DE2051500C3 - Labyrinth-Wellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Labyrinth-Wellendichtung, bestehend aus einem auf der Welle anzuordnenden geteilten Ring mit drei auf seinem Außenumfang angeordneten Labyrinthkämmen. deren mittlerer mit Spiel in eine Ringnut der Gehäusewandbohrung eingreift, und einer Einrichtung zur Verbindung der Teile des geteilten Rings, sowie mit einer elastischen Abdichtung zwischen dem Ring und der Welle, die eine Drehmitnahme bewirkt, jedoch bei axialen Verschiebungen der Welle bei Anlage des Rings an der Gehäusewand eine axiale Verschiebung des Rings auf der Welle zuläßt.

Eine solche Labyrinth-Wellendichtung ist bekannt aus der US-Patentschrift 28 50 311. Es handelt sich dort um eine Drcifach-Labyrinthdichtung, bei der der Ringkörper aus einem Spritzguß-Metalltcil besteht, das an seiner Außen- wie auch an seiner Innenseite eingearbeitete Nuten aufweist, so daß von den stehengelassenen Teilen entsprechende Dichtungslippen gebildet werden, die auf der Außenseite mit Teilen des Gehäuses zusammenwirken, während zwischen den Dichtungslippen an der Innenseite Dichtungsringe aus Gummi aufgenommen sind, die dichtend gegen die Welle anliegen. Diese Dichtungsringe werden mittels des geteilten Spritzguß-Metallkörpers unter Vorspannung gegen die Welle angedrückt, so daß sich sowohl die Dichtungsringe als auch der Spritzguß-Metallkörper mit der Welle drehen. Die Verbindung der Teile des geteilten Spritzguß-Metallkörpers erfolgt mittels Nut und Zunge, wobei die Zunge zwischen den Nutenschenkeln durch einen Querstift gehalten wird.

Die vorbekannte Labyrinth-Wellendichtung weist jedoch die folgenden Nachteile auf: Der gtieilte Spritzgußkörper kommt bei entsprechenden Temperaturänderungen der Welle mit seinen Dichtungslippen gegen das Gehäuse zur Anlage, so daß die anfängliche Labyrinthwirkung der Dichtung zu einer reinen Reibflächenwirkung wird. Dies ist bei höheren Drehzahlen von Nachteil, da dann eine erhöhte Wärmebeanspruchung der Dichtung und des Gehäuses auftritt sowie ein stärkerer Verschleiß der Dichtung. Das Größenverhältnis des Spritzguß-Metallkörpers zu den in die Innennuten aufgenommenen Dichtungslippen wirkt sich hinsichtlich der Wärmeübertragung wie auch hinsichtlich der Herstellungskosten ungünstig aus. Weitere Nachteile der vorbekannten Dichtung bestehen darin, daß die Dichtungsringe infolge ihrer beschränkten Elastizität nur eine dementsprechend geringfügige Änderung des Wellendurchmessers kompensieren können, so daß die vorbekannte Dichtung praktisch nur für Wellen eines genau bestimmten Durchmessers verwendbar ist. Darüberhinaus weist der geteilte Ringkörper auch noch Nachteile hinsichtlich seiner Montage auf.

Im Rahmen dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Labyrinth-Wellendichtung der eingangs umrissenen Art so zu verbessern, daß die Dichtungswirkung selbst bei axialen Verschiebungen der Welle, wie sie infolge von Wärmedehnungen eintreten, praktisch unbeeinträchtigt bleibt, und zwar so, daß zugleich der Verschleiß und die Herstellungskosten verringert werden, eine einfachere Montage ermöglicht und gleichwohl auch bei Wellen unterschiedlicher Durchmesser eine gute Abdichtung des Gehäuscspallcs gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß der geteilte Ring aus elastischem Material und die elastische Abdichtung aus am Ring angeformten, sich von diesem divergierend auf die Welle zu erstreckenden und auf dieser aufliegenden Ringlippen bestehen und der mittlere Labyrinthkamm ein in einer Außenumfangsnut des elastischen Rings eingelegter, aus härtcrem elastischem Wcrkstolf gebildeter Sprengring ist, dessen Enden miteinander verhakt sind und der den geteilten Ring zusammenhält.

Der durch die erfindungsgemäße Lösung gewährleistete technische Fortschritt beruht — in Verbindung mit einer besonderen Ausgestaltung der Sprengringenden — auf der Eigenart des Aufbaus des elastischen Dichtungskörpers mit seinen Ringlippen und seinem Sprengring. Das ergibt sich aus folgendem:

Bei einer thermisch verursachten Ausdehnung der Welle und einer dadurch herbeigeführten Verschiebung des unter Vorspannung auf der Welle gelagerten ι Ringkörpers kommt der Sprengring gegen das ihm zugeordnete Gehäuseteil zur Anlage, während die äußeren Ringlippen des Ringkörpers das Gehäuse noch nicht berühren, und er erlaubt so eine gleitende Verschiebung der Dichtung auf der Welle, so daß stets die richtige Lage der Dichtung auf der Welle gewährleistet ist. Da ferner bei einer thermisch verursachten Ausdehnung der Welle nur der Sprengring gegen die Gehäuseteile reibend zur Anlage kommt und

das Verhältnis der GröDe des Sprengrings zu der des elastischen Ringkörpers bei im übrigen nur geringer Wärmeleitfähigkeit des gesamten Aggregats nur klein ist, ist der Verschleiß der Dichtung herabgesetzt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von einem gegenüber Metall billigeren Werkstoff für den geteilten Ringkörper sowie durch die erfindungsgemäße Art der Verbindung der Sprengringenden werden darüberhinaus auch die Herstellungskosten herabgesetzt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht schließlich durch die besondere Ausgestaltung des dichtenden Körpers zufolge der größeren Elastizität der inneren Ringlippen auch eine Anpassung des Dichtungskörpers an Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern, was die Vielseitigkeit der Anwendung erhöht.

Zum Stand der Technik ist noch festzustellen, daß bei einer Wellendichtung völlig anderer Art die Verwendung eines Sprengrings mit verhakten Enden bereits bekannt war; vgl. das deutsche Gebrauchsmuster 19 30 632.

Die Erfindung gestattet im übrigen verschiedene besonders vorteilhafte Weiterbildungen. So entspricht es der eingangs erörterten Aufgabenstellung, wenn zwar der geteilte Ring aus elastischem Material besteht, aber der Sprengring aus Stahl, Aluminium oder einem harten Kunststoff. Was ferner die hakenförmigen Enden des Sprengrings anbelangt, so dienen sie der Erfindung besonders dann, wenn ihre Stirnseiten gerundete Aufgleitflächen aufweisen. Schließlich ist es von besonderem Vorteil, wenn der geteilte Ring und der Sprengring einen Ausschnitt bzw. einen komplementär in diesen eingreifenden Vorsprung aufweisen; dadurch wird eine Relativdrehung dieser Teile verhindert.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend eine besonders vorteilhafte Ausführungsform im einzelnen beschrieben, und zwar anhand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. I eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Labyrinth-WeMendichtung, teilweise im Schnittbild.

Fig.2 eine Ansicht in der Richtung A-A der Fig. I, teilweise im Schnittbild.

In F i g. 1 ist mit 1 der geteilte Ring beziffert, der eine einzige Teilungsstelle 2 aufweist. Rund um den geteilten Ring 1 ist der Sprengring 3 angeordnet. Der geteilte Ring 1 besteht auseircm elastischen Wirkstoff (z. B. aus natürlichem oder synthetischem Gummi), der genügend weich ist, um eine gut? Abdichtung mit der Welle an seinem Innendurchmesser und mit dem Gehäuse an seinem AuBcndurchmcssc zu ergeben. Der Sprengring 3 besteht dagegen aus einem härteren elastischen Material, etwa aus Stahl, Aluminium oder einem harten Kunststoff.

Wie Fig.2 zeigt, hat der geteilte Ring 1 einen annähernd H-förmigen Querschnitt, so daß er zwei äußere und zwei innere Dichlungsränder bildet, wobei äußere Ringlippen 4 und 5 dieses Ringkörpers rechtwinklig zu einem Quersteg 6 radial nach außen verlaufen, während innere Ringlippen 7 und 8 von dem genannten Quersteg 6 aus radial nach innen divergieren.

Der geteilte Ring 1 ist mit einer einzigen Außenumfangsnui 9 versehen, die zwischen den äußeren Ringlippen 4 und 5 liegt und die den Sprengring 3 aufnimmt. Auf diese Weise liegt dieser in einem gewissen Abstand zwischen den äußeren Ringlippen 4 und 5 und bildet einen dritten äußeren Dichtungssteg. In Umfangsrichtung wird der Sprengring 3 mit Hilfe von zwei abgeschrägten Vorsprüngen tO und 11 am Ring 1 in seiner Lage gehalten. Diese Vorspringe 10 und 11 sind in der Außenumfangsnut 9 zu beiden Seilen der Teilungsstelle 2 angeordnet, und sie wirken mit einem komplementären Ausschnitt 12 im Boden des Sprengrings 3 derart zusammen, daß, wenn die Sprengringenden 13 und 14 ineinandergehakt sind, die beiden Enden 15 und 16 des Rings 1, die die Teilungsstelle 2 bilden, zusammengezogen werden. Auf diese Weise kann sich an der Stoßstelle kein Spalt bilden.

Die Enden 13 und 14 des Sprengrings 3 sind, wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, hakenförmig und haben ebene Kontaktflächen 17 bzw. 18. Ihre üirnseiten haben ferner gerundete Aufgleitflächen 20, üuer die sie aufeinandergeschoben werden können, bis sie einschnappen. Die Endstücke des Sprengrings 3 zeilen außerdem Einschnürungen 21 und 22. um den einrastenden Enden 13 und 14 eine besondere Biegsamkeit zu verleihen.

Im Gebrauch wird der Ring 1 in radialer Richtung auf einer nicht dargestellten Welle angebracht, so daß die sich gegenüberstehenden Flächen des Kings an der Teilungsstelle 2 aneinanderstoßen. In diesem Stadium des Zusammenbaus sind die Relativabmessungen des Rings 1 und der Welle von solcher Art, daß sich der Ring in Achsrichtung auf der Welle bewegen kann, wenn sich die Welle etwa zufolge von Temperatureinflüssen ausdehnt.

Wenn der Ring 1 in der beabsichtigten Stellung angebracht ist, wird der Sprengring 3 in die Außenumfangsnut 9 eingelegt. Die hakenförmigen Enaen 13 und 14 des Sprengrings werden dann zusammengepreßt, so daß sie sich mit den Kontaktflächen 17 und 18 ineinanderhaken und dadurch den Ring 1 in der gewünschten Lage festhalten.

Infolge der Elastizität des Rings 1 und damit :iuch der Ringlippen 7 und 8 ist die Dichtung auch für Wellen verwendbar, deren Außendurchme:,ser kleiner ist als der maximale Durchmesser, für den die Dichtung konstruiert ist: der Außendurchmesser kann z. B. um bis zu 1.6 mm (¹A₁, Zoll) kleiner sein als der maximale Durchmesser. Die äußeren Ringlippen 4 und 5 und der Sprengring 3 wirken im Gebrauch derart mit einem nicht dargestellten Gehäuse zusammen, daß, wenn die Welle sich dreht und sich dabei in axialer Richtung aui.deh.it, der Sprengring 3 sich leicht gegen das Gehäuse legt und die Dichtung wieder in die Mittclla^e zurückbringt. Die Friktion zwischen dem Ring « und der Welle bewirkt, daß sich die Dichtung mit der Welle mitdreht.

Zu erwähnen is; noch, daß der geteilte Ring 1 auch mit mehr als einer Teilungsstelle 2 versehen sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Labyrinth-Wellendichtung, bestehend aus einem auf der Welle anzuordnenden geteilten Ring mit drei auf seinem Außenumfang angeordneten Labyrinthkämmen, deren mittlerer mit Spiel in eine Ringnut der Gehäusewandbohrung eingreift, und einer Einrichtung zur Verbindung der Teile des geteilten Rings, sowie mit einer elastischen Abdichtung zwischen dem Ring und der Welle, die eine Drehmitnahme bewirkt, jedoch bei axialen Verschiebungen der Welle bei Anlage des Rings an der Gehäusewand eine axiale Verschiebung des Rings auf der Welle zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte Ring (1) aus elastischem Materia! und die elastische Abdichtung aus am Ring (I) angeformten, sich von diesem divergierend auf die Welle zu erstreckenden und auf dieser aufliegender) Ringlippen (7, 8) bestehen und der mittlere Labyrinthkamm ein in einer Außenumfangsnut (9) des elastischen Rings (1) eingelegter, aus härterem elastischem Werkstoff gebildeter Sprengring (3) ist, dessen Enden (13, 14) miteinander verhakt sind und der den geteilten Ring (1) zusammenhalt.

2. Labyrinth-Wellendichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengring (3) aus Stahl, Aluminium oder einem harten Kunststoff besteht.

3. Labyrinih-Wellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der hakenförmigen Endon (13, A) des Sprengrings (3) gerundete Aufglcitflächen (20) aufweisen.

4. Labyrinth-Wellendichtung lach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte Ring (1) und der Sprengring (3) einen Ausschnitt (12) bzw. einen komplementär in diesen eingreifenden Vorsprung (10, 11) zur Verhinderung einer Relativdrehung dieserTeile aufweisen.