Biegungszentrum A,
bezeichnet,
können folgendeBeziehungen angeschrieben werden: Die der Fliehkraft M, co2 R, unterworfene
Masse M, erzeugt ein Biegungsmoment C, der Größe: C2 # (M2 o)2 R2
- F2) X,
worin F, die von der Dehnung des Umfangs des Ringkörpers herrührende
elastische Rückwirkung ist, wobei diese Dehnung eine Funktion von C02R. ist. Das
Moment C2 entwickelt in der bei M2-A. liegenden neutralen Faser einen Zug,
dessen Richtung der des Zuges entgegengesetzt ist, welche in der bei A,-M, liegenden
Faserdurch das Biegungsmoment C
entwickelt wird, welches folgende Größe hat:
C, = (M, col R, - F,) y.
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Dieses Moment C, rührt von der auf die Lippe ausgeübten Fliehkraft
her, wobei F, die elastische Rückwirkung dieser Lippe ist.
was zu den folgenden zu wählenden Grenzen führt: X>Y9 m2 mi R2 > Ri.
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Es können insbesondere Mittel vorgesehen werden, um die regelnde Fliehkraftwirkung
zu vergrößern, zu verkleinern oder zu berichtigen. Diese Mittel benutzen
insbesondere Metallmassen oder ganz allgemein beliebige schwere Sroffe, welche dem
Gummi einverleibt werden und die Dichte der Gesamtanordnung vergrößern oder sie
in geeigneter Weise verteilen.
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So ist z. B. in F i g. 2 in die Masse M2 eine Feder
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eingesetzt, welche unter der Einwirkung der Fliehkraft auf Dehnung arbeitet.
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Bei der Ausführungsform der F i g. 3 und 4 ist mit der Dichtung,
d. h. wenigstens mit dem Ringkörper 4 und einem Teil der Lippe
3, eine zweckmäßig konische Bewehrung 7 kombiniert, welcher eine entsprechende
Verformbarkeit gegeben wird, z. B. durch Anbringung (F i g. 4) einer gewissen
Zahl von konvergierenden Schlitzen 8.
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Bei dieser Ausbildung weitet sich bei einer radialen Beanspruchung
die große Grundseite des Kegelstumpfs ,auf, während sich seine kleine Grundseite
zusammenzieht, Wenn, wie in F i
g. 3 dargestellt, ein elastischer Ringkörper
mit der Masse M, außerhalb dieser Die Kräfte F, und F, welche sich von der Fliehkraft
abziehen, haben die Form-
Hierin bedeutet
| G = Elastizitätsmodul, |
| S = Querschnitt der Lippe oder des Ringkörpers, |
| a = diinensionsloser Koeffizient von der Form |
| OC = f (-isi-) , d. h.
oc ist eine Funktion des |
| Verhältnisses des Querschnitts des Ringkörpers |
| oder der Lippe in der Ruhestellung und nach |
| der Dehnung. |
Bei dieser grundsätzlichen Ausbildung kann jede auf die Lippe wirkende Flichkraft,
welche diese von der Welle abzuheben sucht, durch eine wenigstens gleiche oder größere
Kraft ausgeglichen werden, welche durch Erzeugung einer Spannung in der zwischen
M, und M, liegenden neutralen Faser die Lippe in ihrer normalen Stellung hält oder
in diese zurückführt.
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Ganz allgemein müssen folgende Bedingungen eingehalten werden:
C2 >, CI d. h.: Bewehrung angeordnet ist, entwickelt diese
Masse unter der Einwirkung der Fliehkraft ein Moment: C2 = (M2 0J2
R2) X
in bezug auf die Achse X - X.
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Wenn dieses Moment größer als das von der Lippe herrührende
ei = (M, 0J2 Ri) Y gemacht wird, sucht sich der Flächeninhalt der kleinen
Grundseite des Kegelstumpfs zu verkleinern, so daß der Umfang der Lippe abnimmt,
wodurch ihre Anpressung an die Welle vergrößert wird. Entsprechend der für die Lippe
gewünschten Anpressung erhält man die Grenzbedingang: (M2,r»' R2) x
>, (M, wl RI) y.
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Streng genommen müßten von den entwickelten Fliehkräften die Kräfte
F, und F, abgezogen werden, um gleichzeitig die elastische Rückwirkung der Masse
M2 (Zunahme des Durchmessers) und auch den Verformungswiderstand der Bewehrung zu
berücksichtigen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform (F i g. 5)
kann die Masse
M2 eine Feder 6 sein, welche hier in eine entsprechende Nut 9 der
Bewehrung 7 eingesetzt ist.
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F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Ringkörpers,
welcher eine Reihe von Vorsprüngen 10
aufweist, welche gleichmäßig auf den
Umfang verteilt
sind, und in welchen sich Metallkugeln befinden,
welche den Ringkörper beschweren.
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An Stelle der Kugeln könnte auch ein Metalldraht benutzt werden, welcher
in die Vorsprünge eingebettet wird und nach der Formung in dem Zwischenraum zwischen
den Vorsprüngen abgeschnitten wird.
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Wie aus den Figuren der Zeichnung hervorgeht, sucht die auf den Ringkörper
4 oder auf die an ihm angeordnete Ausgleichsmasse wirkende Fliehkraft auf die Lippe
3 die gewünschte Berichtigungswirkung auszuüben.
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In ähnlicher Weise wird bei Dichtungen vorgegangen, bei welchen die
Lippen sich unter der Einwirkung der Fliehkraft stärker gegen die gegenüberliegenden
Flächen zu legen suchen. Die Ausgleichsmittel sind dann so angeordnet, daß sie die
Lippen von diesen Flächen gerade so abzuheben suchen, daß ein geeigneter,
d. h. nicht zu großer Berührungsdruck aufrechterhalten bleibt.
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Die erfindungsgemäßen Mittel gestatten also, in allen Fällen das richtige
Arbeiten der Abdichtungslippen trotz der an ihnen auftretenden Fliehkraft aufrechtzuerhalten.