DE1956165B2 - Radialhppendichtnng fur Wellen - Google Patents

Description

angeordnet sind, die somit zum Zwecke der Rückförderung dienen. Die dreieckförmigen Fördervor-40 sprünge bzw. Erhebungen sind hierbei auf der dem

Die Erfindung betrifft einen Radiallippendichtring abzudichtenden Raum abgewandten Fläche einer

für Wellen, bei dem eine Dichtkante durch zwei sich Dichtkante, die durch zwei sich unter einem Winkel

unter sinem Winkel schneidende, konische Flächen schneidende konische Flächen gebildet ist, angeord-

gebildet ist, wobei die dem abzudichtenden Raum net, wobei die Dreiecksspitze in der Dichtkante und

abgewandte Fläche mit dreieckförmigen Erhebun- 45 im nicht auf die Welle aufgezogenen Zustand auf

gen versehen ist, deren eine Spitze in der Dichtkante dem gleichen Radius wie die Dichtkante liegt. Nach-

und im nicht auf die Welle aufgezogenen Zustand teilig hierbei ist jedoch, daß die dreieckförmigen Hr-

auf dem gleichen Radius wie die Dichtkante liegt. hebungen mit ihrer gesamten Dreiecksfläche gegen

Herkömmliche Radiallippendichtringe sind mit die Welle anliegen, so daß auf Grund der großen

einem ringförmigen, steifen Gehäuse versehen, in 50 Reibungsfläche die Wärmeentwicklung relativ hoch

dem ein elastischer Ringkörper angeordnet ist, der ist.

eine in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippe auf- Ausgehend von dem vorgenannten Stand der weist, die durch konvergierende, kegelstumpfförmige Technik liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zu-Flächen gebildet ist. Im Normalbetrieb gewährleisten gründe, einen verbesserten Radiallippendichtring für diese herkömmlichen Dichtungen eine ausreichende 55 Wellen in Vorschlag zu bringen, bei dem bei nicht Abdichtung sowohl unter statischen als auch unter umlaufender Welle eine gute Abdichtung und außerdynamischen Bedingungen, wobei sich zwischen der dem bei umlaufender Welle neben einer guten Ab-Dichtlippe und der Welle ein dünner Ölfilm bildet, dichtung eine möglichst geringe Wärmeentwicklung welcher die Dichtlippe schmiert. Dieser dünne Ölfilm erzielt werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsverbleibt unter der Dichtlippe und wird unter ihr nur 60 gemäß dadurch gelöst, daß die der Welle zugewandte dann verdrängt, wenn die Ölfilmdicke einen be- Oberfläche der Erhebungen derart konkav ausgebi!- stimmten kritischen Wert übersteigt. Dieser kritische det ist, daß nur die der Ölrückförderung dienenden Wert kann jedoch bei manchen Betriebsbedingungen Seitenkanten auf der Welle aufliegen. Erfindungsgeüberschritten werden. maß sind somit die Berührungsflächen zwischen den Fertigungsungenauigkeiten der Welle oder der 65 dreieckförmigen Erhebungen und der Welle sehr ge-Dichtung können eine Erhöhung der ölfilmdicke ring, da lediglich eine Linienberührung besteht. Hierhervorrufen. Außerdem kann die kritische Dicke des aus folgt unmittelbar, daß die Wärmeentwicklung Ölfilms bei bestimmten vorübergehenden Bedingun- sehr gering ist, wobei zu beachten ist, daß dieser

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Voneil ohne eine Bt*inlr£c«ti$un$ einer guten Ab- chungsfrei am radialen Flausch 22 befestigt, indem

dichtung bei umlaufender oder auch bei nicht umlau- er beispielsweise beim Druckguß mit ihm verklebt

fender Welk eraelt wtnt, wird. Diese Verbindung kann jedoch auch auf andere

Gemäß einer bewreussen Ausiührungsfono hai herkömmliche Weis« eifoigen.

die konkave Oberfläche die Form einer Zylinder- 5 Der Ringkörper 3Θ w^st einen radial auswärts ab-

mantclflSchc, deren Achse in einer Axialebene des stehenden Abschnitt 31 auf, der am Flansch 22 >?fe~

Dichtringes liegt, die durch die in der Dicbtkanic lie- stist ist und mit dem ein axial gerichteter Ringab-

gende Dreiecksspitte geht, wobei die ZyHndennan- schnitt 32 einstückig ausgebildet ist. welcher, wie aus

telfläcH die konische Fläche tangential berührt. den Querschnittanskhten gemäß Fi g. 1.3 und 4 er-

Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen den Seiten- io sichtlich ist. einen frei tragenden bzw. auskragenden

kanten etwa 140'. Schenkel darstellt. Der Ringahschnitt 32 wird durch

Gemäß emer anderen bevorzugten Auslührungs- eine Feder 35 radial einwärts vorbelastet, die in einer

form nimmt die Höhe der Seitenflächen der dreieck- in der Außeaumfangsiläche des Ringabschnitts 32

förmigen Erhebungen gegenüber der konischen ausgebildeten Ringnut 36 angeordnet isi.

Fläche vor der Spitze zum Außenende der dreieck- »5 Eine Dichtkante 40 des ringförmigen Abschnitts

förmigen Erhebungen progressiv zu. 32 ist durch zwei sich unier einem Winkel sehnei-

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die dende konische Flächen 38 und 39 gebildet. Die

nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbei- Dichtkante 40 ist so dimensioniert, daß sie mit einem

Spieles, das in der Zeichnung schematisch dargestellt leichten Festsitz auf der Welle 14 sitzt. Beim Zusam-

ist. In der Zeichnung zaigt *o meabau spreizt sich der Ringabschnin 32 infolge die-

F i g \ einen Schnitt durch einen Radiallippen- scs Festsitzes gegen die Feder 35 auf. und es verfonnt

dichirins mit Gehäuse und Welle, sich auch die Dichtkanie 4ü. so daß ilne «.harfe

F i g. 2 eine Teiiansicht des Dichtringes gemäß Kante abgerundet wird. Gemäß F i g. 1 dient die

Fig. I. " Ringnut 36 dazu, die Feder 35 an der radial außen F i g. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 in 15 liegenden Seite des Ringabschniits 32 auf die Dicht- F i g. 2. kante 40 ausgerichtet zu halten.

F i g. 4 einen Teilschnitt längs dev Linie 4-4 in Gemäß F i s. 2 sind an der konischen Fläche 38 Fig. 1. welcher die jeweiligen KrümmMngsradien zahlreiche auf gleiche Abstände voneinander vereiner dreieckförmigen Erhebung und der kegel- teilte hydrodynamische Erhebungen 50 angeordnet, stumpfförmigen Fläche zeigt, auf welcher sie ange- 30 die jeweils gemäß F i g. 5 in etwa dreieckförmig ausordnet ist, gebildet sind. Die Seitenkanten der Erhebungen 50

Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene bilden ölabweisflächen 51 und 52. welche zur Dreiperspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen ecksspitze 53 komergieren und, wie nachstehend dreieckfönnigen Erhebung und noch näher erläutert, zur Urzeugung eines Hydrau-

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Beruh- 35 likdrucks gegenüber dem an der Dichtkantc 40 vor-

rungsflächen bzw. Linien des erfindungsgemäßen beileckenden Öl dienen, um dieses unter der Dicht-

Dichtringes an einer Welle. kante hindurch zor Öl-Seite der Dichtung zurückzu-

Gemäß Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Dichtring diängen bzw. zurückzufordern.

10 zur Herstellung einer Abdichtung zwischen einem Die Erhebungen 50 sind derart auf der dem abzu-Gehäuse 12 und einer das Gehäuse durchsetzenden 40 dichtenden Raum abgewandten Fläche 38 angeord-Welle 14 vorgesehen. Das Gehäuse 12 kann bei- nei, daß sich ihre Spitzen 53 dicht an der Dichtkanic spielsweise das Kurbelgehäuse einer Brennkrattma- 40 befinden, und sie liegen .uißcidem senkrecht zur schine sein, während die Welle 14 die Kurbelwelle Dichtkante 40. d. h., eine im gleichen Abstand von darstellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der beiden Abweisflächen 51 und 52 gezogene Linie verErfindung weist der Dichtring 10 ein starres Ringge- 45 läuft senkrecht zur Dichtkante 40. Wie aus den Figuhäuse 20 auf, an welchem ein nachgiebiger bzw. ela- ren hervorgeht, ist der Winkel /wischen einer Abstischer Ringkörper 30 beispielsweise angeklebt ist. weisfläche 51 oder 52 und der Dichtkante 40 ein Das Ringgehäuse 20, das au* einem Stahl-Rohling spitzer Winkel. Es hat sich herausgestellt, daß eine gepreßt sein kann, weist einen axial abstehenden besonders günstige Dichtwirkung er/ielt wird, wenn Ringabschnitt 21 und einen einstückig damit ausge- 50 dieser Winkel etwa 20 beträgt, so daß der bevorbildeten, radial einwärts abstehenden Flansch 22 auf. zug;c Einschlußwinkel /wischen zwei Seitenkanten Der Ringabschnitt 21 ist so dimensioniert, daß er mit (57, 58) etwa 140° beträgt.

Festsitz in eine im Gehäuse 12 ausgebildete, kreisför- Gemäß Fig. 5 ist die Oberfläche 55 der l'.rhcbunmige Bohrung 13 einsetzbar ist. Der Festsitz zwi- gen 50 konkav ausgebildet. Diese konkave Oberschen dem Ringgehäuse 20 und der Bohrung 13 55 fläche 55 ist durch eine in Fi g. 5 strichpunktiert einreicht im allgemeinen aus, um die beiden Bauteile in gezeichnete Zylindermantelflüche 60 mit einer Rotaihrer Einbaulage zu halten und eine Abdichtung zwi- tionsachse festgelegt, die parallel /u einer durch die sehen ihnen herzustellen. Falls eine zusätzliche La- Spitze 53 und zwischen den Abweisflächen 51 und gensicherung erforderlich ist. kann ein Sicherlings- 52 gezogenen Linie liegt. Vorzugsweise halbiert diese ring mit einem Dichtmittel angewandt werden. 60 Linie gleichmäßig den Abstand /wischen je zwei Ab-

Der Ringkörper 30 ist vorzugsweise herkömmlieh weisflächen 51. 52. Weilerhin liegt diese Zylinderdurch Druckguß aus einem synthetischen Gummi mantclflächc 60 tangential zur kegelstumpfförniigen oder einer Polymerverbindung hergestellt. Brauch- Fläche 38 und legt somit an der ljhebung 50 gegenbare elastomere Verbindungen sind beispielsweise über der kegelstumpfförniigen Fläche 38 eine Zone die Silicon- und Nitril-Gummis sowie die Polyacry- 65 mit einer Höhe gleich Null fest. Die oberen bzw. iiulate und Fluorelastomere. Polymerisate, wie Tetra- Itaren Seitenkante!! 57 und 58 der AbwcisfUichcn 51 fluoräthylen, sind ebenfalls brauchbar. Der Ringkör- bzw. 52 werden durch eine über die Zylindermantelper 30 ist längs seiner Außenumfangskante unterbre- fläche 60 unter einem Winkel /u ihrer Achse gez.o-

gene Linie umrissen und sie besitzen daher ein ellip- maß, daß die Dichtkante 40 außer Berührung mit der tisches Gefälle. Außerdem haben die Fluidum-Ab- Welle 14 abgehoben wird. Wie aus Fig. 6 hervorweisflächen Sl und 52 in ihrer Erstreckung von der geht, nimmt die Berührungslinie der Abweisflächen Spitze 53 zu ihren Außenenden über ihre Länge hin- 51, 52 fortlaufend ab, bis sie sich zu einer berühweg eine fortschreitend zunehmende Höhe gegenüber 5 rungsfreien Zone verjüngt. Diese Wirkung wird der kegelstumpfförmigen Fläche 38, d. h., die Höhe durch eine Abstimmung des Winkels der kegelnimmt progressiv zu. stumpfförmigen Fläche 38 auf den Radius R der Zy-

Gemäß Fig.4 ist der RadiusR der zylindrischen lindermantelfläche 60 sowie durch die Kontur der

Zylindermantelfläche 60 kleiner als der Krümmungs- Abweisflächen 51 und 52 hervorgerufen. Ein bevor-

radius A der kegelstumpfförmigen Fläche 38, so daß io zugter Winkel zwischen der kegelstumpfförmigen

die Erhebung 50 eine relative Höhe erhält. Fläche 38 und der Welle 14 liegt bei 15°.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Dichtung ge- An der Dichtkante 40 vorbeisickerndes Öl wird — währleistet die Dichtkante 40 eine statische und eine je nach der Drehrichtung der Welle 14 — in dem dynamische Abdichtung an der Welle 14. Die Ab- durch die Abweisfläche 51 oder 52 festgelegten spitweisflächen 51 und 52 werden hierbei effektiv zu spi- 15 zen Winkel eingeschlossen und infolge des durch ralig angeordneten Rippen, die teilweise gegen die diese Fläche und die sich drehende Welle 14 erzeugten Welle 14 zusammengedrückt sind. Wie erwähnt, ha- hydraulischen Drucks unter die Dichtkante 40 zuben die Abweisflächen 51 und 52 von der Spitze 53 rückgedrängt. Da die beiden Abweisflächen 51 und zu ihren Außenenden über ihre Gesamtlänge hinweg 52 in entgegengesetzte Richtungen abfallen, ist die eine fortschreitend zunehmende Höhe und außerdem 20 Arbeitsweise der Dichtung von der Drehrichtung der eine sich zunehmend vergrößernde Masse. F i g. 6 Welle 14 unabhängig, so daß die Dichtung in beiden veranschaulicht das Berührungsschema bzw. die Ab- Drehrichtungen gleich wirksam ist. Infolge der minidrücke 65 der Erhebungen auf der Welle. Eine Linie malen Berührungsfläche und Masse der hydrodyna-

66 veranschaulicht das Andruckmuster der Dicht- mischen Erhebungen, welche durch die vorstehend kante 40, während V-förmige Muster 67 das Beruh- 25 beschriebene konkave Ausbildung gewährleistet werrungsschema der Abweisflächen 51 und 52 verdeutli- den, entsteht zwischen den Erhebungen und der chen. Ersichtlicherweise liegen die Abdrücke 66 und Welle ein sehr leichter Berührungsdruck, so daß,

67 nahtlos aneinander, was dadurch erreicht wird, falls überhaupt, nur eine geringe zusätzliche Radialdaß die Erhebungen 50 dicht an der Dichtkante 40 belastung der Dichtung erforderlich ist, um die angeordnet sind. Diese »dichte Anordnung« bedeu- 30 Dichtkante mit der Welle in Berührung zu halten, tet, daß bei durch die Welle 14 zusammengedrückter Zudem hat es sich gezeigt, daß der minimale Berüh-Dichtkante 40 auch die Seitenkanten 57 und 58 zu- rungsflächendruck keine zusätzliche alterungsbesammengedrückt sind, jedoch nicht in solchem Aus- dingte Verhärtung der Dichtung hervorruft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 gen dynamischer Belastungen oder Störungen überPatentansprüche: schritten werden. Derartige Bedingungen sind beispielsweise Temperaturänderungen, Drehzahlände-

1. Radiallippendichtring für Wellen, bei dem rungen der Welle, Viskositätsänderungen des Öls soeine Dichtkante durch zwei sich unter einem 5 wie Wellenschwingungen. Derartige Störungen wir-Winkel schneidende, konische Flächen gebildet ken sich dahingehend aus, daß sich die ölfilmdu ^e ist, wobei die dem abzudichtenden Raum abge- unter der Dichtlippe erhöht, so daß öl an der Lippe wandte Fläche mit dreieckförmigen Erhebungen vorbeifließt, wenn ein bestimmter kritischer Wert der versehen ist, deren eine Spitze in der Dichtkante ölfilmdicke überschritten wird.

und im nicht auf die Welle aufgezogenen Zustand io Neben den vorgenannten herkömmlichen Lippenauf dem gleichen Radius wie die Dichtkante liegt, dichtungen sind aber auch schon verbesserte Dichtdadurch gekennzeichnet, daß die der ringe bekanntgeworden (französische Patentschrift Welle (14) zugewandte Oberfläche (55) der Erhe- 1530281), die mit sogenannten Rückförderrippen bungen (50) derart konkav ausgebildet ist, daß versehen sind, die im Dichtkantenbereich radial nur die der ölrückförderung dienenden Seiten- 15 nach innen über die Dichtkante überstehen und kanten (57, 58) auf der Welle (14) aufliegen. beispielsweise schraubenförmig ausgebildet sein kön-

2. Radiallippendichtring gemäß Anspruch 1, nen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß wegen dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Ober- der radial nach innen über die Dichtkante hervorstefläche (55) die Form einer Zylindermantelfläche henden Rückfördemppen ein relativ großer radialer (60) hat, deren Achse in einer Axialebene des ao Anpreßdruck nötig ist, um auch im Ruhezustand Dichtringes liegt, die durch die in der Dichtkante eine ausreichende Abdichtung zu erzielen.

(40) liegende Dreieckspitze (53) geht, und daß Abgesehen von der vorgenannten Dichtung mit

die Zylindermantelfläche (60) die konische beispielsweise zwei schraubenförmig verlaufenden,

Fläche (38) tangential berührt. radial nach innen über die Dichtkante vorstehenden

3. Radiallippendichtring gemäß Anspruch 1 25 Rückförderripen ist ein weiterer Dichtring bekannt- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel geworden (französische Patentschrift 1 468 256), bei zwischen den Seitenkanten (57, 58) etwa 140 dem dreieckförmige Fördervorsprünge vorgesehen beträgt. sind. Diese dreieckförmigen Fördervorsprünge befin-

4. Radiallippendichtring gemäß einem der vor- den sich jedoch aber in bezug auf den abzudichtenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 30 den Raum vor der Dichtkante und sind somit nicht daß die Höhe der Abweisflächen (51, 52) der mit Rückfördemppen bzw. mit Rückförderdichtundreieckförmigen Erhebungen (50) gegenüber der gen vergleichbar.

konischen Fläche (38) von der Spitze (53) zum Abgesehen von den vorgenannten bekannten

Außenende der dreieckförmigen Erhebungen (50) Dichtungen wurde auch schon eine Dichtung vorge-

progressiv zunimmt. 35 schlagen (deutsche Offenlegungsschrift 1 775 426),

bei der dreieckförmige Fördervorsprünge in bezug auf den abzudichtenden Raum hinter der Dichtkante