DE1625907B2

DE1625907B2 - Wellenlippendichtung und Formwerkzeug zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1625907B2
Application number: DE1625907A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Walton Whitley Bay Northumberland Halliday (Grossbritannien)
Original assignee: George Angus & Co Ltd Newcastle Upon Tyne (grossbritannien)
Current assignee: George Angus & Co Ltd Newcastle Upon Tyne (grossbritannien)
Priority date: 1966-07-07
Filing date: 1967-07-07
Publication date: 1975-02-27
Also published as: GB1182426A; US3504918A; SE316340B; DE1625907A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenlippendichtung aus elastischem Material mit einer von einer inneren, die ölseite bildenden und einer äußeren, die Luftseite bildenden kegelstumpfförmigen Fläche gebildeten, durchlaufenden Dichtkante, wobei in der äußeren Fläche zur Rückführung von durchgetretener Flüssigkeit Rippen oder Rillen geformt sind, die in der Radialprojektion betrachtet unter einem kleinen Winkel schräg zur Dichtkante in die Dichtzone einlaufen. Mit derartigen Dichtungen schafft man beispielsweise Abdichtungen gegenüber Flüssigkeiten entlang von Wellen, beispielsweise Maschinenkurbelwellen oder Kraftfahrzeug-Antriebsübertragungswellen, die auf Grund von Wellendurchbiegungen, Torsionsschwingungen oder exzentrischer Bewegung schwer abdichtbar sind.

Die eingangs beschriebene Wellenlippendichtung ist aus der DT-AS 1 213 182 bekannt. Bei dieser Wellenlippendichtung ist im Bereich der äußeren kegelstumpfförmigen Fläche ein Gewinde vorgesehen. Damit besteht eine Rückführungsmöglichkeit für hindurchgetretene Flüssigkeit nur für eine Drehrichtung der Welle.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Wellenlippendichtung zu schaffen, die unabhängig von der Drehrichtung eine Rückförderwirkung auf hindurchgetretene Flüssigkeit ausübt.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Rippen oder Rillen nur paarweise vorgesehen sind und

ίο die Rippen oder Rillen jedes Paares in entgegengesetzter Richtung zur Dichtkante und symmetrisch zu einer einzigen Axialebene verlaufen, wobei im Falle der Anordnung mehrerer Paare diese in Achsrichtung hintereinanderliegen.

Durch diese Anordnung der Rippen oder Rillen wird nun theoretisch auf hindurchgetretene Flüssigkeit zwar ein Fördereffekt sowohl in Richtung zur Dichtkante als auch von der Dichtkante weg ausgeübt, es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß unabhängig von der Drehrichtung immer der Fördereffekt in Richtung auf die Dichtkante überwiegt. Jedenfalls besitzt die erfindungsgemäße Wellenlippendichtung keine Abhängigkeit dieser Dichtwirkung von der Drehrichtung, was offenbar nur auf den überwiegenden Effekt jeweils derjenigen Rippen oder Rillen zurückgeführt werden kann, die bei der betreffenden Drehrichtung den Fördereffekt in Richtung auf die Dichtkante ausüben.

Es ist an sich aus der GB-PS 888 198 bekannt, bei einer Wellenlippendichtung zwei Gruppen von Rippen vorzusehen (s. deren Fig. 3), von denen bei einer Drehrichtung die eine Gruppe eine Saugwirkung nach innen und die andere Gruppe eine Saugwirkung nach außen ausübt. In jedem Falle muß also eine Saugwirkung nach außen verbleiben, so daß, da ein Überwiegen der Saugwirkung nach innen nicht ersichtlich ist, solche Flüssigkeitsmengen, die einmal in den Bereich der Rippen mit Saugwirkung nach außen geraten sind, weiterhin auch nach außen befördert werden müssen. Infolgedessen kann mit dieser bekannten Wellenlippendichtung die durch die Erfindung erzielte Wirkung der Rückführung durchgetretener Flüssigkeit nach innen unabhängig von der Drehrichtung nicht erreicht werden.

Es ist weiterhin aus der GB-PS 499 480 bekannt, zur Erzielung einer besonders guten Schmierwirkung im Bereich der Dichtzone Rippen vorzusehen, die entweder im Zickzack oder sinusförmig verlaufen. Durch diese Gestaltung der Rippen soll Öl im Bereich der Dichtzone gehalten werden, um die Dichtzone selbst zu schmieren. Da bei dieser Art einer Dichtung keine kegelstumpfförmige Fläche mit einer umlaufenden Dichtkante und in die Dichtzone einlaufende Rippen vorhanden ist, kann der durch die Erfindung erzielte Effekt der Rückführung von durchgetretenem Öl nicht eintreten. Die Rippen oder Rillen können in einem Winkel von etwa bis zu 20° auf die Dichtkante auftreffen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es zweckmäßig ist, sie in einem Winkel von nicht mehr als 5° auf die Dichtkante auftreffen zu lassen. Dabei wurde allerdings auch gefunden, daß für kleinere Wellendurchmesser auch kleinere Winkel besonders günstig sind, so daß es auch zweckmäßig sein kann, die Rippen oder Rillen auf die Dichtkante in einem Winkel von nicht mehr als 3° auftreffen zu lassen.

Um die Schaffung der Form zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wellenlippendichtung zu erleichtern, legt man die Rippen oder Rillen jeweils eines Paares zweckmäßig so, daß diese in einer zur Ebene der Dichtkante schrägen Ebene liegen. In diesem Falle ist es

möglich, das betreffende Formteil durch Drehen von Ausnehmungen bzw. Erhebungen herzustellen.

Um das Ausformen zu erleichtern, gestaltet man die Rippen oder Rillen zweckmäßig so, daß diese jeweils einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und eine ihrer Flankenflächen im wesentlichen zylindrisch verläuft. Dies erlaubt das einfache Herausziehen des betreffenden Formteiles aus dem Formling.

Bei dem Formwerkzeug zur Herstellung der erfin- _[0 dungsgemäßen Wellendichtung wird von einem solchen ausgegangen, bei dem die konische Innenfläche der Dichtlippe getrimmt werden kann. Dieses Formwerkzeug gestaltet man dann zweckmäßig so, daß die Ausnehmungen, die die Rillen oder Rippen in der Dichtlippe formen, in dem Bereich der Form, der den abzuschneidenden Bereich aufnimmt, durchlaufend ausgebildet sind. Dies erlaubt wieder die Herstellung des betreffenden Formteiles durch Drehen von Ausnehmungen oder Erhebungen.

Die Dichtkante einer Wellenlippendichtung der hier zugrunde liegenden Art wird einerseits durch die Elastizität des Materials der Wellenlippendichtung als auch durch einen Einlauf-Effekt zu einem schmalen Band verbreitert, das die eigentliche Dichtzone bildet. Eine solche Dichtzone kann natürlich auch gleich bei der Herstellung der Wellenlippendichtung ausgebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine innere Wellenlippendichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 und 3 Axialschnitte in Ebenen H-II bzw. HI-III der F i g. 1,

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

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

Die dargestellte Dichtung ist grundsätzlich bekannt. Sie umfaßt einen geformten Dichtungsring aus ölbeständigem synthetischem Gummi oder ähnlichem gummiartigem elastischem Material mit U-förmigem Querschnitt, der eine äußere zylindrische Wand 1 aufweist, die durch einen Verstärkungsring 2 mit L-Querschnitt versteift ist, um einen Halteteil zum Befestigen der Dichtung in einem Wellengehäuse zu bilden, und einen flexiblen Flansch 3, der von einer Radialfeder 4 umgeben ist.

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

Die innere kegelstumpfförmige Fläche 7 wird mit einem Beschneidemesser getrimmt, das so gegen die in Umlauf gesetzte Dichtung geführt wird, daß man den gewünschten Winkel der Fläche 7 und eine genaue Ausbildung und Anordnung der Dichtkante 5 erhält.

Soweit ist die vorstehend beschriebene Dichtung eine bekannte Konstruktion.

Das erfindungsgemäße neue Merkmal besteht darin, daß auf der Fläche 6 Paare 9,10 von Rippen 8 vorgesehen sind, welch letztere in entgegengesetzter Richtung zur Dichtkante 5 und symmetrisch zu einer einzigen Axialebene (Schnittebene in Fig.2) in die Dichtzone einlaufen, wobei die Paare in Achsrichtung hintereinanderliegen. Bei der dargestellten Dichtung sind in der Fläche 6 Rippen 8 ausgeformt, die sich stufenartig über die Fläche 6 erstrecken und im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt besitzen, wobei die Rippen 8 jeweils in einer leicht schrägen Ebene in einem Winkel von 1° (F i g. 4) zur Ebene der Dichtkante 5 liegen. Der Winkel der Schräge kann den Erfordernissen entsprechend gewählt werden, er sollte bei einer Dichtung wie der dargestellten jedoch nicht größer als 5°, vorzugsweise nicht größer als 3°, sein.

Zum Ausbilden der Rippen 8 wird ein kegelstumpfförmiges Formteil verwendet, das in seiner kegelstumpfförmigen Fläche eine Reihe kreisförmiger Rillen aufweist, die im Durchmesser abgestuft und komplementär zu den zu formenden Rippen 8 sind. Die Rillen werden durch Drehen auf 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 Rippen verlaufen parallel in Bezug zueinander, und die Mittelpunkte ihrer Kreislinien sind von der Achse der kegelstumpfförmigen Fläche fortlaufend versetzt.

Bei dem zunächst geformten Dichtungsring kreuzen wenigstens zwei der Rippen 8 die Ebene der späteren Dichtkante 5, und wenn diese durch Trimmen der inneren kegelstumpfförmigen Fläche 7 ausgebildet wird, so werden die über die Ebene der Dichtkante 5 hinausreichenden bogenförmigen Teile der Rippen 8 abgeschnitten, wobei der Rest dieser Rippen jeweils mit zwei Enden 9 bzw. 10 übrigbleibt, die die Dichtkante 5 schneiden und ein Rippenpaar bilden.

Die Enden 9 und 10 der Rippen 8 werden beim Einlaufen durch anfänglichen Abrieb im Betrieb zu einer Dichtzone mit größerer axialer Breite verändert. Es ist ferner zu bemerken, daß die Dichtungslippe beim Aufbringen auf die Welle leicht gedehnt und ferner durch die Radialfeder 4 zusammengeschnürt wird, so daß die sich daraus ergebende radiale Belastung des elastischen Materials der Dichtlippe 5 die Beschaffenheit der in Berührung mit der Welle stehenden Dichtzone noch weiter verändert.

Die Tiefe und der Abstand der Rippen 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 Rippen 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 durch Verwendung eines in geeigneter Weise geformten Werkzeugkopfes beim Drehen des Formstempels zylindrisch um die Achse X-X des Dichtungsringes ausgebildet werden (s. F i g. 4 und 5), wodurch der Dichtungsring ohne Gefahr der Beschädigung der Rippen genau axial aus seiner Form herausgenommen werden kann.

In den vorstehend beschriebenen Figuren sind »Rippen« dargestellt, jedoch kann die abgestufte kegel-

stumpfförmige Fläche 6 auch mit »Rillen« versehen werden.

Die Erfindung ist in bezug auf ihre Verwendung bei einer inneren Wellendichtung 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 zu der des Flansches 3 umgekehrt und die Radialfeder 4 wirkt radial nach außen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wellenlippendichtung aus elastischem Material mit einer von einer inneren, die ölseite bildenden und einer äußeren, die Luftseite bildenden kegelstumpfförmigen Fläche gebildeten, durchlaufenden Dichtkante, wobei in der äußeren Fläche zur Rückführung von durchgetretener Flüssigkeit Rippen oder Rillen geformt sind, die in der Radialprojektion betrachtet unter einem kleinen Winkel schräg zur Dichtkante in die Dichtzone einlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rillen (8) nur paarweise vorgesehen sind und die Rippen oder Rillen (8) jedes Paares (9, 10) in entgegengesetzter Richtung zur Dichtkante (5) und symmetrisch zu einer einzigen Axialebene verlaufen, wobei im Falle der Anordnung mehrerer Paare (9,10) diese in Achsrichtung hintereinanderliegen.

2. Wellenlippendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rillen (8) auf die Dichtkante (5) in einem Winkel von nicht mehr als 5° auftreffen.

3. Wellenlippendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rillen (8) auf die Dichtkante (5) in einem Winkel von nicht mehr als 3° auftreffen.

4. Wellenlippendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rillen (8) jeweils eines Paares (9, 10) in einer zur Ebene der Dichtkante (5) schrägen Ebene liegen.

5. Wellenlippendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rillen (8) jeweils einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und eine ihrer Flankenflächen (11) im wesentlichen zylindrisch verläuft.

6. Formwerkzeug zur Herstellung der Wellenlippendichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, wobei die Form so ausgelegt ist, daß die konische Innenfläche der Dichtlippe beschnitten werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen, die die Rillen oder Rippen (8) in der Dichtlippe formen, in dem Bereich der Form, der den abzuschneidenden Bereich aufnimmt, durchlaufend ausgebildet sind.