DE2623590A1

DE2623590A1 - Anordnung zum abdichten von schiebenden oder drehenden wellen

Info

Publication number: DE2623590A1
Application number: DE19762623590
Authority: DE
Inventors: Michel Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1975-05-27
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2623590C3; FR2312696A2; IT1073642B; DE2623590B2; FR2312696B2

Description

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Beschreibung 2623590

zum Patentgesuch

der Firma Glaenzer Spicer, 10 Rue J.-P. Timbaud, F - 78301 Poissy

betreffend:

"Anordnung zum Abdichten von schiebenden oder drehenden Wellen"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abdichten von schiebenden und/oder drehenden Wellen. Die Erfindung geht aus von einer Anordnung, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 23 14 770 beschrieben und dargestellt ist. Diese bekannte Anordnung ist dazu bestimmt, eine Dichtung um eine schiebende und/oder drehende Welle im Bereich des Durchtritts durch ein Lager zu schaffen, wobei das Eindringen von Fremdkörpern verhindert werden soll und Schmiermittel im Innern des Lagers gehalten werden soll. Die bekannte Anordnung umfaßt insbesondere einen ringförmigen Dichtungskörper aus Elastomer mit Dichtlippen und mit einem axialen Dichtungsflansch, der reibend an der schiebenden bzw. drehenden Welle anliegt und eine radiale Anlagefläche, die an einer Stirnseite am Ende der Bohrung des Lagers anliegt. Der Dichtungskörper sitzt in einer Verschlußkappe, beispielsweise aus Kunststoff, die ihrerseits einen axialen Befestigungsflansch aufweist mit einem nach innen ein-

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springenden W ringförmigen Wulst und mit einem mit einer Bohrung versehenen Boden für den Durchtritt der Welle und des Dichtflansches des Dichtungskrörpers.

Für die Montage wird die mit eingesetztem Dichtkörper versehene Verschlußkappe auf die Welle aufgefädelt und gegen das Lager gedrückt, bis der Verschlußkappenaxialflansch über das Ende der Lagerbohrung € greift und der ringförmige Wulst in eine Haltenut einschnappt, die in die Peripherie einer zylindrischen Partie des Lagers konzentrisch zu dessen Bohrung eingearbeitet ist. Die Radialfläche des Dichtungskörpers ist dann gegen die Außenstirnseite der Durchtrittsbohrung gepreßt und sichert damit die Dichtung. Bei der periodischen Abschmierung des Lagers führt man eine bestimmte Quantität an frischem Schmiermittel zu, und es ist notwendig, gleichzeitig das alte Fett zu evakuieren, um einen überdruck im Lager zu verhindern, der die Dichtlippen während des Betriebes beschädigen könnte.

Wenn eine solche Dichtungsanordnung auf der Schiebewelle eines Kardangelenks angeordnet wird, ist es nach dem bekannten Vorschlag vorgesehen, das andere Ende der Schiebewellenbohrung, in dem sich die Welle bewegt, durch ein Entlastungsventil zu verschließen, dessen Aufgabe darin besteht, die durch plötzliche Kompression der eingeschlossenen Luft infolge plötzlicher Bewegung der Welle in Richtung auf das Ventil entweichen zu lassen und gegebenenfalls überschüssiges Schmiermittel austreten zu lassen, wenn die Schiebewelle verkürzt wird.

Für eine plötzliche Schiebebewegung der Welle in umgekehrte Richtung jedoch, d.h., wenn die Welle aus der Schiebelagerbohrung, die dem Ventil abgekehrt liegt, heraustritt, gestattet die Verschlußkappe nach diesem bekannten Vorschlag nicht das Entweichen von Luft oder überschüssigem Fett oder höchstens mit großen Schwierigkeiten wegen der Tatsache, daß der Axialflansch und der Ringwulst die Peripherie der

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Schiebewelle eng umschließen, so daß sich ein Risiko eines Überdrucks ergibt und einer Beschädigung der Dichtlippen des ringförmigen Dichtungskörpers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichtanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der das Entweichen von Luft und überschüssigem Schmiermittel, die sich in der Bohrung eines Lagers befinden, dessen Abdichtung durch die Anordnung sichergestellt werden soll, zu erleichtern, sowohl bei einer plötzlichen Schiebebewegung der Welle in Richtung auf die Abdichtung bei einem Kardangelenk beispielsweise, oder auch beim Abschmieren mit neuem Schmiermittel für ein Lager einer umlaufenden Welle bei deren periodischer Abschmierung.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Frontansicht im Halbschnitt der Verschlußkappe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Verschlußkappe,

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1, und

Fig. 4 zeigt im Halbschnitt die Abdichtanordnung auf einer Schiebewelle.

Gemäß Fig. 1, 2 und 3 umfaßt die Verschlußkappe 1, die z.B. aus Kunststoff besteht, einen Axialflansch 2, der an einem Ende eine nach innen einspringende Haltenut 3 aufweist und am anderen Ende einen Boden 4 mit einer öffnung für den Dur-chtritt einer Welle 11 (Fig. 4) sowie eines Axialflansches 10 von einer Dichtung 9, die an sich bekannt ist. Diese Dichtung wird im Innenraum der Verschlußkappe in dem Axialflansch 2 eingesetzt. Hinter dem Innenwulst 3 kann eine Innenausnehmung 6 vorgesehen sein, um die innere Flanke des Wulstes freizusetzen und so ein einfaches Einschnappen sicherzustellen.

In der dargestellten Ausführungsform weist der Axialflansch 2 drei Nuten 7 auf, die sich parallel zur Achse der Kappe 1 erstrecken und gleichförmig um den Innenumfang des Flansches verteilt angeordnet sind; diese Nuten beginnen nahe dem Boden 4 in dem Teil des Flansches 2, der zur Aufnahme der Dichtung 9 dient, und erstrecken sich in Richtung der Vorderseite der Kappe, wo sie auf dieser quer zu dem Wulst 3 münden, den die Nuten in drei Ringsegmentabschnitte aufteilen, die natürlich gleichermaßen gleichförmig um den Innenumfang des Axialflansches 2 verteilt liegen.

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Wenn die Verschlußkappe aus Kunststoffmaterial gespritzt wird, kann man, insbesondere um auch Material zu sparen, die Außenkontur der Kappe nicht β zylindrisch ausbilden, sondern anpassen an die Innenkontur, so daß man Vorsprünge 8 in Höhe der Nuten 7 erhält derart, daß die Dicke der Wandung am Boden der Nuten im wesentlichen in der Größenordnung liegt der Dicke der zylindrischen Wandungsabschnitte des Axialflansches zwischen den Ausbauchungen; da das Vorhandensein dieser Ausbauchungen die Tendenz hat, den Axialflansch der Verschlußkappe starrer zu machen, kann man die Wandungsdicke der Nuten relativ zu der Dicke der Wandungen des Axialflansches zwischen ihnen dünner gestalten, um eine leichtere Verformbarkeit zu erzielen.

Gemäß Fig. 4 ist die Verschlußkappe 1 gemäß der Erfindung montiert auf einer Schiebewelle 12 dargestellt, in der sich eine genutete Welle 11 gleitverschieblich bewegen kann. Bei der Montage wird eine Lippendichtung 9 mit einem axialen Abdichtflansch

10 in den Axialflansch 2 der Kappe 1 eingelegt, wobei der Abdichtflansch 10 der Dichtung durch die stirnseitige Öffnung 5 der Kappe tritt. Die so gebildete Baugruppe wird dann auf die Welle

11 aufgefädelt, die selbst in der Hohlwelle 12 sitzt, wobei die Lippen der Dichtung nach innen bezüglich der Hohlwelle 12 gerichtet sind, und der Dichtflansch 10 nach außen. Die Verschlußkappe 1 wird gegen das Ende der Hohlwelle 12 geschoben, bis die Vorderkante des Axialflansches 2 anstößt. Der Innendurchmesser des Wulstes 3 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser am Ende der Hohlwelle 12, die mit einer umlaufenden Haltenut 13 versehen ist. Das Einschnappen der vorderen Kante des Axialflansches 2 auf das Ende der Hohlwelle 12 erfolgt demnach unter Kraftausübung und elastischer Deformation der Vorderkante des Axialflansches, bis der Wulst 3 in die Haltenut 13 einschnappt und so die Baugruppe aus Verschlußkappe und Dichtung auf der hohlen Schiebewelle befestigt wird. Der Körper der

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Dichtung 9 kann einen runden Anschlag auf der Stirnseite aufweisen, abgewandt dem Dichtungsflansch 10 und anliegend am Boden der Verschlußkappe, und die Tiefe der Dichtungsaufnahme wie auch die Länge des Axialflansches 2 sind so bemessen, daß bei der Montage die Dichtung 9 leicht gegen die freie Stirnseite der hohlen Schiebewelle 12 gedruckt wird, womit die Abdichtung sichergestellt ist.

Man erkennt, daß das Einschnappsystem genau und systematisch den Raum zu bestimmen gestattet, der für die Dichtung 9 zur Verfügung steht, wie auch deren Deformation durch Kompression zwischen dem Boden 4 der Verschlußkappe 1 und der Anstoßfläche an der Stirnseite der hohlen Schiebewelle 12.

Die Anordnung gemäß der Erfindung wirkt wie folgt:

Bei normalem Betrieb ist die genutete Welle 11 (Fig. 4) ortsfest oder verschiebt sich leicht und langsam relativ zu der hohen Schiebewelle 12. Dabei bleibt die Dichtung 9 an der Schiebewelle angepreßt und ihre zurückgebogenen Lippen liegen elastisch an der Welle an, ebenso wie der äußere Abdichtflansch 10. Die Dichtung ist also vollkommen, wobei die Lippen das Schmiermittel in der Schiebewelle halten und der Abdichtflansch 10 das Eindringen von Fremdkörpern verhindert.

Wenn in irgendeinem Augenblick aber die Welle 11 heftig und über einen längere Strecke in Richtung des Pfeiles in Fig. aus der Schiebewelle herausbewegt wird, wird die gesamte Zone zwischen den Axialnutungen der Welle und der Dichtung 9 augenblicklich einem hohen Überdruck ausgesetzt, durch den die Lippen der Abdichtung 9 gegen die Welle 11 gedrückt werden, was zur Folge hat, daß die Abdichtwirkung sich noch vergrößert, wobei jedoch die Stirnfläche der Dichtung, die normalerweise

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angepreßt an der Schiebewelle anliegt, sich verformt und die komprimierte Luft auf diese Weise ebenso wie Schmiermittel in die Dichtungsaufnahme und von dort nach außen durch die Nuten 7 in Richtung des Pfeiles entweichen können, vlg. Fig. 4, womit der Innendruck innerhalb der Schiebewelle 12 auf einem für den Betrieb normalen Niveau gehalten wird. Man erkennt, daß in dem Augenblick, wo sich die Stirnfläche der Dichtung 9 deformiert, kein Fremdkörper in die Schiebewelle eindringen kann, wegen des Vorhandenseins eines starken inneren Überdruckes, und daß bei Wiederabfallen des Druckes die Stirnfläche der Dichtung sich wieder gegen die Schiebewelle anlegen wird; infolgedessen garantiert die Anordnung gemäß der Erfindung eine perfekte Abdichtung in jedem Augenblick, spielt jedoch gleichezeitig die Rolle eines Oberdruckventils, um einen normalen Druck innerhalb der Schiebewelle aufrechtzuerhalten, und jegliche Beschädigung der Abdichtung zu verhindern, sei es durch Umschlagen der Dichtlippen, sei es durch schnellen Verschließ derselben infolge zu hohen Andrucks an die Welle 11.

Ebenso gestattet bei einem überdruck, hervorgerufen durch Einführen von frischem Schmiermittel, durch den Schmiernippel 14 in die Schiebewelle 12, die Anordnung gemäß der Erfindung den Austritt des alten Schmiermittels durch die Nuten 1, so daß das Schmiermittel in dem Bereich zwischen den Axialnuten der Welle und der Dichtung 9 erneuert werden kann. Dies ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich, weil das frische Fett nach der anderen Seite fließen würde infolge des Vorliegens eines Überdrucks und infolge der Tatsache, daß das alte Fett nicht entweichen kann.

Bei der Verwendung der Anordnung bei einem umlaufenden Wellenlager, insbesondere bei hohen Drehzahlen, wird die Bedeutung berücksichtigt, die ein Fettüberschuß für die überhitzung des Lagers haben kann, welche zu einer schnellen

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Beschädigung desselben führen kann, abgesehen von der Beschädigung der Abdichtungen selbst, und besonders hier ergibt sich eine erhebliche Verbesserung mit der Anordnung gemäß der Erfindung, und zwar in unerwarteter und eigentlich einer Abdichtanordnung widersprechenden Weise, indem £ man freie Durchtritte nach außen vorsieht.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen entnehmbar, haben die Nuten 7 in dem Axialflansch der Kappe 10 eine dreifache Funktion: Eine Hauptfunktion als Entlastungsventil, kombiniert in Kombination mit der Deformation der Dichtung, um komprimierte Luft und überschüssiges Schmiermittel entweichen zu lassen, wobei jeder überdruck innerhalb eines Lagers oder einer Schiebewelle vermieden wird, und damit eine sichere Funktion und richtige Schmierung gewährleistet werden; eine zweite wichtige Funktion, insbesondere während der Montage, indem der Axialflansch leichter verformbar wird, weil der Wulst 3 in mehrere Teilbereiche zerlegt ist, was die elastische Deformation der Kappe erleichtert, und das kraftschlüssige Aufschieben auf die Schiebewelle ermöglicht, wobei gleichwohl eine hinreichende Festigkeit des Axialflansches aufrechterhalten wird, dank des Vorhandenseins der Ausbauchungen und damit ein sicheres, jedoch gleichwohl leichtes Einschnappen,und schließlich eine dritte Funktion für eine eventuelle Demontage, weil man damit Angriffspunkte für das elastische öffnen des Axialflansches schafft und das Abziehen des Wulstes 3 von der Haltenut 13.

Man erkennt schließlich, daß die Entlastungsnuten 7 das überschüssige Schmiermittel in Richtung auf jenes Element, Schiebewelle oder Lager, evakuiert, an welchem der Dichtflansch 10 der Dichtung 9 nicht anliegt, was einerseits verhindert, daß unerwünschtes Verspritzen erfolgt, was eventuell einträte, wenn Schmiermittel beispielsweise auf eine umlaufende Welle 11 gelangte, und andererseits und insbesondere die Bildung eines

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Staubamalgams in dem ausgetretenen und getrockneten Schmiermittel auf der Welle 11 nahe dem Dichtflansch 10 der Dichtung verhindert, was wünschenswert ist, weil ein solches Amalgam auf längere Sicht dazu führen könnte, daß verschleißende Teilchen unter den Dichtflansch und schließlich unter die Dichtlippen gelangen könnte, insbesondere infolge alternativer wiederholter Schiebebewegungen.

Es versteht sich, daß zahlreiche Abwandkingen von dem dargestellten Ausführungsbexspiel möglich sind.

So kann man beispielsweise die Zwischenkammer 6 vergrößern, um die Kommunikation zwischen den Nuten 7 zu verbessern und man könnte diese Zwischenkammer erweitern, bis zu der Stirnseite der Dichtung 9, die an der Schiebewelle 12 anliegt, derart, daß der Abfuhrdurchtritt des Schmiermittels senkrecht zur Anlagefläche an der Schiebewelle verbessert wird, und damit die Belastungsverluste beim Entweichen verringert werden.

Ferner kann man auch eine andere Anzahl von Nuten 7 als gerade drei vorsehen, je nachdem, wie man die Punktion des Lagers oder der Schiebewelle optimal gestaltet unter Berücksichtigung minimaler gewünschter Lastverluste wäherend des Austritts des Schmiermittels und abhängig von der mechanischen Festigkeit der Teile.

Man kann schließlich auch diese sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 7 durch schraubenlinienartige parallele oder einander kreuzende Nuten ersetzen oder durch Ausnehmungen in der Wandung des Axialflansches 2 der Kappe, so daß sich Fenster ergeben, die sich von der Stirnseite der Kappe bis zum Sitz der Dichtung erstrecken; man kann schließlich auch die Nuten 7 ersetzen durch eine Mehrzahl von schrägen Leitungen,

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die die Stirnseite der Kappe durchsetzen und in Höhe des Sitzes der Dichtung in der Kammer 6,die vergrößert ist, enden. Schließlich ist es auch nicht ausgeschlossen, die Kappe als metallisches Tiefziehteil auszubilden, wenn es auch bevorzugt ist, ein Kunststoffspritzteil zu verwenden.

Ferner können die Durchtritte für die Entlastung des Schmiermittels durch Wellungen in der Wandung des Axialflansches 2 der Kappe gebildet werden, wobei die der Achse der Kappe nächstliegenden Wellungen für das Einschnappen mittels der Wulstteile 3 bestimmt sind, welche sie tragen.

Wenn auch schließlich die Dichtung 9 vorzugsweise eine Lippen und Dichtflansch aufweisende Dichtung ist, kann man auch abweichende Dichtungskörper verwenden, wie Garnituren aus Polytetrafluoräthylen in hohler Kegelstumpf- oder Tellerform, eingeschichtet in die Kappe und angepreßt an die Stirnseite des Lagers, oder schließlich auch selbstschmierende Garnituren, torische Lippendichtungen, eine Kombination aus einer statischen Torusdichtung, angepreßt an die Stirnseite der Schiebewelle mit einer torischen Dichtung, die gleitbeweglich in einer Nut der Kappe sitzt und an der Welle anliegt usw..

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüche

(IX Dichtungsanordnung für eine verschiebIiehe und/oder umlaufende Welle in einem selbst ortsfesten oder beweglichen Element mit mindestens einer ringförmigen Dichtung, die elastisch an der Welle anliegt und gehalten und an das Element angedrückt ist mittels einer Verschlußkappe, die einen an dem Element befestigbaren Axialflansch aufweist, der eine vorgegebene Radialelastizität besitzt und an seinem einen Ende einen nach innen einspringenden Umfangswulst aufweist für das Einschnappen in eine entsprechende Umfangsnut an der äußeren Peripherie des Elementes, wobei dieser Axialflansch der Verschlußkappe für die Aufnahme der Dichtung an seinem anderen Ende durch einen im wesentlichen radial verlaufenden Boden geschlossen ist mit einer zentrischen Öffnung für den Durchtritt der Welle, und wobei die Axialabmessung der Verschlußkappe so bemessen ist, daß bei eingeschnapptem Wulst in der zugeordneten Umfangsnut des Elementes die Dichtung unter Druck an dem Element anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkappenaxialflansch (2) in seinem Innenumfang mindestens einen Durchtritt (7) aufweist, über den der Aufnahmeraum für die Dichtung (9) mit der Außenatmosphäre kommuniziert und der gemeinsam mit der Dichtung ein Entlastungsventil nach außen bildet, während zugleich die radiale Elastizität des Axialflansches verbessert wird und Angriffsstellen für die Demontage der Verschlußkappe (1) geschaffen sind.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt mindestens eine Nut (7) umfaßt, die in den Innenumfang des Verschlußkappenaxialflansches eingearbeitet ist und sich ausgehend von dem Aufnahmeraum der

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Dichtung bis nach außen erstreckt unter Durchsetzen des Haltewulstes (3).
3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt mindestens drei gleichförmig um den Innenumfang des Verschlußkappenaxialflansches verteilte Nuten umfaßt.
4) Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt eine ringförmige in den Innenumfang des Axialflansches parallel zu dem Haltewulst eingearbeitete und zwischen dieser und dem Boden der Verschlußkappe liegende Zwischenkammer (6) umfaßt, die im wesentlichen in der Kontaktebene zwischen der Dichtung und dem Element liegt, an dem diese anliegt, und die mit dem Außenraum über die Nuten in Verbindung steht.
5) Anordnung nach Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (7) sich in Längsrichtung parallel zur Achse der Verschlußkappe erstreckt.
6) Anordnung nach Ansprüchen 2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut schraubenlinienförmig verläuft.
7) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt gebildet wird von Wellungen in der Wandung des Verschlußkappenaxialflansches, die sich bis zum Aufnahmeraum für die Dichtung erstrecken, wobei die Abschnfcitte des Haltewulstes, getragen von den der Achse der Verschlußkappe nächstliegenden Wellungen, in die ümfangsnut des Elementes einschnappbar sind.

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8) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe aus Kunststoffmaterial besteht.
9) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gkekennzeichnet, daß die Verschlußkappe ein metallisches Tiefziehteil ist.

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