DE2339353C3 - Wellendichtring mit Rückförderelementen - Google Patents

Description

13. Wellendichtung nach einem der Ansprüche I oder 2 und gegebenenfalls einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens im Bereich der Lauffläche (A) einen die Poren des faserhaltigen Materials (3) füllenden Stoff mit Schmier- oder Gleiteigcnschaflen enthält, der die Beweglichkeit der Faserenden nicht wesentlich behindert, ■/.. B. fettartige Substanzen, Graphit oder Polytetrafluoräthylenpulver.

14. Wellendichtung nach einem der Ansprüche I, 2 oder 3 und gegebenenfalls einem der weiteren vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Lippendichtring mit flächenförmiger Anlage (A) auf der Welle (I) ausgebildet ist.

15. Wellendichtung nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (3) im Bereich der Lauffläche f/U konisch so abgeschrägt ist, daß die dem Medium zugewandte Abdeckung (5) oder Imprägnierung die Welle (I) berührt.

16. Wcllendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer zunächst ebenen, durch Aufziehen auf die Welle (I) zu einer Lippendichtung geformten Scheibe (3) besteht.

17. Wellendichtung nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem abzudichtenden Raum zugekehrte Abdekkung bzw. Imprägnierung (5) sich über die Stirnseite des freien Dichilippenendes (3) erstreckt.

18. Wellendichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine scheibenförmige Feder (4) auf oder in die Lippendichtscheibe (3) aufgelegt oder eingearbeitet ist.

19. Wellendichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmige Feder (4) aus Metall- oder Mineralfaservlics besteht.

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Wellendichtung, der radial oder axial dichtet und gegebenenfalls durch eine Feder angepreßt wird, mit Rückförderelcmenten, die auf der Welle aufliegen und deren zum abzudichtenden Raum gerichtete freie Enden derart abbiegbar ausgebildet sind, daß sie sich beim Umlauf der Welle in Umlaufrichtung abbiegen.

Es sind die verschiedensten Dichtungen bekannt, die alle zum Ziel haben, mit Hilfe einer entsprechend ausgebildeten Dichtlippe bzw. -fläche zu verhindern, daß das abzudichtende Medium zwischen Welle und Gehäuse nach außen gelangen kann.

Es ist bekannt, daß man bei schnell drehenden Wellen auf die herkömmlichen Dichtringe aus Elastomeren

wsät/lich einen Rückrörderilrall aufbringt. Hierzu werlen auf dir: Dichtfläche Drallrippen bzw. Drallnuten tufgepreßt bzw. eingcschliffen, Die Wirkungsweise dieicr cingeschliffenen oder aufgepreßten Drallnuten bzw. Drallrippen ist mit derjenigen eines Rückfördergewinjes vergleichbar, d. h„ das Schmiermittel bzw, das abzudichtende Medium wird durch die Drallwirkung am Durchtritt zwischen drehender Welle und Gehäuse gehindert.

Darüber hinaus sind Dichtungen aus Elastomeren be- iü kannt, wie ζ. B. in der DT-OS 19 Ifa 214 beschrieben, bei denen versucht wird, die Rückforderung des abzudichtenden Mediums dadurch zu erreichen, daß man die Dichtlippen mit beweglichen axialen Forlsätzen ausrüstet, die sich entsprechend der Drehrichtung durch das auf sie wirkende Reibmoment verformen. Dadurch entstehen schräge Kanten, die das öl von der Welle abstreifen. Da diese Abstreifkanten zur ölseite hin angeordnet sind, zur Luftseite aber noch eine Dichlkante für statische Abdichtung vorgesehen sein muß, haben diese und ähnliche Ausführungen den Nachteil, daß bei guter Wirkung der Abstreifkanten zu wenig Schmiermittel an die Dichtkante gelangt, und bei schlechter oder nachlassender Wirkung die Dichtkante wie bei einem herkömmlichen Radialwellendichtring die Dichtwirkung übernehmen muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen in der Herstellung einfachen und auch preisgünstigen Dichtring zu schaffen, der einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist und keine hohen Ansprüche an die Oberflächengenauigkeit der Laufstelle bzw. -fläche von Welle und Dichtring stellt, aber bei Stillstand und auch bei Drehbewegung der Welle durch Rückförderungselcmente das eingeschlossene Medium bzw. Schmiermittel zuverlässig gegen ein Austreten abdichtet.

Die Aufgabe wurde durch einen flexiblen Wcllendichtring, der radial oder axial dichtet und gegebenenfalls durch eine Feder angepreßt wird, mit Rückförderelemcnten, die auf der Welle aufliegen und deren zum abzudichtenden Raum gerichtete freie Enden derart abbiegbar ausgebildet sind, daß sie sich beim Umlauf der Welle in Umlaufrichtung abbiegen, gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rückförderelemente aus aus der Gleitfläche herausstehenden Fasern bestehen, deren freie Enden im wesentlichen zu dem abzudichtenden Raum hin orientiert sind.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Wellendichtringes ist, daß die Rückförderelemente aus auf die Gleitfläche des Dichtringes aufgeflocklen Fasern bestehen.

Eine Rückförderung des Mediums tritt auch dann ein, wenn die als wesentlichstes Merkmal der Erfindung hervorgehobenen Rückförderelemente zunächst unorientiert in dem Bereich der Gleitfläche herausstehen, wenn der Durchmesser der Gleitfläche auf der dem Medium zugewandten Seite kleiner ist als der Durchmesser der Gleitfläche auf der dem Medium abgewandten Seite.

Um im Stillstand eine einwandfreie Dichtigkeit zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß der Dichtring ge- Oj genüber dem abzudichtenden Medium eine undurchlässige Schicht enthält oder aus undurchlässigem Material besteht., wobei jedoch im Bereich der Lauffläche die Rückförderelemente in ihrer Beweglichkeit nicht behindert werden dürfen. ^(li>

Der erfindungsgemäße Dichtring kann aus unterschiedlichen, vorzugsweise faserhaltigen Materialien gefertigt sein. Hs ist zwingend erforderlich, daß mindestens die mit der drehenden Welle in Berührung kommenden Faserenden beweglich sind. Die Fasern müssen die erforderliehe Rücksteüfähigkeit aufweisen, um im Lauf einen von Null verschiedenen Winkel mit der Umfangsrichtung zu bilden. Besonders bewährt habeii sich Vliesstoffe, die jeweils an der dem abzudichtenden Medium zugekehrten Seite durch Füllung oder Beschichtung abgedichtet sind, Als Fasern haben sich speziell Stapelfasern aus Kunststoffen, z. B. aus Polyestern, Polyamiden od. dgl., als vorteilhaft erwiesen. Besonders Fasern mit hohem kristallinen Anteil sind wegen der hohen Kückstellfähigkeit geeignet.

Um die gewünschte Orientierung der Faserenden in axialer Richtung zu erhalten, kann man normalerweise nicht die Vorzugsrichtung des Vlieses oder Gewebes ausnutzen, da die Dichtung ringförmig ausgeschnitten werden muß. Es ist daher erforderlich, das Fasermaterial durch nachträgliche Oberflächenbehandlung in der richtigen Richtung zu orientieren. Eine ausreichende Orientierung wird allerdings in vielen Fällen schon dadurch erreicht, daß man ein an sich unorienliertc.s Material entsprechend dem Verlauf der Dichtlippe schräg aufsetzt und es an der Kante der Dichtlippe eventuell noch schräg anschneidet.

Unter dem schrägen Aufsetzen ist zu ν rstehen. daß beim Aufziehen der Dichtung die axial zum abzudichtenden Raum gewandte Seite der Gleitfläche einen kleineren Radius als die abgewandte Seite aufweis¹, wie es an Hand der Ausführungsbeispiele zu erkennen ist.

Dadurch wird auf der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite der Gleitfläche eine höhere Flächenpressung und damit im statistischen Mittel der im Gleitbereich angeordneten, auf der Welle aufliegenden Faserenden infolge der unterschiedlichen Reibungskräfte eine bevorzugte Orientierung der Fasern in Richtung auf den abzudichtenden Raum erzielt.

In den Prinzipskizzen A bis D ist die Wirkungsweise des sich selbsteinstellenden Dralles bei einer vorzugsweisen Anordnung der freien Faserenden dargestellt.

In der Skizze A ist der vordere Teil der Dichtfläche (Lauffläche, im Querschnitt dargestellt. Dabei zeigt die überwiegende Mehrzahl der freien beweglichen Faserenden fin Richtung auf das abzudichtende Medium ;;i.

Skizze ß stellt die Lauffläche als Ausschnitt vor Inbetriebnahme der Dichtung dar.

In den Skizzen C und D ist im dargestellten Ausschnitt ersichtlich, wie die freien Faserenden f sich entsprechend der Drehrichtung r des Maschinenteils einstellen. Durch die Ablenkung der freien Faserenden f stellt sich selbsttätig ein Drall ein, der das abzudichtende Medium m zurückbefördert.

Zur Erreichung optimaler Eigenschaften ist es zweckmäßig, im Bereich des vorderen Teils (dem abzudichtenden Medium zugekehrten Teil) der Lauffläche das Fasergefüge aufzulockern, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß ein Teil der Fasern in diesen' Bereich der Lauffläche entfernt wird.

Der Drall stellt sich bei dem erfindungsgemäßer Dichtring selbsttätig entsprechend der Drehrichtunj der Welle ein.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dicht fläche mit einem faserhaltigen Material, vorzugsweis einem Vliesstoff, ist es möglich, die Berührungsstell zwischen umlaufender Welle und Dichtring, die bei de bekannten Dichtringen aus Elastomeren nur aus eine Dichtkante besteht, nunmehr als Fläche aus/.ubilde Der niedrige Reibungskoeffizient des Fasermateria bewirkt eine geringe Reibungswärme, die wegen dt

großen Kontaktflächc zwischen Fasern, öl und Welle nur eine geringere Temperaturerhöhung an der Lauffläche bewirkt als bei den bekannten Elastomerdichtungen. Die größere Dichtfläche läßt leichte Oberflächenfehler bzw. gröbere Ferligungstolcranzen der Welle zu.

Durch die porenhaltige Struktur des Fasermaterials ist es möglich, zusätzliche Schmierstoffe, wie fettartige Stoffe, Graphit od. dgl., anzubringen. Hierdurch wird einmal eine ausgezeichnete Notschmierung gewährleistet, zum anderen erhält man eine zusätzliche Sicherheit der statischen Abdichtung. Das füllende Schmiermittel darf dabei die Beweglichkeit der Fasern nicht wesentlich behindern. Die Notlaufeigenschaften sind so ausgezeichnet, daß auch bei Vorhandensein nicht schmierender Medien, beispielsweise Wasser, über lange Zeiträume hinweg die erforderliche Dichtheit erhalten wird.

Der Dichtring ist seiner Natur nach insbesondere zur Verwendung als Wellendichtring bei schnell laufenden Maschinen geeignet. Der Dichtring kann mit seiner Lippe bei entsprechender Konstruktion auch axial anliegen. Es kann sowohl die Welle umlaufen und das Gehäuse stillstehen als auch das Gehäuse sich um die Welle drehen. Der Dichtring kann jeweils am Gehäuse oder an der Welle angebracht sein.

Für viele Fälle ist es zweckmäßig, die Dichtfläche mit Hilfe einer Feder an die Welle bzw. das abzudichtende Maschinenteil anzupressen. Bewährt hat sich z. B. eine Stoffedcr aus Kunststoffschaum, insbesondere Polyurethanschaum oder Polyesterschaum oder einem anderen geeigneten Kunststoffschaum, der einerseits die erforderliche Elastzität, andererseits eine hohe Alterungsbeständigkeit aufweist. Stoffcdcrn sind geeignet, die Anpreßkraftverteilung in axialer Richtung den Anforderungen entsprechend zu gestalten.

Die Anpressung der Dichtfläche kann mit gutem Erfolg auch durch ein Metall- oder Mincralfascrvlics erfolgen. In diesem Fall erhält man eine ausgezeichnete und konstante Rückstellkraft. Das Metall- oder Mineralfaservlics wird dabei als durchlaufende Schicht in den Dichtring eingearbeitet. Es ist anzustreben, die Anpressung flächcnhaft zu gestalten.

Für viele Fülle ist es ausreichend, eine einfache Schruubenzugfcdcr oder Zungenfeder zu verwenden bzw. ein milandcrförmig gebogenes Stahlband oder einen einsprechend gebogenen Stahldraht.

Ks gibt eine Reihe unterschiedlicher Materialien, die im Bereich der Lauffläche die erforderlichen beweglichen Fasern aufweisen, die sich entsprechend der Drchrichtung der Welle einstellen. Wenn sich auch für die meisten Zwecke ein Vliesstoff besonders bewährt hat, so ist vielfach auch ein Gewebe mit freien Faserenden geeignet oder ein aus Endlosfascrn hergestelltes an der Oberfläche abgeschliffenes Vlies. Es sind weiterhin Gewebe oder Vliesstoffe geeignet, die zusätzlich mit beweglichen Fasern beflockt sind. Denkbar sind auch Folien, Gummi· oder Elastomcrtcile, die mit beweglichen Fasern bcflockt sind.

Wegen der erforderlichen Rückstellkraft der Fasern haben sich insbesondere Synthetikfascrn bcwUhrt, denkbar sind jedoch uuch Naturfasern, sofern sie die hler gewünschten Eigenschaften aufweisen. Weiterhin können in diesem Zusammenhang geeignete Metallfasern oder Mlnerulfusern, Kohlcfascrn oder Gemische der ungegebenen Fasertypen verwendet werden.

Falls der Dichtring an der abzudichtenden Seite zuzüglich mit einem weiteren Material kaschiert ist, wird auch die Dichtlippc uus mindestens zwei Schichten bestehen. Man wird zweckmäßig die dichte Schicht bzw. die Kaschierung so um die Stirnfläche des Faserstoffes herumziehen, daß sie die Lauffläche berührt, um eine Dichtheit auch bei stillstehender Welle zu gcwährlcisten. Die Dichtlippe wird, falls erforderlich, in geeigneter Weise bearbeitet. Zu diesem Zweck kann die Dichtlippc beispielsweise schräg angeschnitten werden.

Es ist möglich, auf die einseitige Verdichtung zu verzichten, wenn man den Porenquerschnitt entsprechend

ίο klein wählt.

Der Porenquerschnitt muß dabei so eingestellt werden, daß das abzudichtende Medium auf Grund der Oberflächenspannung nicht durch die Dichtlippe hindurchdringt.

Bei erhöhtem Druck von der Mediumseite her kann man auch die mediumabgewandte Seite mit einem die Struktur verdichtenden Stoff versehen, der aber dann gute Gleiteigenschaften haben muß, weil er mit der Welle in Berührung steht, wobei jedoch zwingend im Bereich der Lauffläche wieder die beweglichen Fasern vorhanden sein müssen. Auch hier stellen sich die beweglichen Fasern jeweils entsprechend der Drehrichtung der Welle ein. Der verdichtende Stoff ist zweckmäßig eine gegenüber Trockenlauf unempfindliche Substanz, wie z. B. Polytctrafluoräthylen.

Die Einfachheit des Aufbaues und die großzügige Auslegung der Toleranz des erfindungsgemäßen Dichtringes sowie die geringen Ansprüche, die an die Obcrflächenbcschaffenheit der Gegenlaufstclle im Bereich der Lauffläche, auf der der Dichtring läuft, gestellt werden, kennzeichnen die Erfindung, die sich auch nicht zuletzt in niedrigen Herstellungkostcn im Vergleich mit einem herkömmlichen Dichtring aus Elastomeren niederschlägt.

3S F i g. I bis Vl zeigt jeweils eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung.

F i g. I stellt eine erfindungsgemäße Dichtung dar, die im Schnitt gezeichnet ist. Im Gehäuse 2 ist die Dichtlippc 3 befestigt und liegt auf der Strecke A auf der Welle 1 auf. Die Feder 4, die z. B. aus einem Metallvlies bestehen kann, sorgt für den nötigen Anpreßdruck der Dichtlippc. Mit der Beschichtung 5, die um die Stirnfläche der Faserschicht herumgezogen ist, wird erreicht, daß kein Medium durch die Dichtlippe hin-

durchdiffundieren kann.

In IMgJI wird ebenfalls eine crfindungsgemiißc Dichtung im Schnitt dargestellt, wobei die Dichtlippe 3 in das Gehäuse 6 mittels eines Klemmringes 7 eingespannt ist und die Dichtlippe auf der Strecke A auf der

so Welle 1 uufliegt. Die Dichtlippu 3 ist durch eine Deckschicht 5 abgedichtet.

Fig.Ill stellt eine crfindungsgcmllßc Dichtung dur, bei der der notwendige AnpreBdruck der Dichtlippc 3 auf der Strecke A mittels einer Schraubenzugfedcr 10

auf die Welle 1 erreicht wird. Der Dichtring 3 ist in das Gchllusc 6 mittels des Klemmringcs 9 eingespannt, wobei die dem Medium zugekehrte Seite 5 verdichtet ist. Der Haltering 8 sorgt für die notwendige Fixierung der Zugfeder 10.

Fig.IV stellt eine crfindungsgemiißc Ausführung der Dichtung im Schnitt dar, wobei bei dem Dichtring 3 die dem Medium nbgewendete Seite mit einem besonders gleitnihigcn Material Π abgedichtet Ist, Per notwendige Anpreßdruck an die Welle 1 wird auf der

(.5 Strecke A durch die Feder 4 erreicht. Der Dichtring 3 ist in dus Gehäuse 6 mittols eines Klemmringes 7 eingespannt. F i g. V stellt eine Dichtung im Schnitt dur, die auf

der Welle 1 mittels eines Klemmringes 12 festgespannt ist. Die Dichtlippe 3 liegt dabei an der Strecke A des Gehäuses 13 an. Die dem Medium zugekehrte Seite 5 ist verdichtet.

Fig. VI stellt eine Dichtung im Schnitt dar, bei der die Dichtlippe 3 mit der Strecke A auf der Welle 1 anliegt. Der notwendige Anpreßdruck der Dichtlippe 3 wird über eine Stoffeder 14 erreicht, die im Gehäuse 2 befestigt ist. Durch das Überstehen der Stoffeder 14 über die Stirnfläche der Dichtlippe 3 bis zur Welle 1 wird verhindert, daß das Medium beim Stillstand der Welle 1 austritt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

709 633/341

Claims (12)

Palentansprüche:

1. Flexibler Wcllendichtring, der radial oder axial dichte! und gegebenenfalls durch eine Feder angeprcf.lt wird, mil Rückförderelementen, die auf der Welle aufliegen und deren zum abzudichtenden Raum gerichtete freie Enden derart abbiegbar ausgebildet sind, daß sie sich beim Umlauf der Welle in Umlaufrichtiing abbiegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderclemente aus aus der Gleitfläche (A) herausstellenden Fasern bestehen, deren freie Enden im wesentlichen zu dem abzudichtenden Raum hin orientiert sind.

2. Flexibler Wellendichtung, der axial oder radial dichtet, mit Rückförderelcmenten, die auf der Welle aufliegen und derart wirken, daß deren zum abzudichtenden Raum gerichtete freie Enden derart abbiegbar ausgebildet sind, daß sie sich beim Umlauf der Welle in Umlaufrichtung abbiegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellendichtung an der Gleitfläche (A) zunächst unorientierte aus der Flüche herausstehende Faserenden aufweist und daß der Durchmesser der Gleitfläche (A) des Wellendichtringes beim Aufziehen auf die Welle (I) auf der dem Medium zugewandten Seite kleiner ist als auf der abgewandten Seite.

3. Flexibler Wellendichtung, der axial oder radial dichtet und gegebenenfalls mit einer Feder angedrückt wird, mit Rückförderelementen, die auf der Welle aufliegen und derart wirken, daß deren zum abzudichtenden Medium gerichtete freie Enden derart abbiegbar ausgebildet sind, daß sie sich beim Umlauf der Welle in Umlaufrichtung abbiegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückförderclemente aus auf die Gleitfläche (A) des Dichtringe.s aufgcflockten Fasern besteht.

4. Wellendichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest im Gleitflächenbereich (A) aus faserhaltigen! Material (3) besteht, wöbe· die als Rückförderelemente dienenden Fasern aus dem Fasermaterial (3) selbst gebildet sind.

5. Wellendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Material (3) mindestens im Bereich der Dichtfläche (A) aus einem Vliesstoff besteht.

6. Wcllendichtring nach Anspruch 4 bzw. den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenquerschnitt des faserhaltigen Materials (3) so klein bemessen ist, daß das abzudichtende Medium zurückgehalten wird.

7. Wcllendichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Material (3) aus einem Gewebe mit aus der Gleitfläche (A) heraustretenden freien Faserenden besteht.

8. Wellendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich der Lauffläche (A) das Fasergefüge aufgelockert ist.

9. Wellendichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Material (3) grobe und feine Fasern enthält, wobei die feinen Fasern im Bereich der gleitenden Dichtfläche (A) entfernt sind.

10. Wcllendichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial (3) auf der dem Medium zugekehrten oder abgekehrten Seite mit

einem undurchlässigen Material (5 bzw. II) beschichtet oder imprägniert ist. wobei zumindest ein Teil der Gleitfläche (A) über ihre axiale Länge freigelassen ist.

11. Wcllendichtring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung bzw. Imprägnierung (II) aus einem gleilfähigen Material wie z. 13. Polytetrafluoräthylcn besieht.

12. Wellendichtung nach den Ansprüchen I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Fasern aus einem Material bestehen, das eine weilgehend bleibende elastische Rückstellkraft aufweist.