DE1625907A1

DE1625907A1 - Wellendichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1625907A1
Application number: DE19671625907
Authority: DE
Inventors: Halliday Geoffrey Walton
Original assignee: George Angus and Co Ltd
Current assignee: George Angus and Co Ltd
Priority date: 1966-07-07
Filing date: 1967-07-07
Publication date: 1970-08-20
Also published as: US3504918A; SE316340B; GB1182426A; DE1625907B2

Description

GEOEGE ALiGUS & COMPANY LIMITED, Newcastle upon Tyne 1/England Wellendichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft Wellendichtungen, die auch als Öldichtungen bekannt sind und die zum Abdichten gegen das Lecken von Flüssigkeit entlang von Wellen, beispielsweise Maschinenkurbelwellen oder Kraftfahrzeugantriebsübertragungswellen bestimmt sind, die aufgrund von Faktoren wie Weilendurchbiegung, Torsionsschwingung und exzentrischer Bewegung schwer abzudichten sind.

Es ist seit langem bekannt, daß das Abdichten solcher Wellen dadurch verbessert werden kann, daß man am abgedichteten Umfang eine Art Rückförderschraube oder Rückförderschnecke vorsieht, die durch eine schraubenförmige Rippe oder Rille an der Oberfläche der Welle oder der Dichtung ausgebildet ist. Durch geeignete Wahl der Richtung der Schraubenlinie in bezug auf die

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normale Drehrichtung der Welle bewirkt die relative Drehung, -. daß das Öl oder eine andere Flüssigkeit, die dazu neigt, durch die Dichtung zu lecken, zurückbefördert wird.

Die am besten geeignete Art zur Schaffung einer iiückförderwirkung besteht darin, die erforderliche itippe oder Kille am Abdichtungsumfang der Dichtung auszubilden, so daß eine Veränderung der Welle nicht erforderlich ist und die Dichtung auf der zylindrischen Überfläche jeder Welle geeigneter Größe in Tätigkeit tritt.

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Bekannte iiückförderdichtungen bewirken zufriedenstellende Ergebnisse in einer Drehrichtung, für die sie bestimmt sind, jedoch sind für Ümkehrwellen, insbesondere i.raftfahrzeugantriebe- oder Übertragungswellen, Bückforderdichtungen erforderlich, die in jeder Drehrichtung wirksam sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lippenwellendichtung der bekannten Art zu schaffen, die jedoch in beiden Drehrichtungen eine üückförderwirkung ausübt.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Wellendichtung einen ge-

formten Dichtungsring aus elastischem i'iaterial, der am Umfang eine Dichtungslippe mit einem sich über den Umfang erstreckenden Dichtungsband zwischen einer inneren und einer äußeren

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kegelstumpfförmigen Fläche aufweist, die, wenn die Dichtung in Betrieb ist, der abgedichteten Flüssigkeit zu- bzw. abgekehrt sind, wobei sich wenigstens ein durch eine iiippe oder Kille gebildetes Leitflächenteil, dessen Enden das Dichtungsband in entgegengesetzten Umfangsrichtungen schneiden und ein Paar entgegengesetzt gerichteter Leitflächen bilden, die auf

ο -das Dichtungsband in einem Winkel von nicht mehr als 20 zur Ebene des Dichtungsbandes auftreffen, bogenförmig über einen Teil der äußeren kegelstumpfförmigen fläche erstreckt.

Zur Erzielung bester Ergebnisse und unter Berücksichti-

bevorzugten / gung des Formens einer im folgenden besehriebenen'Dichtung ist der Winkel der Leitflächen vorzugsweise wesentlich kleiner, und zwar beträgt er zwischen 1 und 5 .

Üblicherweise ist bei einem Dichtungsring das Dichtungsband eine durch die Verbindung der kegelstumpfförmigen Flächen gebildete Kante, jedoch wird die Kante durch den als "Einlaufen" bekannten anfänglichen Abrieb des in .betrieb stehenden Dich^ tungsrings axial zu einem schmalen Band verbreitert, das auch als "Kontaktband" bekannt ist. Ein entsprechendes band könnte jedoch auch bei Herstellung eines Dichtungsrings anstelle einer Kante ausgebildet werden.

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SAD

Der Ausdruck "Leitflächenteil" wurde als beschreibender Ausdruck und Gattungsbegriff für eine Hippe oder Rille gewählt, die eine Fläche darstellt, die bei Drehung relativ zu einer Flüssigkeit, der sie ausgesetzt ist, diese zurückschiebt.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wirken die Leitflächenteile wie schraubenförmige Pumpenleitflächen, die das Öl, das dazu neigt, über die Dichtungskante zu lecken, zurückbefördern, und es wurde festgestellt, daß entgegengesetzt gerichtete Leitflächen, die das Dichtungsband schneiden, d.h. auf das Dichtungsband in kleinem Winkel auftreffen oder sich in dieses hineinerstrecken, das Öl in beiden Wellendrehrichtungen wirksam zurückbefördern.

Diese Wirkung nach beiden dichtungen ist überraschend, da es zu erwarten wäre, daß entgegengesetzt gerichtete gleiche Leitflächen gleiche Wirkungen in entgegengesetzten dichtungen auf das Öl ausüben würden, und der Effekt ist bisher noch nicht vollständig verständlich.

Jedoch ist der Abdichtungseffekt einer elastischen Lippenwellendichtung selbst noch nicht völlig klar durchschaut, da es verschiedene Faktoren gibt, die schwer zu beobachten oder zu bestimmen sind, beispielsweise das Verformen

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der elastischen lippe als Ergebnis der .Belastung der Lippe und der Bewegung der Welle sowie das Vorhandensein eines Ölfilms zwischen der Lippe und der Fläche, gegen die sie abdichtet.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß Dichtungen gemäß der Erfindung einen nach zwei Richtungen wirkenden Rückfordereffekt ausüben.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine innere Lippenwellendich-

tung gemäß der Erfindung, Fig. 2 und 3 Axialschnitte in Ebenen II-II bzw. HI-III der Fig. 1,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Radialschnitt des in Fig. 2 mit einem Kreis versehenen Teils der Dichtungslippe, und

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab einen Radialschnitt der Profile der in den Fig. 2,3 und 4 dargestellten Rippen.

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Die dargestellte Dichtung ist grundsätzlich oekannt. Sie umfaßt einen geformten Dichtungsring aus ölüestänaigem synthetischen Gummi oder ähnlichem gummiartigen elastischen Material mit U-förmigem querschnitt, der eine äußere zylindrische Wand 1 aufweist, die durch einen Verstärkungsring 2 mit L-^uerschniti versteift ist, um einen Halteteil zum Befestigen der Dichtung in einem Wellengehäuse zu bilden, und einen flexiblen Flansch 3, der von einer Badialfeder 4 umgeben ist.

Der innere Umfang des Flansches 3 weist eine Dichtungslippe zum Abdichten der zylindrischen Oberfläche einer Welle auf, die eine kreisförmige Dichtungskante 5 hat, die durch das Zusammentreffen einer geformten kegeistumpfförmigen äußeren Fläche 6, die im betrieb von der abgedichteten Flüssigkeit weg nach außen gekehrt ist, mit einer geschnittenen Tegels tumpfförmigen inneren Fläche 7, die im Betrieb der abgedichteten Flüssigkeit zugekehrt ist, entsteht.

Die innere kegelstumpfförmige Fläche 7 wird mit einem Beschneidemesser geschnitten, gegen das die geformte Dichtung so gedreht wird, daß man den gewünschten Winkel der Fläche 7 und eine genaue Ausbildung und Anordnung der Dichtungskante 5 erhält.

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Soweit ist die vorstehend beschriebene LJicntung.eine bekannte konstruktiv n, und es ist auch bekannt, daß die äußere kegelstumpf!"3riiii^u Fläche ü :;.it eineij. ochra/uuengewinde oder schraubenförmigen nippen ",der üillen ausgebildet ist, uni bei relativer Drehung u.er Welle in einer idchtung die üoer die Dichtungskunte j lecKenae Flüssigkeit zurückzubeordern.

Das eriinuungsgeiiiäüe neue i-lerkrnal besteht darin, daß die Fläche υ mit wenigstens einem Leitflächenteil versehen ist, dessen Enden in entgegengesetzten biufangsrichtungeii und in einem kleinen Winkel auf die Dichtungskante ο auftreiben, bei der dargestellten Dichtung sind in der Fläche u Leitflächenteile ausgeformt, die durch eine stuienartige neine sich über den Umfang erstreckender paralleler liippen . mit iiu v?esentliehen L-förmigeiL vtuerschnitt gebildet ist, die jeweils in einer leicht schrägen Krone in einem Winkel von 1" (Fig. 4) »ur Ebene der Dichtungskaiiie t liegen. Der Winkel der Schräge kann deii Erfordernisseii eiitsprechend gewählt weraen, er sollte bei einer Dichtung, wie -eier dargestellten, jedcch ^icht größer als ^, vorzugsweise nicht _οτο^6Γ als 3" sein.

ZiXTu AusLilder, der iiippen wird ei:: kegeistuiupfförn.iges Formteil verwendet, das in seiner kegeletu^pffürirdgen Fläche eine ^eihe kreisiüri-iger idllen aufweist, die in: Durchmesser abgestuft und k.:.i]demeiitär zu den zu feinenden Kippen ^ sind/

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Die Rillen werden durch Drehen in einer Drehbank hergestellt, in der das Formteil um eine in bezug zu seiner Längsachse leicht schrägen Achse gedreht wird. Die so gedrehten kreisförmigen Rillen und die sich daraus ergebenden geformten Hippen verlaufen parallel in Bezug zueinander, und die Mittelpunkte ihrer Kreislinien sind von der Achse der kegeistumpfförmigen Fläche fortlaufend versetzt.

Bei dem Dichtungsring, wie er geformt ist, kreuzen wenigstens zwei der Rippen 8 die Ebene der späteren Dichtungskante 5₉ und wenn diese durch Schneiden der inneren kegeistumpfförinigen Fläche 7 ausgebildet wird, werden die über die Ebene der Kante 5 hinausreichenden bogenförmigen Teile der Rippen 6 abgeschnitten, wobei der Rest dieser Rippen jeweils mit zwei Enden 9 bzw. 10 übrigbleibt, die die Kante 5 schneiden.

Die Enden 9 und 10 der Rippen 8 bilden die erforderlichen Leitflächen, die die Dichtungskante 5 schneiden,■die beim Einlaufen durch anfänglichen Abrieb im Betrieb zu einem Dichtungsband mit größerer axialer Breite verändert wird. Es ist ferner zu bemerken, daß die Dichtungslippe beim Aufbringen aufdie Welle leicht gedehnt und ferner durch die Radialfeder

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> 4 zusammengeschnürt wird, so daß die sich daraus ergebende radiale Belastung des elastischen Materials der. Lippe die Beschaffenheit des in Berührung mit der Welle stehenden Dichtungsbandes noch weiter verändert.

Die Tiefe und der Abstand der Kippen 8 sind auf der Zeichnung zum Zwecke der besseren Veranschaulichung in übertrieben großem Maßstab dargestellt.

In der Praxis sind die Rippen 8 viel feiner, wobei die tatsächlichen Maße so bestimmt sind, daß sie der Größe und Art der Dichtung entsprechen. Beispielsweise können bei einer Dichtung für eine Welle mit einem Durchmesser von 7,62 cm die Hippen jeweils eine radiale Tiefe von 0,127 mm und eine axiale Tiefe von etwa 0,22 mm bei einer Dichte von 19 Rippen pro cm aufweisen.

Obwohl die Rippen 8 leicht schräg zur Ebene der Dichtung liegen, können ihre Flanken 11 (Fig. 4 und 5) durch Verwendung eines in geeigneter Weise geformten Werkzeugkopfes beim Drehen des Formstempels, ,zylindrisch um die Achse X-X des Dichtungsrings ausgebildet werden, wodurch der Dichtungsring ohne Gefahr der Beschädigung der Rippen genau axial aus sainer Form herausgenommen werden kann.

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In der obigen Beschreibung sind die Leitflächenteile als "Hippen" beschrieben, jedoch kann eine stufenartige kegeistumpfförmige Fläche selbstverständlich auch als mit "Rippen" oder "Rillen" versehen angesehen werden.

Die Erfindung ist in bezug auf ihre Verwendung bei einer inneren V/ellendichtung beschrieben worden. Sie kann jedoch auch bei einer äußeren Dichtung verwendet werden, die, wie bekannt, so auf einer Welle befestigt ist, daß sie sich mit ihr dreht und gegen eine sie umgebende Fläche eines Gehäuses abdichtet. Bei einer äußeren Dichtung ist die Lage der den Halteteil bildenden Wand 1 in Bezug su der des Flansches 3 umgekehrt, und die Hadialfeder 4 wirkt radial nach außen.

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Claims

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P at entansprüche :

(i. Wellendichtung aus einem geformten Dichtungsring aus elastischem Material, der eine Umfangsdichtungslippe mit einem sich über den Umfang erstreckenden Dichtungsband zwischen einer inneren und einer äußeren kegeistumpfförmigen Fläche aufweist, die im .Betrieb der Dichtung der abgedichteten Flüssigkeit zu- bzw. abgekehrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens ein durch eine Rippe oder Kille gebildetes Leitflächenteil (8), dessen Enden (9,""!O) das Dichtungsband (5) in entgegengesetzten Umfangsrichtüngen schneiden und ein Paar entgegengesetzt gerichteter Leitflächen bilden," die auf das Dichtungsband in einem Winkel von nicht mehr als 20 zur Ebene des Dichtungsbandes auftreffen, bogenförmig über einen Teil der äußeren kegeistumpfförmigen Fläche erstreckt.
2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai: die Leitflächenteile (o) auf das Dichtungsband (5) in einem Winkel von nicht mehr als V auitreifen.
3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächenteile C-) auf das Dichtungsband (p) in einer, winkel vo:. nicht mehr als 3 auf tr elf en.

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4. Wellendichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren kegelstumpfförmigen Fläche (6) des Dichtungsrings eine stufenartige Beine sich über den Umfang erstreckender paralleler Eippen (8) ausgebildet ist, die jeweils in einer zur Ebene des Dichtungsbandes (5) schrägen Ebene liegen und daß wenigstens eine der Eippen zwei Enden (9,10) aufweist, die das Dichtungsband schneiden und ein Paar der leitflächen bilden.
5. Wellendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8) jeweils einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen und daß eine ihrer Flankenflächen (11) in wesentlichen zylindrisch um die Achse (X-X) des Dichtungsrings verläuft.
6. !erfahren zur Herstellung einer Wellendichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eippen (ei) als sich -vollständig über den Umfang erstreckende schräge Kippen geformt werden und daß dann die innere kegeistumpfförmige Fläche (7) des Dichtungsrings geschnitten wird, wobei ein bogenförmiger Teil wenigstens einer Eippe an einer Umfangskante (5) zwischen den kegeistumpfförmigen Flächen (6,7) weggeschnitten wird.

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