DE2164135A1

DE2164135A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE2164135A1
Application number: DE19712164135
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Mezger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1973-07-05

Description

Wellendichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung, die mit einem auf der Welle oder in einer diese umgebenden Lagerbohrung angeordneten Dichtelement versehen ist, das die Welle gegenüber der Lagerbohrung flüssigkeitsdicht abdichtet.
Wellendichtungen der genannten Art erhöhen die Betriebssicherheit von Wellen.
Es sind Wellendichtungen bekannt geworden, bei welchen die Wellen eine am Umfang umlaufende Nut aufweisen, in die ein geschlitzter und federnder Stahldichtring eingelegt ist, der sich gegen die abzudichtende Gehäusebohrung unter Vorspannung anlegt. Diese Ausbildung hat jedoch den Nachteil, daß ein solches Dichtelement nur bedingt eine Dichtfunktion ausübt, da durch den Schlitz immer eine bestimmte Flüssigkeitsmenge austreten kann. Außerdem ist ein solches Dichtelement nicht stoßfrei, was zu einem frühzeitigen Verschleiß der Dichtflächen führt (DAS 1028 402).
Eine weitere bekannte Wellendichtung besteht aus einem auf die Welle aufgeschnittenen Rückfördergewinde, dessen Steigung gegensinnig zur Drehrichtung der Welle verläuft. Diese Ausbildung ist jedoch relativ teuer und erfordert eine aufwendige Herstellung.
Nachteilig ist ferner, daß bei einem zu großen Lagerspiel der Welle die Dichtheit des Rüekfördergewindes sehr stark vermindert wird. Außerdem muß bei Beschädigungen des Rückfördergewindes die gesamte Welle ausgetauscht werden (Kraftfahrzeuggewerbe Fachlehre I-Haus, Trzebiatowsky und Karl Spaethe, 6. Auflage 1955/S.20 Verlag Mehlen, Bad Homburg).
Bei einer weiteren bekannten Wellendichtung ist in die Lagerbohrung ein elastischer Dichtring eingesetzt, der eine sich gegen die Welle anliegenden Dichtlippe aufweist. Diese Ausbildung hat jedoch den Nachteil, daß die Dichtwirkung der Dichtlippe bei höheren Temperaturen oder zu großem Flüssigkeitsdruck nachläßt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Wellendichtung zu schaffen, die sich durch eine verschleißfeste Ausführung, eine einfache Montage, eine das Lagerspiel der Welle ausgleichende Funktion sowie eine größtmögliche Dichtheit auszeichnet(DPS 879 939).
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das Dichtelement aus einer spiralförmigen Feder besteht, die in eine Nut einer Welle oder in eine Nut einer die Welle umgebenden Lagerbohrung eingelegt ist und eine radiale und axiale Vorspannung aufweist.
Zweckmäßig ist die Nut zur Aufnahme der Feder in einem Winkel von kleiner als 900 zur Drehachse der Welle geneigt angeordnet, wobei die Neigung der Nut gegen den abzudichtenden Raum gerichtet ist. Vorteilhaft ist, daß die Feder einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Enden der Feder mit Radien versehen sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die gekennzeichnete Ausbildung eine Wellendichtung erhalten wird, die sich durch einen stoßfreien Lauf, durch eine verschleißfeste Dichtfläche und eine einfache Montage auszeichnet sowie eine Rückförderwirkung und eine größtmögliche Dichtheit aufweist. Ferner werden durch größere zulässige Toleranzen von Welle und Bohrung im Bereich der Dichtfläche die Herstellungskosten gesenkt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wellendichtung können auch thermisch hochbelastete Wellenteile abgedichtet werden, ohne besondere Kühleinrichtungen vorsehen zu müssen.
In der Zeichnung, welche eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt, sind: Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Bohrung eines Maschinengehäuses, in welchem das erfindungsgemäße Dichtelement in eingebautem Zustand auf einer umlaufenden Welle gezeigt ist, Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Bohrung eines Maschinengehäuses in welchem das erfindungsgemäße Dichtelement in eingebautem Zustand in der Lagerbohrung der Welle gezeigt ist.
Fig. 5 eine Seitenansicht des Dichtelementes in größerem Maßstab, teilweise im Schnitt und Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein Ende des Dichtelementes nach der Linie IV-IV der Fig. 3 in größerem Maßstab.
In einem Maschinengehäuse 1 ist eine Außenwand 2 mit einer Bohrung 5 versehen, in die ein Ende 4 einer umlaufenden Welle 5 eingesetzt ist. Um einen Schmiermittelaustritt aus dem Innenraum 6 des Maschinengehäuses 1 ins Freie zu verhindern, ist die Welle 5 mit einem Dichtelement 7, das durch eine spiralformige Feder 8 gebildet wird, versehen. Die Feder 8 besteht aus Federstahl und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Zur Aufnahme und Halterung der Feder 8 auf der Welle 5 ist diese mit einer spiralförmigen Nut 9 vorbestimmter Breite versehen, die in einem Winkel Oc von kleiner als 900 zur Drehachse X-X der Welle 5 schräg gegen den Innenraum 6 des Maschinengehäuses 1 gerichtet ist. Der Windungsabstand (W) der Feder 8 ist in demontiertem Zustand so bemessen, daß beim Einbau der Feder 8 in die Nut 9 der Welle 5 die einzelnen Windungen 10 unter axialer Vorspannung mit geringem Spiel so gegeneinander anliegen, daß die Windungen 10 radial beweglich sind. Ferner besitzt die Feder 8 in demontiertem Zustand einen größeren Durchmesser D als die zugeordnete Bohrung 5 des Maschinengehäuses 1, wodurch beim Einbau der mit der Feder 8 versehenen Welle 5 in die Bohrung der Feder 8 radial zusammengepreßt wird und sich in Folge ihrer radialen Spannkraft gegen die Bohrung 3 dichtend anlegt. Die Federenden 11 der Feder 8 sind hierbei im Ubergang von der Stirnseite 12 zu der Außen- und Innenseite 15, 14 mit einem Radius -15 versehen, der ein Verklemmen der Federenden 11 auf der Welle 5 bzw. in der Bohrung 5 verhindert. Bei der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung ist das Dichtelement 7' in eine Nut 16 der Bohrung 5 eingesetzt.
Hierbei ist der Durchmesser D des Dichtelementes 7s kleiner als der Nutdurchmesser der Bohrung 5. Dadurch wird der Einbau des Dichtelementes 7 erleichtert und ausserdem beim Einbau der Welle die radiale Spannkraft des Dichtelementes gegen die Welle 5 wirkt und somit eine Dichtwirkung erzeugt.
Der Einbau der Feder 8 in die Nut 9 der Welle 5 erfolgt mit einer handelsüblichen Kolbenringzange, mit welcher die Feder 8 an ihre Federenden 11 gehalten und gespreizt wird. In diesem Zustand wird die Feder 8 auf die Welle 5 aufgelegt und in die Nut 9 eingeschoben, bis sämtliche Windungen 10 in die Nut 9 einrasten Danach wird die so vorbereitete Welle 5 in die Bohrung 5 eingesetzt, indem mittels eines Spannbandes die Feder 8 radial zusammengedrückt wird. Ist die Welle 5 in ihrer Einbaulage, wird das Spannband entfernt, wodurch sich die Kanten der Windungen 10 durch die radiale Spannkraft gegen die Wandung der Bohrung 5 dichtend anlegen. Bei Drehung der Welle 5 wird durch die Ausbildung und Lage der Feder 8 ein Schmiermittelaustritt durch die Windungen 10 und durch deren Rückförderwirkung sicher verhindert.
Wird die Welle 5 in ein im Bereich der Bohrung 5 geteiltes Maschinengehäuse 1 eingelegt, so kann die Montage ohne das Spannband erfolgen, wodurch diese wesentlich vereinfacht wird.
Zum Einbau des Dichtelementes 7' in die Bohrung 3 wird lediglich das Dichtelement 7' radial zusammengedrückt und in die Bohrung 5 eingeschoben bis dieses in die Nut 16 einrastet. Danach kann die Welle 5 eingeschoben werden, wodurch sich die Windungen 10 unter Vorspannung gegen die Welle 5 anlegen.
Bei thermisch hochbelasteten Wellenteilen, wie beispielsweise der Welle eines Abgasturbolators, wird eine ausreichende und sicher funktionierende sowie weitgehend den thermischen Verhältnissen von Welle und Maschinengehäuse 'sich anpassende verschleißfeste Abdichtung erhalten.

Claims

5 chutzre cht s ansprüche
Wellendichtung, die mit einem auf der Welle oder in einer diese umgebenden Lagerbohrung angeordneten Dichtelement versehen ist, das die Welle gegenüber der Lagerbohrung flüssigkeitsdicht abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (7, 7') aus einer spiralförmigen Feder (8) besteht, die in eine Nut (9) einer Welle (5) oder in eine Nut (16) einer die Welle (5) umgebenden Lagerbohrung (3)eingelegt ist und eine radiale und axiale Vorspannung aufweist 2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (9, 16) zur Aufnahme der Feder (8) in einem Winkel (6) ) von kleiner als 900 zur Drehachse X-X der Welle (5) geneigt angeordnet ist.
5. Wellendichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel () der Nut (9, 16) gegen den abzudichtenden Raum (6) gerichtet ist.
4. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (8) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
5 Wellendichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (11) der Feder (8) mit Radien (15) versehen sind.

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