DE2160645A1 - Abstreifring für umlaufende Wellen u dgl - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

OH. ESCHENHEIMER STRASSE 39

6. Dezember 1971 File 3691

Da/i s

Hallite Holdings Ltd. Oldfield Works, Hampton, Middlesex, England

Abstreifring für umlaufende Wellen u.dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf Abstreifringe.

Abstreifringe, die dazu dienen, den Durchtritt von Verunreinigungen längs einer Welle od. dgl. zu verhindern, weisen eine gegen die Welle gerichtete Abstreifkante auf, welche fest gegen die Welle gepreßt wird. Die Ringe unterliegen starkem Verschleiß, so daß es wünschenswert ist, sie leicht ersetzen zu können. Zu diesem Zweck ist es üblich, das die Ringe um die Welle herum aufnehmende Gehäuse zweiteilig auszubilden, wobei das eine Teil eine lösbare Abdeckung darstellt, welche den Abstreifring an seiner Stelle hält, bis die Abdeckung selbst entfernt wird. Demgegenüber ist es jedoch wünschenswert, ein einteiliges Gehäuse zu verwenden, auch wenn dieses bedeutet, daß der verbrauchte Abstreifring zum Entfernen zerstört werden muß, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstreifring zu schaffen, der in einem einstückigen Gehäuse verwendet werden kann (obgleich natürlich auch seine Verwendung in zweiteiligen Gehäusen möglich ist).

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Frühere Versuche zur Lösung dieser Aufgabe konzentrierten sich praktisch auf die Anpassung eines Kanalrings, wie dies beispielsweise aus der britischen Patentschrift 1 008 657 hervorgeht.

Die Abstreifkante wird dabei von einem Abstreifelement gebildet, das die kegelstumpfförmig verlängerte Wand eines Kanals ist, der in der gleichen Richtung offen ist, in der sich das Abstreifelement erstreckt. Der Ring wird in seinem Gehäuse durch die freie Kante der anderen Wand des Kanals ^ gehalten, die mit einer Hinterschneidung des Gehäuses in Eingriff kommt.

Im Gegensatz hierzu wird gemäß der Erfindung ein Abstreifring geschaffen, bei dem das Abstreifelement mit einem ringförmigen Kanal verbunden ist, der sich in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen öffnet, in der das Abstreifelement sich erstreckt. Dies bedeutet, daß die radial äußere Kante der Basis des Kanals, das mit der Hinterschneidung des Gehäuses in Eingriff tretende Ringteil ist. Dieses Ringteil besitzt erhebliche Festigkeit und gestattet daher die Herstellung einer sicheren und festen Verbindung.

Gemäß der Erfindung wird daher ein Abstreifring vorgesehen, der ein kegelstumpfförmiges Abstreifelement hat, dessen freie Abstreifkante sich an seinem kleinsten Durchmesser befindet, und das Abstreifelement ist mit einem ringförmigen Kanalteil des Abstre!fringes verbunden, wobei der Kanal nach der der Abstreifkante entgegengesetzten Richtung offen ist. Der ringförmige Kanal kann unmittelbar über seine Basis mit dem Abstreifelement verbunden sein, so daß das Abstreifelement eine Fortsetzung der radial inneren Wand des Kanals ist. In diesem Fall können die radial innersten Oberflächen des Abstreifelements und der inneren Wand des Kanals in einer einzigen Kegelfläche liegen,oder statt dessen kann die

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innerste Oberfläche des Abstreifelements auf einer Kegelfläche und die innere Oberfläche der radial inneren Wand des Kanals auf einem Zylinder liegen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Abstreifelement mit einer, nämlich der radial inneren Wand des Kanals zwischen dessen Basis und der freien Kante der Kanalwand verbunden sein, wobei die Basis des Kanals über einen kegelstumpfförmigen Ring an die Verbindungsstelle angeschlossen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Kanal mit dem Abstreifelement in der Höhe der Öffnung des Kanals verbunden, so daß das Abstreifelement sich über die volle axiale Länge des Abstreifringes erstreckt.

Gemäß der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung mit einem Abstreifring in einem eine Welle umgebenden Gehäuse vorgesehen, wobei der Innendurchmesser eines Abstreifelements in der einen axialen Richtung konisch abnimmt und mit einer Abstreifkante fest an der Welle anliegt, wobei der Abstreifring einen ringförmigen Kanalteil aufweist, dessen Öffnung in derjenigen axialen Richtung liegt, die der,in der der Durchmesser des Abstreifelements abnimmt, entgegengesetzt gerichtet ist, und wobei die Basis des Kanals mit einem vorspringenden Teil des Gehäuses in Eingriff steht und den Abstreifring axial im Gehäuse hält. Vorzugsweise ist dabei das Gehäuse ein einstückiges Gehäuse mit einer verengten Öffnung und einer Kammer, wobei der Übergang von der Öffnung zu der Kammer die Form einer Hintersehneidung hat und der größte Durchmesser des Ringes so bemessen ist, daß der Ring durch die Öffnung des Gehäuses unter Zusammendrückung,' aber ohne Beschädigung, durch Anwendung axialen Druckes gestoßen werden kann, indem die Öffnung des Kanalteils durch die verengte Öffnung des Gehäuses gestoßen wird, bis die Basis des Kanals die Hinterschneidung des Gehäuses hintergreift. Bei solch einem Abstreifring ist die radiale äußere Fläche des Kanals vorzugsweise in einer Axialrichtung entgegengesetzt zur Konizität

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des Abstreifelements konisch ausgebildet, so daß sie eine Führungsfläche beim Einpressen des Rings in die verengte Öffnung des Gehäuses ergibt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Diametralschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Abstreifringes nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Radialschnitt der ersten Ausführungsform im Augenblick des Einsetzens in ein Gehäuse, das eine hin- und hergehende Welle umgibt;

Fig. 3 einen Diametralschnitt der ersten Ausführungsform nach dem Einsetzen in ein Lager für eine Wellei

Fig. 4 einen Radialschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Abstreifringes;

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich der Fig. 4, der den Ring nach dem Einsetzen in ein Gehäuse zeigt;

Fig. 6 einen Radialschnitt einer dritten Ausführungsform eines Abstreifringes; und

Fig. 7 einen Radialschnitt einer vierten Ausführungsform eines Abstreifringes nach der Erfindung.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt einen Abstreifring 1 mit einem kegelstumpfförmigen Abstreifelement 2, dessen freie Abstreifkante 3 sich an seinem kleinsten Durchmesser, quer zur Mittelachse 4 des Ringes gemessen, befindet. Die Spitze des Kegels, von welcher das Abstreifelement 2 ein Teil

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ist, würde in der Zeichnung oben liegen. Das Abstreifelement 2 nimmt auch in seiner Wandstärke zu seiner Abstreifkante 3 hin ab. Zu dem Abstreifring 1 gehört weiter ein Kanal 5, dessen Öffnung 6 von der Abstreifkante 3 weg gerichtet ist, d.h. in axial entgegengesetzter Richtung zur Lage der Abstreifkante 3. Der Kanal 5 hat eine zylindrische, radial innere Wand 7 und eine zylindrische radial äußere Wand 8, sowie eine Basis 9, welche diese beiden Wände verbindet und die Form einer flachen Ringfläche hat, deren außerhalb des Kanals und von der Öffnung 6 weg gelegene Oberfläche 10 eben ist. Die radial außen liegende Oberfläche der Wand 8 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem zylindrischen Teil 11 und einem kegelstumpfförmig abnehmenden Teil 12, dessen Konizität entgegengesetzt zu der des Abstreifelements 2 gerichtet ist.

Die radial innere Wand hat eine innere Oberfläche 13, die bei dieser Ausführungsform kontinuierlich mit der radial inneren Oberfläche des Abstreifelements 2 verläuft. D.h. das Abstreifelement 2 ist an den Kanal 5 an der Basis 9 des Kanals angeschlossen und bildet mit diesem eine einzige kegelstumpfförmige innere Oberfläche des Ringes 1.

Diese Ausführungsform dient zum Anbringen um eine Welle, deren Nominaldurchmesser durch die strichpunktierte Linie 14 (Fig. 1) angedeutet ist und der größer als der Minimaldurchmesser 14^f der Abstreifkante 3 in entspanntem Zustand ist, so daß die Kante 3 in Berührung mit jeder solchen Welle gedrückt wird, auf der der Abstreifring 1 angebracht ist.

Die Situation, die sich beim Einsetzen des Ringes in ein die Welle 15 umgebendes Gehäuse ergibt, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Welle 15 hat einen Außendurchmesser 14, und die freie Abstreifkante 3 des Abstreifelements 2 wird etwas radial nach außen gepreßt. Ein einstückiges Gehäuse 16 umgibt die Welle in einem Lagerteil 17 für die Welle und weist eine Öffnung bzw. einen Eintrittsabschnitt 18 und eine Kammer 19 von

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größerem Durchmesser als die Öffnung auf, wobei der Übergang von einer scharfen Hinterschneidung,die eine ebene Kante 20 darstellt, gebildet ist.

Die Größe des zylindrischen Teils 11 des Ringes 1 ist derart, daß beim Einpressen des Ringes in das Gehäuse (Fig. 2) er gerade durch die verengte Öffnung des Gehäuses gezwängt werden kann, ohne den Ring zu beschädigen, wobei das Einpressen durch die Führungsfläche erleichtert wird, welche sich durch die konische Oberfläche 12 des Ringes ergibt und durch die leichte Eigenelastizität der scheibenförmigen Kanalbasis 9 und des

^ konischen Abstreifelements 2. Der Abstreifring 1 sollte aus im wesentlichen festen Material, insbesondere hartem, abriebfestem Kunststoff bestehen, wie er beispielsweise unter den Bezeichnungen Nylon, Delrin oder Miranyl bekannt ist, wobei jedoch jedes derartige Material eine gewisse Elastizität aufweist, und diese dient dazu, das Einpressen des Ringes in das Gehäuse zu ermöglichen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, damit der Ring dann durch Eingriff (Fig. 3) der Hinterschneidung bzw. Kante 20 und des äußeren Teils der Oberfläche 10 des Ringes gehalten wird, wenn der Kanalteil des Ringes in der Kammer 19 des Gehäuses aufgenommen ist, Die leichte Ausdehnung In der Kammer 19 entlastet etwas den Druck, mit dem das Abstreifelement 2 an der Welle 15 anliegt, aber wie anhand der

ψ Fig. 1 gezeigt wurde, ist der natürliche Durchmesser 14* der Abstreifkante geringer als der Durchmesser 14 der Welle, so daß das Abstreifelement aufgrund seiner Konizität ständig gegen die Welle gedruckt wird.

Es ist natürlich auch möglich, einen solchen Abstreifring in einem zweiteiligen Gehäuse zu verwenden, wobei dann allerdings die möglichen Vorteile des Ringes nicht voll ausgenutzt werden.

Vorzugsweise ist der größte Durchmesser des Abstreifringes (in diesem Falle also der Durchmesser der zylindrischen

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Oberfläche 11) kleiner als der Durchmesser der Kammer 19» so daß der Ring sich innerhalb der Kammer stets radial frei bewegen und damit eine eventuell vorhandene leichte radiale Exzentrizität oder Schwingung der Welle ausgleichen kann, ohne daß der Ring beschädigt wird»

Fig. 3 zeigt einen typischen Zusammenbau eines Abstreifringes mit einer Welle, beispielsweise einer hydraulischen Ramme, mit einem Lagerteil 17, einem Abstreifring 1 in seiner Lage in einem Gehäuse an einer axial außen liegenden Seite des Lagerteils 17 und mit einer Lagerbuchse 20 und einem Dichtring 21, der nach innen gerichtet angeordnet ist, beispielsweise gegen die hydraulische Kammer, aus der die Kolbenstange bzw. Welle 15 herausragt. Die unter Druck gegen die Welle 15 anliegende Abstreifkante 3 des Ringes 1 verhindert den Eintritt von Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in das Lager oder zu dem Dichtring 21, während die Welle sich hin- und herbewegt.

Eine zweite Ausführungsform zeigt Fig. 4, wo der ringförmige Kanal mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist und eine radial innere Wand 26 aufweist, von der sowohl die innere als auch dieäussare Oberfläche zylindrisch ist. Der Kanal 25 hat eine Öffnung 24. Die Basis 27 des Kanals 25 ist nicht genau eben, sondern eine leicht tellerförmige Ringfläche , deren Konizität einen kleinen Winkel oCmit der Horizontalen bildet (in der Größenordnung von 2 oder 3°). Die radial außen liegende Wand 28 reicht nicht bis zur gleichen Horizontalebene wie das freie Ende 29 der inneren Wand 26, sondern ist um einen Betrag verkürzt, der in etwa dem Höhenunterschied zwischen der radial äußeren Kante und der radial inneren Kante der Basis 27 des Kanals entspricht.

Bei dieser Ausführungsform ergibt sich keine durchgehende konische Oberfläche längs der Innenseite des Ringes, weil die radial innere Oberfläche der Wand 26 zylindrisch und die radial innere Oberfläche 30 des Abstreifelements konisch ist

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und diese beiden Oberflächen sich etwa in der Höhe der Basis des Kanals 27 treffen.

Wenn der Abstreifring nach dieser Ausführungsform im Gehäuse in Stellung gebracht wird (Fig. 5), ist vorgesehen, daß der axiale Abstand zwischen der Kante 20 des Gehäuses und der unteren Kante 31 der Kammer 19 die Länge der inneren Wand 26 des Ringes hat, so daß,um die Basis 27 unter die Kante 20 zu bringen, die Basis in eine ebene Form gebracht werden muß. Auf diese Weise wird der Ring im Gehäuse axial dicht gehalten, und die Auswirkung von Fertigungstoleranzen in den axialen Maßen des Ringes oder des Gehäuses wird auf ein Minimum gebracht. Auch ergibt sich dadurch eine leichte Verformung der inneren Wand 26, so daß diese etwas nach innen gegen die Welle 5 gebogen wird, wie dies etwas übertrieben bei 32 in Fig. 5 angedeutet ist.

Falls der Abstreifring nur geringen Durchmesser hat·, oder aus besonders hartem Material hergestellt ist, kann es erforderlich sein, für erhöhte radiale Elastizität des Ringes Vorsorge zu treffen. Dies wird in unterschiedlichem Maß durch die Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 erreicht.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 zeigt ein Abstreifelement 33, welches die radial innere Wand 34 des Kanals 35 zwischen der Höhe 36 der Basis des Kanals und der Höhe seiner Öffnung 37 trifft und mit der die Basis bildenden ebenen Ringscheibe durch einen kegelstumpfförmigen Ring 38 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Kegelwinkel des Ringes 38 und des Abstreifelements 33 gleich groß. Die radial äußere Wand 39 des Kanals 35 hat eine konische Außenfläche 40, deren Konizität über ihre ganze Länge axial entgegengesetzt zu derjenigen des Abstreifelements 33 gerichtet ist. Die Arbeitsweise bzw. Wirkung dieser Ausführungsform entspricht derjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform, wobei Jedoch das Vorhandensein des kegelstumpfförmigen Ringes 38 am

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Kanalteil eine gesteigerte radiale Elastizität beim Einsetzen des Ringes in ein Gehäuse ergibt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7, bei dem die radiale Elastizität weiter gesteigert ist, ist ein Kanalteil 42 mit einem Abstreifelement 44 in Höhe der Öffnung 45 des Kanals 42 verbunden. Eine Ringscheibe 43 verbindet die radial innere Wand 49 des Kanals mit der der Abstreifkante des Abstreifelements 44 axial gegenüberliegenden Kante dieses Elements, so daß das Abstreifelement sich über die gesamte axiale Länge des Abstreifringes erstreckt. Die Kegelwinkel des Abstreifelements 44 und der radial inneren Wand 49 des Kanals sind gleich und entgegengesetzt. Die radial äußere Wand des Kanals 42 dieser Ausführungsform kann konisch sein, wie bei 46 gezeigt, oder auch zylindrisch, wie dies strichpunktiert bei 47 angedeutet ist. Beim Einsetzen in ein Gehäuse kommt dessen Kante bzw. Hinterschneidung mit der radial äußeren Kante der Basis 48 des Kanals 42 in Eingriff.

Alle gezeigten Ausführungsformen von Abstreifringen werden vorzugsweise aus einem harten, abriebfestem Kunststoff der oben bereits genannten Art, einstückig durch ein Spritzgußverfahren hergestellt.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   Abstreifring, der ein kegelstumpfförmiges Abstreifelement mit einer freien Abstreifkante an seinem kleinsten Durchmesser und einen Tragkörper zum Abstützen des Abstreifelements in einem Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper die Form eines Ringkanals (5; 25; 35; 42) hat, dessen Öffnung (6; 24; 37; 45) entgegengesetzt zur Abstreifkante (3) gerichtet ist.
2. 2. Abstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifelement (2; 30) unmittelbar an die Basis des Ringkanals (5; 24) angeschlossen ist und das Abstreifelement eine Fortsetzung der radial inneren Wand (7; 26) des Ringkanals bildet.
3. 3. Abstreifring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren Oberflächen (13) der radial inneren Wand (7) des Ringkanals (5) und des Abstreifelements (2) einen einzigen Kegelstumpf bilden.
4. 4. Abstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifelement (33) an den Ringkanal (35) in einer Höhe zwischen der Öffnung (37) und der Basis (36) des Kanals angeschlossen ist.
5. 5. Abstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifelement (44) an den Kanal (42) in der Höhe der Öffnung (45) des Kanals angeschlossen ist.

   - Anspruch 6 -

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6. 6. Abstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (9; 36; 48) des Kanals (5; 35; 42) eine ebene Ringfläche ist.
7. 7. Abstreifring nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (27) des Kanals (25) eine tellerförmige Ringfläche ist.
8. 8. Abstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der radial äußeren Kante der Basis (9; 27; 36f 48) des Kanals und in Reihe mit der äußeren Wand des Kanals eine vorspringende Kante (z.B. 10,11; 36,40) befindet, die beim Einsetzen des Abstreifrings in ein Gehäuse (17) mit einer Hinterschneidung (20) des Gehäuses in Eingriff bringbar ist und den Ring axial in seiner Lage hält.
9. 9. Abstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (12) der radial äußeren Wand (8; 28; 39) des Kanals einen dem des Abstreifelements entgegengesetzten konischen Verlauf hat.
10. 10. Abstreifeinrichtung mit einem Abstreifring in einem Gehäuse und mit einer Welle, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Gehäuse (17) durch Eingriff mit einer Hinterschneidung (20) des Gehäuses gehalten ist.
11. 11. Abstreifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) einstückig mit einer verengten Öffnung (18) und einer Kammer_19 ausgebildet ist, wobei der Übergang von der Öffnung zu der Kammer die Form einer Hinterschneidung (20) hat, und daß der äußerste Durchmesser des Abstreifrings (1) so dimensioniert ist,

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    daß der Ring durch Anwendung axialen Drucks unter Zusammendrückung mit der Öffnung des Ringkanals (5? 231 35; 42) voran durch die verengte Öffnung (18) des Gehäuses drückbar und dann über die Basis des Kanals mit der Hinterschneidung des Gehäuses in Eingriff bringbar ist*

    Patentanwalt:

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