DE2228757A1 - Waelzlagerdichtung in form einer kreisringfoermigen umlaufenden dichtungsscheibe - Google Patents

Description

• Wälzlagerdichtung in Form einer kreisringförmigen umlaufenden Dichtungsscheibe Wälzlager bedürfen einerseits einer Einrichtung, die das Eindringen von festen oder flüssigen Verunreinigungen verhindert bzw. erschwert, andererseits müssen sie mit einer genügenden Menge von Fett versorgt sein, damit ihre einwandfreie Funktion gewährleistet ist.
• Zum Schutz gegen von außen eindringende Verunreinigungen sind zahlreiche Konstruktionen entwickelt und vorgeschlagen worden, deren Funhtionsprinzip im wesentlichen darin besteht, daß durch eine oder mehrere kreisringförmige Scheiben der Zwischentaum zwischen innerem und äußerem Lagerring überdeckt wird.
• Durch die konstruktive Gestaltung dieser Scheiben werden mehr oder minder komplizierte Labyrinthe hergestellt, de vertikal oder horizontal aufgebaut, den Zutritt von Schmutzteilchen und Plüssigkeiten verhindem sollen.
• titers gibt es noch die sogenannten schleifenden Dichtungen, deren Wirksamkeit gegen das Eindringen von flüssigen Medien, vor allem im neuen Zustand hervorragend ist, die jedoch eine aufwendige mechanische Bearbeitung der Berührungsflächen verlangen, die durch Reibung Wärme erzeugen und daher eine Drehzahlbegrenzung für die Lagerung bedingen und schließlich durch den auftretenden VerschleiB än Wirksamkeit verlieren.
• Labyrinthe mit bei horizontaler Welle gesehen horizontalem Aufbau (d.h. senkrecht zur Drehachse stehenden Labyrinthscheiben) hesitzen zwar einerseits den Vorteil, daß ihr Durchmesser den Durchmesser des Lageraußenringes meist nicht überragt und dadurch ihre Anwendung an verschiedenten Lagerstellen möglich ist, haben jedoch andererseits den Nachteil, daß Scbnutzteilchen, die über den kleinsten Durchmesser des umlaufenden Labyrinthringes einmal in das Lager eingedrungen sind, durch die Pliehkraft gehindert werden, einerseits die Dichtung wieder zu verlassen, andererseits bei nachströmenden Verunreinigungen eine Art Pumpwirkung in Richtung zur Lagerstelle entsteht.
• Bei horizontal verlaufender Welle sind ferner vertikal d.h. bezogen auf die Welle radial aufgebaute Labyrinthe möglich. Diese bedürfen infolge konstruktiver Gegebenheiten bei Anordnung von Labyrinthgängen in radialer Richtung einer gewissen Mindestbaugröße, die vor allem bei kleineren icugellagcrn größer sind, als der Durchmesser des Kugellageraußenringes. Ats diesem Grund ist ihre Verwendung bei Lagerstellen, bei denen die Dichtung den Durchmesser des Zugellagers nicht wesentlich überragen darf, nicht Andererseits sind diese Labyrinthedurch bessere Ausnützung der Fliehkraft imstande, eingedrungene Schmutzteilchen radial äußerst wirksam auszutragen, und haben sich, da auch keine Versohleißerscheinungen auftreten, gut bewährt.
• Wenn es jedoch, wie dies in der Praxis sehr häufig geschieht, vorkommt, daß solcherart abgedichtete Lagerstellen nicht mit horizontal liegender Achse eingesetzt werden, sondern in einer von der Horizontalen, abweichenden Schrägstellung, tritt bei dieser Dichtung folgender Effekt auf: In die Dicht- oder Labyrinthkammern eingedrungene Schmutzteilchen oder Flüssigkeiten können durch die Fliehkraft über die nun nicht mehr erstreckt sondern schräg liegenden Labyrinthflächen nicht ausgetragen werden. Es bilden sich innerhalb der Dichtung Ansammlungen wulstförmig umlaufenden Schmutzes oder Wassersäcke Handelt es sich hiebei um feste Verschmutzungen, so kommt es innerhalb der Dichtung jzu Verschleißerscheinungen, da die umlaufenden Teile mit den still stehenden Teilen eine Art Mahleffekt ausführen.
• Bei flüssigen Verunreinigungen besteht die Gefahr, daß die Flüssigkeit durch einen Nachfülleffekt von außen zum Kugellager vordringt. Die erfindungsgemäße Walzlagerdichtung gehört Jener Art an, die in Form einer kreisringförmigen umlaufenden Dichtungsscheibe aufgebaut ist, welche Scheibe auf dem Wälzlager stirnscitig zwischen der das Lager tragenden Welle und dem den Lageraußenring aufnehmenden Hohlkörper angeordnet ist.
• D'ic Erfindung sucht nach Lösung der Aufgabe in dor Weise, daß eine Dichtung geschaffen wird, die im wensentlichen als vertikales Einkammer-Labyrinth ausgebildet ist und den Vorzug vertikaler Labyrinthe besitzt. Ausgehend von der eben umschriebenen Bauweise kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß diese Kreisringscheibe, beginnend mit ihrem im Axialabstand vom Wälzeiner Konusfläche follager angeordneten Außenbereich mit ihrer inneren Begrenzung, gend, der in geringen Abstand eine entsprechende Gegenkonusfläche eines Gegenkörpers gegenüberliegt, sodann in Richtung zu den Wälzkörpern herangeführt ist, sodann bereichsweise in einer Radial ebene verläuft und- schließlich in einem zylindrischen Teil endet.
• Durch diese einfache konstruktive Maßnahme ist die Sicherheit gegeben, daß diese berührungsfrei arbeitende, nach dem Fliehkraftprinzip wirkende Dichtung dazu führt, daß eingedrungene Verschmutzungen in jedem Fall ausgetragen werden können und zwar auch dann, wenn die Lagerachse mit der Horizontalen einen Winkel einschließt.
• Je nachdem, ob der Innen- oder Außenring des Kugellagers umläuft, geht die Schleuderwirkung vom äußeren bzw. vom inneren Teil der Dichtung aus, daher müssen entsprechend der, Verwendungszweck zwei verschiedene Dichtungen bereitgstellt werden, von denen jeweils der die Sehleuderwirkung verursachende Teil in seinem äußeren Rand in der erfindungsgemäßen Weise allsgeführt ist. Entsprechend dieser Erkenntnis ist auch der zur Bildung einer Labyrinthkammer erforderliche Spritzring am umlaufenden Teil befestigt. Die sich durch Dichtungsscheibe und Spritzringe bildende umlaufende Labyrinthkammer muß einen Mindestquerschnitt aufweisen, um zu verhindern, dafl eingedrungene Wassertropfen diesen örtlich ausfüllen, denn dies wurde durch den damit verbundenen benetzungseffekt ein Vordringen von Flüssigkeit in das Innere der Dichtung begüngstigen.
• Die Zeichnung zeigt Querschnitte durch Ausführungsbcispiele der vorliegenden Wälzlagerdichtung und zwar in Fig. 1 die grundsätzflche 3auweise und in Fig. 2 mit einer ausgestalteten Labyrinth, die Fig. 3 und 4 sind Varianten.
• In Fig. 1 ist 1 die Achse eines zu lagernden Rades 2 gebildet, dessen Nabe mit 3 bezeichnet ist. Ausgehend von dieser Nabe besitzt die Dichtungsscheibe 4 zunächst einen konischen Teil 5 der in einem radial laufenden Teil 6 übergeht, der bis nahe an den inneren Tragring 7 des Wälzlagers reicht, um von dçrt, einer Zylinderfläche a- folgend, achsparallel im Abstand von der Welle bzw. Achsel zu verlaufen. Die Dichtungsscheibe 4 ist in die Nabe 3 eingeklemrat oder allenfalls eingeklebt und rotiert mit ihr. Der umgekehrte Fall, Rotieren der Welle und Stillstand des Körpers 3, bedingt eine andere Bauweise, auf die noch eingegangen wird.
• Auf der Welle 1 sitzt der Gegenkörper 10, der zweckmäßig aus Gummi oder Kunststoff besteht er bildet mit der Dichtungsscheibe 4 einen konischen Spalt, im weiteren Verlauf ein Labyrinth.
• Zur Verbesserung der Labyrinthwirkung und zur Hervorbringung einer Schleuderwirkung für den rall des Schmutzeintrittes tragt der zylindrische Teil 8 der Dichtungsscheibe 4 einen winkelig profilierten Spritz- oder Schleuderring 11, der in je zwischen der Dichtungsscheibe und dem Gegenkörper sebildeten hohlraum 12 mundet.
• Bei ruhendem Rad durch den Kegelspalt eingedrungenes Wasser, Staub und dergl. sammelt sich in der Kammer 12 und wird bei Einsetzen der Rotation aufgrund der Fliehkraftwfirkung durch denselben Spalt ausgetragen.
• Die erfindungsgemäß Dichtung zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit aus. Sie wird zweckmäßig so ausgeführt, daß sie über die stirnseitige Begrenzungsfläche der Nabe 3 nicht vorsteht.
• Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von jener der Fig. 1, in der die Bezugszeichen jenen der Fig. 1 übereinstimmen, dadurch, daß die Welle 1' rotiert und der tagerkörper 3' ruht. Demgemäß übergreift der kegelige Teil 5 der Dichtungascheibe 4 den Gegenkörper lo von außen, damit die rotierende Keaelfläche wieder nach innen weist.
• Die Profilringe 11 sind Blechstanzteile oder Kunststoffgebilde; sie sitzen in den gezeichneten Ausführungsbeispielen reibungsschldsffig am zylindrischen Teil 8 der Dichtungsscheibe, sind also in sehr einfacher Weise montierbar.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen der vorliegenden Dichtung, wie sie in Verbindung mit Wälzlagern und als direkter Bestandteil derselben angewendet werden kanne Da es, um die Zentrifugalwirkung gut zur Geltung zu bringen, vorteilhaft ist, wenn die konische Fläche des rotierenden Teilnach innen weist, kommt man, je nachdem ob der Innen- oder Außenring des Wälzlagers rotiert, zu verschiedenen Bauweisen.
• Diese sind in den Fig. 3 und 4 an Hand einer und derselben Wälzlagerbauart dargestellt. In beiden Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen. Man erkennt-den Innenring 18 und den Außenring die Dichtungsscheibe 20 und den Gegenkörper 21, die zusammen den konischen Spalt 22 begrenzen. Fig. 3 zeigt ein Kugellager mit rotierendem Innenring, Fig. 4 ein Kugellager mit rotierendem Außenring.
• Es ist ersichtlich, daß in beiden Fällen, die den konischen Spalt mitbildende Begrenzungsfläche des rotierenden Teiles 20 der Dichtung nach innen weist. In beiden Fällen ist mit dem rotierenden Teil 20 der Dichtung noch ein Winkelprofil besitzender Spritzring 23 verbunden, der die Labyrinthkammer 24 mitbegrenzt. Dadurch, daß die rotierenden Kegelfläche nach innen weist, wird der allenfalls eingedrungene Schmutz sicherer der Wirkung. der Fliehkraft unterworfen und verläßlicher ausgetragen. Die Ringe 11 bzw. 23 bilden mit den dbrigen Teilen der Dichtung achsparallel und radial verlaufende Dichtungsspalten.
• Der Scheitelwinkel der Konusfläche liegt in der Praxis zweckmäßig zwischen 30 und 120 Grad. Beim Einbau solltqdie unterste Erzeugende der Konusfläche etwa horizontal verlaufen, jedenfalls aber nicht mehr als etwa 15 Grad zur IIorizontalen-geneigt sein.
• In den Ffg. 1 und 2 ist die Dichtungseinrichtung an der Achse 1 bzw. der Innenbegrenzung des Lagerkörpers 3 gesichert. In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 ,? ist der eine Teil der Dichtungseinrichtung direkt am äußeren llälzlagerring 19 gesichert, der zu diesem Zweck eine abgestufte Ausnehmung erhält, wogegen der andere Teil wieder auf dem Wälzlagerinnerring sitzt.
• Anstelle der für die Dichtungsscheibe gezeichneten bereichsweise kegeligen Form sind andere Konusflächen denkbar; auch Abweichungen von dem dargestellten Radial-und Axialverlauf der Teile der Dichtungsscheibe sind zulässig und fallen in den Rahmen der Erfindung.
• Die Erfindung schafft somit eine verbesserte Wälzlagerdichtung insbes. für schrägstehende rotierende Körper, die sich durch gute Wirksamkeit und einfachen Aufbau auszeichnet.

Claims (6)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e

1. Wälzlagerdichtung in Form einer kreisringförmigen umlaufenden Dichtungsscheibe, die auf dem Wälzlager stirnseitig zwischen der das Lager tragenden Welle und dem den Lageraußenring aufnehmenden Hohlkörper angeordnet ist, und den zwischen Wälzlagerinnenring und Wälzlager bestehenden Ringspalt überdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß-diese Kreisringscheibe, beginnend mit ihrem im Axialabstand vom Wälzlager angeordneten Außenbereich mit ihrer inneren Begrenzung, einer Konus fläche folgend, der im geringen Abstand eine entsprechende Gegenkonusfläche eines Gegenkörpers gegenUberliegt, in Richtung zu den Wälzkörpern sodannbereichsweise in einer Radialebene verläuft und schließlich in einem zylindrischen Teil endet.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, åaB der stillstehende Gegekörper, der von seinem Außendurchmesser beginnend, mit seiner Außenfläche der Innenseite des Gegenkörpers im Bereich der Konusfläche mit knappem Abstand folgt, im weiteren Verlauf einen zylindrischen Teil aufweist, der mit- dem auf der Kreisringscheibe sitzenden Spritzring, eine horizontale und vertikale Dichtspalte bildet und bei umlaufendem Innenring knapp an diesem endet, bei stillstehendem Innenring mit diesem verbunden ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkörper mit ebener äußerer Stirnfläche ausgeführt ist, wobei die Lage dieser Radialebene durch die Stirnfläche des das Lager enthaltenden Hohlkörpers bestimmt ist.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Konusfläche der Dichtungsscheibe eine Kegelfläche mit einem Scheitelwinkel von 30 bis 12o Grad ist.

5. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Dichtungsscheibe sitzende oder von ihr gebildete Spritzring einerseits mit der Dichtungsscheibe eine Abflußrinne bildet und andererseits dem Gegenkörper zur Bildung einer horizvntalen und vertikalen Dichtspalte genöhert ist.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe oder der Gegenkörper in der Bohrung des zur Aufnahme des Wälzlagers bestimmten Hohlkörpers, einerseits sitzt, bzw. mit der den Wälzlagerinnenring tragenden Achse oder Welle andererseits, verbunden ist.