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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wellendichtring, von dessen auf
der Welle dicht festgelegter Nabe eine diese ringförmig umgebende elästomere, z.
B. aus Gummi bestehende und sich konisch nach außen vom Ölraum in eine Ringnut erstreckende
Dichtlippe mit einer konzentrischen Dichtkante ausgeht, die mit der einen, die Gegendichtfläche
bildenden Seitenwand der Ringnut im Sinne einer Abdichtung eines einerseits des
Dichtringes anschließenden, eine Flüssigkeit, z. B. Öl, enthaltenden Raumes gegenüber
dem anderseits anschließenden Raum abdichtend zusammenwirkt.
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Bei solchen bekannten Dichtringen ist ungünstig, daß die beim Umlauf
des Dichtringes mit der rotierenden Welle an der konisch nach außen verlaufenden
Dichtlippe angreifende Fliehkraft die Tendenz hat, die Dichtlippe radial nach außen
abzubiegen und damit von der Gegendichtfläche abzuheben. Zwar kann die Tendenz dieses
Abhebens im Falle der Ausfüllung der vorgenannten Ringnut mit mit dem Dichtring
umlaufendem Öl dadurch abgeschwächt werden, daß eine Abhebung der Dichtlippe radial
nach außen nur unter einer gewissen Verdrängung des in der Ringnut umlaufenden Öles
möglich ist. Da das gummiartige Dichtringmaterial jedoch ein größeres spezifisches
Gewicht als Öl aufweist, kann die vorgenannte Abhebetendenz durch das in der Ringnut
umlaufende Öl nur etwas abgeschwächt, aber nicht beseitigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Mangel
zu beheben und den eingangs genannten Wellendichtring so zu vervollkommnen, daß
der durch die am Dichtring angreifende Fliehkraft begründeten Tendenz zur Abhebung
der konisch nach außen verlaufenden Dichtlippe nach Möglichkeit derart entgegengewirkt
wird, daß ein Abheben der Dichtlippe von der Gegendichtfläche ausgeschlossen bleibt.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
dem Ölraum zugewandte Seite des Dichtringes als konische Leitfläche ausgebildet
ist, welche nach außen in eine ringförmige, rücklaufend gebogene Umlenkfläche übergeht,
die die Innenfläche eines an das freie Ende der Dichtlippe anschließenden, sich
im wesentlichen konisch nach außen und von der Dichtkante weg erstreckenden Ansatzes
bildet, der nach der ölraumseitigen Wand der Ringnut hin einen Spalt frei läßt.
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Beim betriebsmäßigen Umlauf eines solchen Dichtringes mit der Welle
wird das auf den konischen Umfang des Dichtringes gelangende Öl oder sonstige flüssige
Medium von dieser konischen Fläche mitgerissen und nach der Umlenkfläche hin gelenkt
und gegen diese geschleudert, wodurch eine zusätzliche, in axialer Richtung wirkende
Andrückkraft entsteht, die der durch die Fliehkraft begründeten Abhebekraft entgegenwirkt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind auf der äußeren Umfangsfläche
des Ansatzes quer oder wenigstens schräg zur Umfangsrichtung verlaufende Rippen
oder Nuten angeordnet, durch welche das in die Ringnut gelangte Öl oder sonstige
Medium besonders günstig zur Bildung des Flüssigkeitsringes im Innern der Ringnut
mitgerissen wird.
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Mit einem gegenüber der vorliegenden Erfindung nicht vorbekannten
Vorschlag ist zwar bereits vorgeschlagen worden, eine konische, zum Zuführen von
Öl aus dem abzudichtenden Raum in eine Ringnut dienende und mit der Welle umlaufende
Fläche vorzusehen, wobei in der Ringnut ebenfalls eine Gleitringdichtung angeordnet
ist. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ist dort aber lediglich angestrebt,
durch das über die konische Fläche zugeführte Öl eine zu Schmier- oder Kühlzwecken
dienende besondere Druckölzuleitung entbehrlich zu machen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt F i g. 1 die Dichtvorrichtung in einem Axialschnitt, F i g. 2 einen vergrößert
dargestellten Teilausschnitt der F i g. 1 (in einer etwas abgewandelten Darstellung).
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Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform
der Erfindung ist auf einer rotierenden Welle 11 ein elastomerer, z. B. aus
Gummi bestehender Dichtring 10 in üblicher Weise mit seiner Nabe 12 zugleich abdichtend
festgelegt. Von der Nabe 12 geht eine diese ringförmig umgebende elastomere, z.
B. aus Gummi bestehende Dichtlippe 13 aus, deren an die Nabe 12 anschließender Hauptteil
einen sich gemäß F i g. 1 nach rechts hin öffnenden Kegelmantel bildet, der jedoch
vor dem freien Ende der Dichtlippe in einen sich nach der entgegengesetzten Richtung
weiter öffnenden Ansatz 14 übergeht. Im übrigen ist schon die dem Ölraum zugewandte
Seite der Nabe 12 konisch ausgebildet, so daß schon von deren ölraumseitigem Ende
her eine konische Leitfläche gebildet wird, die am äußeren Ende der Dichtlippe 13
in eine ringförmige, rücklaufend gebogene Umlenkfläche 26 übergeht, die die Innenfläche
des an das freie Ende der Dichtlippe 13
anschließenden Ansatzes 14 bildet,
der sich im wesentlichen konisch nach außen erstreckt.
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Die Welle 11 durchsetzt eine Bohrung eines Maschinenteils 15, aus
dem sie gemäß F i g. 1 nach rechts herausragt. In der Bohrung ist unmittelbar an
deren rechter Öffnung ein Blechkäfig 17 festgelegt, der an der Stelle der
Dichtlippe 13 eine diese im wesentlichen aufnehmende Ringnut 27 mit einer zylindrischen
Außenwand 16 und zwei quer zur Wellenachse verlaufenden Seitenwänden 18 und 22 sowie
einen an die in bezug auf die Bohrung äußere Seitenwand 22 nach rechts und damit
zugleich aus dem Maschinenteil 15 hinaus ragenden zylindrischen Ansatz
23 bildet, der die Welle 11 unter Freilassung eines im Verhältnis
zum Wellendurchmesser kleinen Ringspaltes umgibt.
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Die in bezug auf die Bohrung des Maschinenteils 15 innere Seitenwand
18 des Blechkäfigs 17 weist eine gegenüber dem dortigen Außendurchmesser der Nabe
12 etwas größere innere Öffnung auf, so daß die Ringnut 27 an dieser Stelle mit
der Bohrung des Maschinenteils 15 in Verbindung steht, die zugleich mehr oder weniger
mit einer Flüssigkeit angefüllt ist, die durch die beschriebene Dichtvorrichtung
an einem Austritt aus der Bohrung gehindert wird.
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Der äußere Rand des Ansatzes 14 bildet eine schmale Ringfläche
20, die nach der ölraumseitigen Seitenwand 18 der Ringnut 27 hin einen Spalt
frei läßt.
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Die von der Welle 11 durchsetzte Bohrung kann beispielsweise Öl enthalten.
Die Flüssigkeit kann jedoch, z. B. bei Waschmaschinen, auch Wasser oder bei Pumpen
irgendeine andere Flüssigkeit sein, die von der Pumpe gefördert wird.
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Nachstehend wird unter Heranziehung der F i g. 2 die Wirkungsweise
der beschriebenen Dichtvorrichtung erläutert:
Es sei beispielsweise
angenommen, daß die Welle 11 in der in F i g. 1 dargestellten Bohrung mittels eines
ölgeschmierten Wälzlagers gelagert ist. in welchem Falle sich auf der Welle 11 von
der Lagerstelle her ein Ölfilm bildet, der sich auch auf der Nabe 12 und der anschließenden
Fläche der Dichtlippe 13 ablagert. Mit zunehmender Drehzahl der umlaufenden Welle
11 wird dieser Ölfilm bekanntlich dünner, da durch die wirksame Fliehkraft
aus ihm freie Öltröpfchen abgeschleudert werden. Durch die Oberflächenspannung des
Ölfilmes wird jedoch aus dem genannten Lager neues Öl herausgezogen, so daß im Laufe
der Zeit ein ständiger Ölfluß entlang der Welle 11 nach der beschriebenen Dichtvorrichtung
hin erfolgt.
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Es kann weiterhin angenommen werden, daß ein Remäß F i g. 2 auf dem
wurzelseitigen Bereich der Dichtlippe 13 befindliches Tröpfchen a infolge -der an
ihm wirksamen Fliehkraft, in Form eines Vektors c dar`-estellt, in Richtung des
Vektors b wandert, so daß sich ein resuliterender Vektor d ergibt. Das Tröpfchen
u wird deshalb mit einer bestimmten Geschwindigkeit längs der Umlenkfläche 26 nach
der Stelle e gleiten, wo die an ihm wirksame resultierende Kraft in zwei Komponenten
aufgeteilt ist, und zwar in eine etwa axial wirkende Komponente f und eine Tangentialkomponente
g, die tangential zur dortigen Umlenkfläche 26 verläuft. Dabei ergibt die Komponente
f in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise eine zusätzliche Anpressung der Dichtlippe
13 an die die Gegendichtfläche bildende Seitenwand 22 des Blechkäfigs 17. Da die
Komponente f im übrigen mit zunehmender Fliehkraft und damit auch zunehmender Drehzahl
der Welle 11 zunimmt, wird auch die Dichtwirkung an der Dichtkante 21 der
Dichtlippe 13 mit zunehmender Drehzahl der Welle 11 immer größer.
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Anschließend wird das Tröpfchen a dann längs der Umlenkfläche 26 weiter
nach außen -leiten. bis es schließlich den Ansatz 14 an der Stelle der Ringfläche
20 verläßt, von der es weiter nach außen in die Ringnut 27 abgeschleudert
wird.
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Gemäß F i g. 2 ist der Ansatz 14 an seiner äußeren Mantelfläche noch
mit entlang der ganzen Mantelfläche gleichmäßig verteilt angeordneten Rippen nz
versehen, die insbesondere bei zäheren Flüssigkeiten, z. B. bei noch kaltem Schmieröl,
dazu beitragen. daß die Flüssigkeit vom rotierenden Dichtring mitgerissen wird und
mit genügender Geschwindigkeit in der Ringnut 27 umläuft, um in dieser Nut dadurch
den erwünschten Flüssigkeitsring bilden zu können.
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Es ist auch möglich, daß die Ringnut 27 statt durch den beschriebenen
Blechkäfig 17 unmittelbar durch den Maschinenteil 15 gebildet wird. Statt
der in Verbindung mit F i g. 2 erläuterten Rippen könnten an der genannten äußeren
Umfangsstelle des Ansatzes 14 auch Nuten angeordnet sein, die eine ähnliche mitnehmende
Wirkung ausüben. Die Rippen oder Nuten brauchen nicht in der dargestellten Weise
quer zur Umfangsrichtung des Dichtringes verlaufen, sondern könnten auch mehr oder
weniger schräg zu der Umfangsrichtung angeordnet sein, wiewohl dann zu beachten
ist. daß die angestrebte mitnehmende Wirkung nur in der einen, der Schrägstellung
zugeordneten Drehrichtung des Dichtringes voll wirksam werden kann.