DE1954972A1 - Lippendichtung - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3436—Pressing means
- F16J15/3456—Pressing means without external means for pressing the ring against the face, e.g. slip-ring with a resilient lip
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Description
Dr. Ing. H. Nogendank
Dipl. Ing, H. Hauck
Dipl. Phys. W. Schmitz
8 München 15, Mozartstr. 23
Tel. 5 3805 86
Dowty Seals Limited
.Gloucestershire, England 27. Oktober 1969
Anwaltsakte M-894
Lippendichtung
Die Erfindung betrifft eine Lippendichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen, bei der ein Dichtungslippenabschnitt
an einer der Flächen angreift. Durch solch eine Dichtung wird verhindert, daß Strömungsmittel zwischen den
Flächen ausfließt. Eine Dichtung dieser Art ist eine Wellendichtung.
Es ist bekannt, spiralförmige Nuten oder Ausnehmungen neben der Dichtlippe einer Wellendichtung anzubringen,, um Strömungsmittel
unter dynamischen Bedingungen abzudichten. Diese Nuten arbeiten zufriedenstellend, wenn zwischen den Flächen
nur eine Drehrichtung möglich ist.Wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, ergibt sich dann aber der Nachteil, daß
ein Strömungsweg gebildet wird, über den das Strömungsmittel auslecken kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung
zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen zu schaffen,
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die wirksam abdichtet.
Eine Lippendichtung ist daher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge um den Dichtlippenabschnitt
mit Abständen auf der 'Seite angeordnet . sind, die von dem abzudichtenden Strömungsmittel entfernt
liegt, wobei jeder Vorsprung an der von dem Dichtlippenabschnitt erfaßten Fläche mit solch einem Kontaktbereich angreift,
daß die Flüssigkeit von einer Seite des Dichtlippenabschnittes zur anderen Seite desselben unabhängig von der
Drehrichtung der Flächen gegeneinander gepumpt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
eine Lippendichtung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung an der Fläche, an der die Dichtlippe anliegt, mit
einer Kontaktfläche angreift, deren gegenüberliegende Seiten
anfänglich oder nach einer Betriebszeit sich von der Lippe weg erstrecken und auseinanderlaufen, so daß jede Seite unter
einem spitzen Winkel zu dem Teil des danebenliegenden Dichtlippenabschnittes geneigt ist. Wenn die -Dichtung zwischen
zwei gegeneinander drehbaren Teilen eingesetzt ist, wächst die Kraft unter dem Vorsprung mit dem axialen Abstand von
dem Dichtlippenabschnitt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Lippendichtung dadurch gekennzeichnet, daß sich
zwei gegenüberliegende Seiten der Kontaktfläche von der
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■^ichtlippe weg um einen solchen axialen Betrag erstrecken,
der größer als die axiale Breite der Kontaktfläche der Dichtlippe ist und daß die Seiten auseinanderlaufen, so daß jede
Seite unter einem spitzen Winkel zu dem anliegenden Teil der Dichtlippe geneigt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine zum Teil geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels
einer Wellendichtung, die abdichtend an einer Welle eines Kraftfahrzeuggetriebes
angeordnet ist;
Pig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der
Wellendichtung aus Fig. 1; .
Fign. 3, 4 und 5 Schnitte entlang der Linie A-A, B-B und C-G von Fig. 2;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Kontaktfläche
zwischen der dichtung una der Welle; .
Flg. 7 einen Schnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Wellendichtung;
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Figo 8 einen Schnitt durch einen Teil eines Aus führunga*>
beispiels einer erfindungsgemäßen Dichtung mit axialer Stirnfläche; und
Pig. 9 einen Schnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dichtung mit
axialer Stirnfläche.
In den Fign. 1 bis' 5 ist die Dichtung 1 für eine sich drehende
Welle in einem Gehäuse 2 angeordnet, die an einem Ende
eines Getriebgehäuses 3 angeformt ist. Eine Welle 4 steht aus dem Getriebegehäuse hervor und ist mit einer geeigneten
Einrichtung 5 mit einer Vorrichtung verbunden, die von der Welle angetrieben wird. Die Welle 4 ist in dem Getriebegehäuse
durch ein Lager 6 gelagert. Die Dichtung 1 dichtet den Raum zwischen der Welle und der Wand des Gehäuses ab,
die parallel zu der Achse der Welle angeordnet ist, um das Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Getriebe in den Außenraum
zu verhindern.
Daa in den Fign. 2 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der
.Dichtung 1 hat im wesentlichen Ringform, wird vorzugsweise
gegossen und besteht aus einem dichtungsmaterial, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Material. Sie weist einen
äußeren, durch einen eingesetzten Metallring 8 versteiften Haltering 7 und einen inneren biegsamen Flansch 9 auf. Eine
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Ringbandfeder 1o -umspännt den Flansch 9.
Der innere biegsame Plansch 9 hat zwei Flächen 11 und 12,
die jeweils unter 'einem Winkel gegenüber der Achse der Dichtung
geneigt sind, so daß sie aneinanderstoßen und eine Dichtlippe 13 bilden.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, liegt die Fläche 1t im Gebrauch neben der Flüssigkeit, die abdichtend eingeschlossen
werden soll. Die Fläche 11 liegt daher auf der Ölseite der
Dichtung und die Fläche 12 auf der Luftseite der Dichtung.
Auf der Fläche 12 und am Innenumfang derselben sind mehrere
Vorspränge vorgesehen, die zusammentreffen und einen einstückigen Vorsprung 14- mit der Seitenwand 15 bilden. Diese,
Seitenwand 15 ist im wesentlichen parallel zu der Achse der
Dichtung und der Abstand dieser Seitenwand 15 von der Achse
der Dichtung ändert sich zyklisch um die die Fläche 12,
wobei ihr minimaler Abstand gleich dem Radius der Lippe 13
isto Die axiale Länge der Seitenwand 15 (Fign. 3» 4 und 5)
ändert sich von einem Maximum bei der Lippe 13 zu einem Minimum (das gleich Full sein kann) an den Punkten, die
am weitesten von der Lippe 13 entfernt liegen.
Wenn die Dichtung in ein Gehäuse eingesetzt ist und an.einer
Welle angreift (Fig. 1) greift sie an der Welle mit einer
Passung mit Übermaß an. Die Kontaktfläche des Diehtlippen-
abschnitte 13 mit der Welle ist eine dünne kontinuierliche
Fläche und die Kontalctflache des Vorsprunges H mit der
Welle wird durch mehrere mit Abständen angeordnete Kontaktflächen 15 (Fig. 6) gebildet. Jede dieser Kontaktflächen
15 hat zwei gegenüberliegende Seiten, die sich von dem Lippenabschnitt
weg erstrecken und auseinanderlaufen. Auf diese Weise ist jede der gegenüberliegenden Sexten unter einem
spitzen Winkel zu einem Teil des Dichtlippenabschnitts geneigt,
der daneben liegt. Unter statischen Bedingungen wächst die Fläche unter dem Vorsprung auf der Welle im wesentlichen
bis zur Außenkante der Kontaktfläche, während der Abstand
von dem Dichtlippenabschnitt unter einem rechten Winkel dazu wächst.
Im Betrieb wird jegliches Strömungsmittel, das an der Dichtlippe
zur Luftseite austritt, um die sich drehende Welle herumgeführt, li&rm. sich die Flüssigkeit der Seite der Kontaktfläche
des Vorsprunges nähert, wird sie aufgrund der Form der Kontaktfläche zur Dichtlippe hin bewegt, so daß
ein keilförmiges Flüssigkeitspolster gebildet wird. Aufgrund der Drehung der Welle wird in dem keilförmigen Flüssigkeitskissen ein Druck aufgebaut. Dieser Druck überwindet den Kontaktdruck
zwischen der Lippe 13 und dem Teil des Vorsprunges neben der Lippe 13. Die Kraft unter dem Vorsprung wächst jedoch,
wenn der axiale Abstand von der ^'iehtlippe 13 wächst,
so daß die Leckflüssigkeit einer dynamischen Pumpwirkung ausgesetzt ist und unter der Lippe hindurch auf die Ölseite
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gedrückt wird. Die Auebildung des keilförmigen Kissens wird
durch die Seitenwand 15 unterstützt, die zu der Fläche der
Welle in dem Bereich der Seite der Kontaktfläche konvergiert.
Dieser dynamische Pumpeffekt wird unabhängig von der Drehriohtung
der Welle erreicht, da zwei entgegengesetzt divergierende Seiten der Fläche des Kontaktbereiches des Vorsprungs
mit der Welle vorhanden sind. Ferner wird auch eine wirksame Abdichtung geschaffen, wenn die Welle steht, weil die Anlage
des Dichtlippenabschnittes an der Welle kontinuierlich ist.
Bei Verwendung der beschriebenen Wellendichtung tritt eine
kontinuierliche Zirkulation der'Flüssigkeit unter dem Dichtlippenabschnitt
und unter einem wesentlichen Teil jedes Vorsprungs auf, der in Anlage mit der Welle steht, -^iese Zirkulation
der Flüssigkeit wirkt nicht nur als Schmierung und verhindert die unerwünschte Abnutzung des Dichtlippenabachnittes
und eines Teiles des Vorsprunges, sondern kühlt auch den Dichtlippenabschnitt und den Vorsprung.
Die tatsächliche Abnutzung tritt bevorzugt an dem Teil des Kontaktbereiches des VOrsprunges auf, der am weitesten von
dem ^ichtlippenabschnitt entfernt ist. Obwohl die ursprüngliche Kontaxtfläche des Vorsprunges vorzugsweise die in
Fig. 6 gezeigte Fora haben soll, kann der Kontaktbereich beim Beginn der Benutzung der erfindungsgemäßen Dichtung im
wesentlichen parallel zueinander verlaufende Seiten haben.
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Wach einer bestimmten Benutzungszeit bewirkt die tatsächliche
Abnutzung, daß die Kontaktfläche eine Form annimmt, die der
in Ji1Ig, 6 gezeigten Form ähnlich ist.
Die in den Fign. 1 bis 6 gezeigte Dichtung hat eine Lippe,
die im Betrieb an einer sich drehenden Fläche angreift. Die Dichtlippe liegt auf der Innenseite der Dichtung. Fig. 7
zeigt eine Dichtung, die sich im Betrieb mit der Welle 16 dreht. ·
Die Dichtung weist einen inneren, durch einen eingesetzten
Metallring 18 versteiften Haltering 17 und einen äußeren flexiblen Flansch 19 auf. Eine Ringbandfeder 2o ist auf dem
Flansch 19 angeordnet. Der äußere biegsame Flansch 19 hat zwei Flächen 21 und 22, die jeweils unter einem Winkel zur
Achse der Dichtung geneigt sind, so daß sie aneinanderstoßen und eine Dichtlippe 23 bilden. Die Fläche 22 hat einen einstückigen
Vorsprung 24 mit einer Seitenwand 25, der dem Vorsprung
14 in den Fign. 2 bis 5 gleicht mit der Ausnahme, daß der Abstand der Seitenwand 25 von der Achse der Dichtung an
der Lippe 23 ein Maximum erreicht.
Die Dichtlippe 23 und der Vorsprung 24 dichten gegen eine stationäre Gehäusefläche 26 ab.
Die Wirkungsweise der dichtung ist die gleiche wie im Zusammenhang
mit den Fign. 1 bis 6 beschrieben wurde.
■ - -d 009820/T363
' In Fig. 8 ist eine Dichtung mit axialer Dichtfläche gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Die axiale Flächendichtung 28 (Fig. 8) hat einen auf eine drehbare Welle 29 passenden Haltering 28 und einen biegsamen
Flansch 3o. Der Ring 28 ist durch zwei becherförmige Preßteile 31t 32 als Unterlagscheiben versteift, zwischen denen
ein Federglied 33 gehalten ist. Der Preßteil 31 sitzt mit einem Übermaß auf dem Ring 28 und der Preßteil 32 sitzt mit
einem Übermaß auf dem Federglied 33. Das Federglied 33 drückt den Flansch 3o gegen eine feststehende Fläche 34 eines Gehäuses.
Der biegsame Flansch/ 3o hat zwei Flächen 35 und 36, die unter
einem Winkel zueinander geneigt sind und aneinanderstoßen, um eine Dichtlippe 37 zu bilden. Die Fläche 36 hat einen einstückigen
Vorsprung 38, der ähnlich wie die Vorsprünge 14 und 24 der beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet
ist.
Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Axialflächendichtung.
Die Axialflächendichtung 39 hat einen Haltering 4ö, der auf die Fläche 41 eines stationären Gehäuses
42 paßt. Der Ring 4o wird durch zwei becherförmige, als Unterlagacheiben
dienende Preßteile 43, 44 versteift, zwischen denen ein Federglied 45 gehalten wird. Der Preßteil 45 hat
eine Passung mit Übermaß auf der Fläche 41, und de τ,. Preß teil
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44 eine Passung mit Übermaß auf dem Federglied 45. Das Federglied 45 drückt den Flansch 4ö gegen eine Fläche eines sich
drehenden Teiles 47.
Der biegsame Flansch 46 hat zwei Flächen 48 una 49, die unter
einem v/inkel zueinander geneigt sind und aneinanderstoßen, '
um eine -^ichtlippe 5o zu bilden. Die Fläche 48 hat einen einstückigen
Vorsprung 51, der ähnlich wie die Vorsprünge 14, 24 und 38 der drei vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgeführt
ist.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Kontaktbereich 15 jeweils durch einen einfachen kontinuierlichen
Vorsprung auf der geneigten Fläche 12 gebildet. Solch ein kontinuierlicher Vorsprung ist nicht wesentlich.
Mehrere mix Abständen angeordnete einzelne Vorsprünge, die jeweils eine oder mehrere Kontaktflächen ähnlich der Kontaktfläche
15 bilden, können einstückig mit der geneigten Fläche ausgebildet sein, die bei Verwendung der Dichtung auf der
dem abzudichtenden Strömungsmittel entfernt liegenden Seite liegt.
Die erfindungsgemäßen Lippendichtungen für Strömungsmittel
können auf einfache Weise so ausgestaltet sein, daß sich eine optimale oder erwünschte Pumpwirkung ergibt. Dazu muß lediglich
die Länge (in Richtung eines rechten Kinkels zu dem Dichtlippenabschnitt) der Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung
- 1o -
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und einer Welle oder einem anderen Teil und/oder die Keilwinkel geeignet gewählt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lippendichtung für Strömungsmittel,
die als Wellendichtung verwendet werden soll, sind größere
Abweichungen von der konzentrischen Lage der Vtellenachse
gegenüber der Gehäuseachse möglich.
Die erfindungsgemäße Dichtung kann in zwei oder mehrere Teile
aufgeteilt werden, die zur Bildung der Dichtung aneinander anstoßen.
- 11-
009820/ 1363
Claims (7)
- PetentanwälteDr. Ing. H. NogendankDipl. Ing. H. HauckDipt. Phys. W. Schmitz8 M ü η Α·η 15, Moze i+str. 23Tel. 5 38C5ÖOJjowty Seals LimitedAshchurch, TewkesburyGloucestershire, England 27. Oktober 1969Anwaltsakte M-894' Patentansprüche(1.1 Lippendichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen, bei der ein Dichtungslippenabschnitt an einer der rläche angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (14,24,38,51) um den Dichtlippenabschnitt (13,23, 37,5o) mit Abständen auf der Seite angeordnet sind, die von dem aozudichtenden Strömungsmittel entfernt liegt, wobei jeder vorsprung (14,24,38,51) an der von dem Dichtlippenabschnitt erfaßten Fläche mit solch einem Kontakt« bereich angreift, daß die Flüssigkeit unabhängig von der relativen Drehrichtung der Flächen von einer Seite auf die andere Seite des Dichtlippenabschnittes. (13,23,37,56) gepumpt wird.
- 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (14,24,38,51) an der Fläche, an der' die Dichtlippe (13,23,37,5o) anliegt, mit einer.9 8 2 0/1363 BAD 0RlQINALenKontaktfläche angreift, der/gegenüberliegende Seiten anfänglich oder nach einer Betriebszeit sich von der Lippe (13, 23, 37, 5o) weg· erstrecken und auseinanderlaufen.
- 3· Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft unter den an der Fläche angreifenden Vorsprüngen (14, 24, 38V 51) wächst, während der Abstand von der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) unter einem rechten Winkel dazu im wesentlichen bis zu der Außenkante des Bereiches wächst.
- 4· Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (14, 24, 38, 51) eine Seitenwand aufweist, die sich an jede der auseinanderlaufenden Kanten der Kontaktfläche anschließen, und daß die beiden Seitenwände auseinanderlaufen, wobei jede Seitenwand unter einem spitzen Winkel zu der neben dem Vorsprung (14, 24, 38, 51) liegenden Fläche geneigt ist. ·
- 5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand eines Vorsprungs (14, 24, 38, 51) sich an die anliegende Seitenwand des danebenliegenden Vorsprungs (14, 24, 38, 51) anschließt und kontinuierlich damit ausgebildet ist.
- 6«, Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der'Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) am nächsten liegende Teil der Kontaktfläche einen kleinen— 2 —00 98 20/1363Abstand von der Dichtlippe hat.
- 7. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche sich von der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) unter einem rechten Winkel zu der Dichtlippe um einen Betrag erstreckt, der größer als die Breite der Kontaktflache der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) ist, und daß die Kontaktflächen auseinanderlaufen.9 820/1363Leerseite
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- 1969-10-31 DE DE19691954972 patent/DE1954972C3/de not_active Expired
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |