DE2655499A1

DE2655499A1 - Dichtungsanordnung, insbesondere fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2655499A1
Application number: DE19762655499
Authority: DE
Inventors: Alberto Jorge Morris
Original assignee: Lister & Co Ltd R A; RA Lister and Co Ltd
Current assignee: Lister & Co Ltd R A; RA Lister and Co Ltd
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1978-03-30
Also published as: MY7900230A; GB1523545A; IT1064248B; JPS5340152A; ES454337A1; JPS5653151B2; AR211036A1; MX144468A; AU499450B2; AU1916276A; SE423265B; ZA766435B; SE7611960L; IN145724B; BR7608401A; DE2655499C2

Description

PATF,NiTAN WÄI.TE DR.-ING. H. H. Wl LH ELM " - - D 1 PL.- I NG. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (07 11) 29 11 33

Stuttgart, den 7· Dezember 1976

P 5167/5a Dr.W/Ei

Anm.t R.A. Lister & Company Ltd.

Long Street, Dursley,

GB-Gloucestershire, GL11 4HS

Dichtungsanordnung, insbesondere für Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, mit der ein Durchtreten einer Flüssigkeit zwischen einer drehbar gelagerten Welle und einer öffnung, durch die die Welle hindurchtritt, verhinderbar ist. Sie betrifft insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, eine Dichtungsanordnung, die das Austreten einer Flüssigkeit, wie Schmiermittel, aus dem Inneren eines Motors an einer Stelle verhindert, an der eine drehbare Welle durch eine Wand des Motorgehäuses hindurchtritt.

Um während der Rotation einer Welle das Hindurchtreten von Flüssigkeit zwischen der Welle und der Wand der Lagerbohrung zu verhindern, ist es bekannt, eine Spiralnut an der Welle und/oder der Wand der Bohrung, in der die Welle drehbar gelagert ist, vorzusehen. Unglücklicherweise ist die durch eine solche Anordnung erzielte Dichtung oft nicht hinreichend beständig und es treten häufig Störungen ein. Um auf diese Weise eine wirksame

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Dichtung zu erzielen, muß die Rille eine beträchtliche Länge haben, und es ist eine sehr präzise Montage erforderlich, damit das Laufspiel zwischen der Welle und der Bohrung sehr schmal ist und ihre Koaxialität sichergestellt ist. Zwar ist es bei bestimmten Maschinentypen möglich, eine derartige Präzision der Montage zu erreichen, was jedoch nicht in Fällen möglich ist, in denen die Wellenlager ein großes Laufspiel erfordern. Wenn Buchsen als Wellenlager vorgesehen sind, und wenn eine beträchtliche Durchbiegung der Welle möglich ist, dann muß das Laufspiel in den Lagern im allgemeinen zu groß sein, als daß es möglich wäre, mit der bekannten Dichtungseinrichtung mit einer Spiralnut eine befriedigende Dichtwirkung zu erzielen.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Flüssigkeits-Dichtungsanordnung der mit einer Spiralnut versehenen Gattung zu schaffen, bei der mindestens einige der Nachteile der bekannten Spiralnut-Dichtungen gemildert sind.

Demgemäß ist bei einer Dichtungsanordnung, mit der ein Durchtreten einer Flüssigkeit zwischen einer drehbar gelagerten Welle und einer öffnung, durch die die Welle mit einem Arbeitsspiel hindurchtritt, verhinderbar ist, wobei ein die Welle umgebender Gehäuseblock vorgesehen ist, der mit einer zylindrischen Bohrung versehen ist, in der die Welle mit einem Arbeitsspiel drehbar ist und eine sich innerhalb der zylindrischen Bohrung entlang des Umfangs der Welle erstreckende Spiralnut vorhanden ist, die bei sich drehender Welle einem Durchtreten der Flüssigkeit zwischen der Welle und der zylindrischen Bohrung einen Widerstand entgegensetzt, erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich die Spiralnut entlang des Umfangs einer von der Welle abstehenden, ringförmigen Schulter erstreckt, und daß eine dem einen Rand der Schulter benachbart angeordnete Verschlußvorrichtung vorgesehen ist, die eine zentrale Öffnung begrenzt, durch die die Welle mit einem Arbeitsspiel hindurchtritt, und daß die Verschlußvorrichtung derart mit der ringförmigen Schulter in

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Wirkverbindung steht, daß eine den Widerstand der Spiralnut überwindende restliche Flüssigkeitsmenge nicht durch den Spalt zwischen der Welle und der zentralen öffnung austreten kann.

Vorzugsweise ist die Spiralnut am Außenumfang der ringförmigen Schulter vorgesehen.·

Bevorzugt ist zwischen der ringförmigen Schulter und der Verschlußvorrichtung ein Dichtungselement vorgesehen,das gegen ein Verdrehen relativ zu dem die Welle umgebenden Gehäuseblock gesichert ist.

Dieses Dichtungselement ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mittels an der Schlußvorrichtung angeordneter Vorsprünge gegen ein Verdrehen gesichert.

Günstig ist es, wenn als Vorsprünge eine Anzahl an einer inneren ringförmigen Stirnfläche der Schlußvorrichtung angeordnete, sich in radialer Richtung erstreckende Eippen vorgesehen sind, die mit dem Dichtungselement in Eingriff bringbar sind.

Alternativ oder zusätzlich hierzu können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Vorsprünge eine Anzahl an einer zylindrischen Innenfläche der Verschlußvorrichtung längs deren Umfang im Abstand voneinander angeordnete, mit dem Dichtungselement in Eingriff bringbare Längsrippen vorgesehen sein.

Günstig ist es, wenn die Eippen einen im wesentlichen guadratischen Querschnitt aufweisen.

Anstatt das Dichtungselement mit Hilfe von Vorsprüngen gegen ein Verdrehen zu sichern, kann das Dichtungselement auch durch Ankleben an der Verschlußvörrichtung festgehalten sein.

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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtungselement als Filzring ausgebildet.

Günstig ist es, wenn die Verschlußvorrichtung als eine topfförmige Verschlußkappe ausgebildet ist, mit einer zylindrischen Außenwand und einer ringförmigen Stirnwand, und wenn die der ringförmigen Stirnwand der Verschlußkappe abgewandte Stirnfläche der zylindrischen Außenwand in einem Abstand von der ringförmigen Schulter angeordnet ist.

Vorzugsweise sind die Abmessungen der Verschlußvorrichtung und der Bohrung so gewählt, daß die Verschlußvorrichtung mit festem Paßsitz in der Bohrung gehalten ist. Günstig ist es, wenn sich die Spiralnut in mindestens einer vollständigen oder in ein bis zwei Windungen um den Umfang der ringförmigen Schulter herum erstreckt.

Vorteilhaft ist es, wenn die ringförmige Schulter aus einem getrennten ringförmigen Teil besteht, das an der Welle befestigt ist.

Günstig ist es auch, wenn die der Welle benachbarten Gehäuseteile, in denen die Bohrung vorgesehen ist, die Welle unterstützende Ständerteile umfassen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Es zeigt:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen Motorblock oder das Gehäuse einer anderen Maschine mit einer durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung hindurchtretenden Welle,

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Pig. 2 ein eine ringförmige Schulter bildendes Teil in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 eine Ansicht des Dichtungsverschlusses von vorn,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Dichtungsverschluß gemäß Fig. 3 längs der Linie IV-IV der Fig. 3

Fig. 5 eine Einzelheit des Dichtungsverschlusses gemäß den Fig. 3 und 4 im Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4.

Ein Gehäuse 1 ist mit einer Senkbohrung 2, (die die vorgenannte Bohrung darstellt) versehen, die koaxial zu einer Cffnung 3 ausgerichtet ist, in der ein buchsenartiges druckgeschmiertes Wellenlager 4 sitzt. Eine Welle 5 ist in dem Wellenlager 4 drehbar gelagert und trägt einen kreisförmigen Ring 6 (der die vorgenannte ringförmige Schulter bildet). Der Innendurchmesser des Singes 6 ist so gewählt, daß der Ring mit festem Paßsitz auf der Welle 5 sitzt und sich mit dieser dreht. Der Ring 6 hat eine zylindrische Mantelfläche, die mit einer Spiralnut 6a versehen ist, die sich in mindestens einer vollständigen Windung um den Ring herum erstreckt. Eine topfförmige Verschlußkappe 7 ist in den einen Endabschnitt der Senkbohrung 2 eingepreßt und die Welle 5 tritt mit einem Arbeitsspiel durch eine zentrale öffnung 8 der Verschlußkappe 7 hindurch. Die Verschlußkappe 7 hat eine zylindrische Außenwand 9 und eine ringförmige Stirnwand 10, wobei zwischen dem rechten Ende der Außenwand 9 und dem Ring 6 ein definierter Zwischenraum 11 verbleibt. Durch die Seitenwand 9 und die Stirnwand 10 wird ein Filzring 12 in seiner Lage gehalten. Der Filzring 12 berührt den Ring 9» wird aber durch Rippen 13 und 14, die von der Außenwand 9 bzw. der Stirnwand 10 der Verschlußkappe 7 nach innen ragen, gegen Rotation gesichert. Die Rippen 13 der Außenwand erstrecken sich in Achsrichtung der Verschlußkappe 7» während sich die Rippen 14 der

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Stirnwand 10 radial hierzu erstrecken. Vie aus den Fig. 3 und hervorgeht, haben die Rippen 13 und 14 im allgemeinen einen quadratischen Querschnitt. Zwischen dem Ring 6 und dem Grund der Senkbohrung 2 verbleibt ein Hohlraum 15, der über eine Abflußleitung 16 mit dem Inneren des Gehäuses 1 in Verbindung steht.

Im Betrieb hat das unter Druck stehende Schmiermittel das Bestreben, zwischen dem Lager 4 und der Welle an den Lagerenden auszutreten, wobei ein Teil des austretenden Schmiermittels in den Hohlraum 15 gelangt und der Rest direkt in das Innere des Gehäuses 1 strömt. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft strömt das Schmiermittel in Richtung auf die zylindrische Wand der Senkbohrung 2 und würde, wenn die Spiralnut 6a nicht vorhanden wäre, ungehindert zwischen der Wand der Senkbohrung 2 und dem Umfang des Ringes 16 hindurchtreten. Die Spiralnut 6a ist jedoch so angeordnet, daß aufgrund des Windungssinnes der Spirale das Schmiermittel in Richtung auf den Hohlraum 15 und die Abflußleitung 16 getrieben wird, wenn die Welle 5 rotiert, und einer Bewegung des Schmiermittels über den Ring 6 hinaus wird daher ein Widerstand entgegengesetzt. Wie vorstehend bereits ausgeführt, vermittelt eine Spiralnut nur dann eine hinreichende Dichtungswirkung, wenn das Laufspiel zwischen der Welle und der angrenzenden Wand der Bohrung sehr klein ist-. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Laufspiel zwischen der Senkbohrung und dem Umfang des Ringes 6 so gewählt, daß in dem Lager 4 ein verhältnismäßig großes Laufspiel vorgesehen ist. Daher kann eine gewisse Schmiermittelmenge den Widerstand der Spiralnut 6a überwinden. Dieses Schmiermittel gelangt dann in den Zwischenraum zwischen dem Ring 6 und der Verschlußkappe 7· Die einzige Möglichkeit, wie das Schmiermittel in dem Zwischenraum 11 sodann den Raum zwischen der Welle 5 ^un^ der zentralen öffnung 8 erreichen kann, besteht darin, daß es den Filzring 12 entlangkriecht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wirkung der Zentrifugalkraft das Schmiermittel daran hindert, auf diese Weise den Filzring entlangzukriechen und daß eine wirksame Flüssigkeitsdichtung erreicht wird, ungeachtet der Tatsache, daß das Laufspiel zwischen

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der Senkbohrung 2 und dem Ring 6 verhältnismäßig groß ist. Dadurch, daß auf einem Ring, der einen größeren Durchmesser als die Welle 5 hat, eine Spiralnut 6a angeordnet wird und daß eine Verschlußkappe 7 verwendet wird, die eine Sperre für das Schmiermittel bildet und den Jilzring 12 in seiner Lage hält, wird dem Schmiermittel, das aus dem Lager 4 auszutreten bestrebt ist, eine bestimmte Richtungsänderung aufgeprägt. Wenn daher das Schmiermittel den Raum zwischen der Welle 5 und der zentralen öffnung 8 erreichen soll, so muß es nicht nur den Widerstand der Spiralnut 6a sondern auch die auf der linken Seite des Ringes 6 vorhandene Zentrifugalwirkung überwinden.

Im folgenden sind beispielshaft typische Werte der Laufspiele und der Abmessungen angegeben:

Spiel zwischen der Senkbohrung 2 und dem Außenumfang des Ringes 6: 0,07 mm entlang des gesamten Umfanges.

Spiel zwischen der zentralen öffnung 8 und der Welle 5: 0,1 mm entlang des gesamten Umfanges.

Der Durchmesser der Senkbohrung 2 ist um 30 % bis 50 % größer als der Durchmesser der Welle 5·

Die Gesamtlänge der Verschlußkappe 7 in axialer Richtung ist etwa gleich der Gesamtlänge des Ringes 6 und beträgt etwa 10 % bis 15 % des Durchmessers der Welle 5·

Die Höhe der Rippen 13 und 14 beträgt etwa 10 % bis 15 % der Gesamtlänge der Verschlußkappe 7·

Zur Herstellung des Ringes 6 und der Schlußkappe 7 können verschiedene Materialien wie Kunststoff, Gummi, Aluminium, Zink, Stahl, Gußeisen oder Messing verwendet werden. Bei Bedarf kann die durch den Ring 6 gebildete Schulter einstückig mit der Welle

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ausgebildet sein. Der Ring 12, der auch dazu dient, zu verhindern, daß Staub oder andere Verschmutzungen in den Motor oder die Maschine gelangen können, könnte auch aus einem geeigneten anderen Material als Filz gefertigt sein und anstatt durch die Rippen 13 t I** iⁿ seiner Lage gehalten zu werden auch angeklebt oder auf eine andere Weise an der Verschlußkappe befestigt sein.

Obwohl die Spiralnut als an dem Ring 6 vorgesehen beschrieben worden ist, könnte hierzu alternativ oder auch zusätzlich an der angrenzenden Wand der Senkbohrung 2 eine Spiralnut vorgesehen sein.

Zwar ist die erfindungsgemäße Elussigkextsdichtung nicht unbedingt sehr wirkungsvoll, wenn das Schmiermittel unter hohem Druck steht; sie verhindert jedoch äußerst wirkungsvoll das Austreten von Schmiermittel in Niederdruck-Anwendungsfällen und wenn das Schmiermittel in Luft versprüht oder auf die Welle 5 gespritzt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdichtung kann auch das Entweichen von anderen Flüssigkeiten als Schmiermitteln verhindert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Dichtungsanordnung, mit der ein Durchtreten einer Flüssigkeit zwischen einer drehbar gelagerten Welle und einer öffnung, durch die die Welle mit einem Arbeitsspiel hindurchtritt, verhinderbar ist, mit einem die Welle umgebenden Ständerblock, der mit einer zylindrischen Bohrung versehen ist, in der die Welle ebenfalls mit einem Arbeitsspiel drehbar ist, und mit einer sich innerhalb der zylindrischen Bohrung entlang des Umfanges der Welle erstreckenden Spiralnut, die bei sich in einer bestimmten Richtung drehender Welle einem Durchtreten der Flüssigkeit zwischen der Welle und der zylindrischen Bohrung einen Widerstand entgegensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spiralnut (6a) entlang des Umfangs einer von der Welle (5) abstehenden, ringförmigen Schulter (6) erstreckt, und daß eine dem einen Rand der Schulter benachbart angeordnete Verschlußvorrichtung (7) vorgesehen ist, die eine zentrale Öffnung (8) begrenzt, durch die die Welle mit einem Arbeitsspiel hindurchtritt, und daß die Verschlußvorrichtung (7) derart mit der ringförmigen Schulter (6) in Wirkverbindung steht, daß eine den Widerstand der Spiralnut (6a) überwindende Rest-Flüssigkeitsmenge nicht durch den Spalt zwischen der Welle (5) und der zentralen öffnung (8) austreten kann.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralnut (6a) am Umfang der ringförmigen Schulter (6) vorgesehen ist.

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3· DichtuBgsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ringförmigen Schulter (6) und der Verschlußvorrichtung (7) ein Dichtungselement (12) angeordnet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (12) gegen eine Drehung gegenüber dem die Welle umgebenden Gehäuseblock (1) gesichert ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehsicherung für das Dichtungselement (12) an der "Verschlußvorrichtung (7) angeordnete Vorsprünge (13, 14) vorgesehen sind.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet, daß als Vorsprünge eine Anzahl an einer inneren, ringförmigen Stirnfläche der Verschlußvorrichtung angeordnete, sich in radialer Richtung erstreckende Rippen (14) vorgesehen sind, die mit dem Dichtungselement (12) in Eingriff bringbar sind.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorsprünge eine Anzahl an einer zylindrischen Innenfläche der Verschlußvorrichtung (7)₅ längs des Umfangs derselben im Abstand voneinander angeordnet, mit dem Dichtungselement (12) in Eingriff bringbare Längsrippen (13) vorgesehen sind.

8. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13₅ 14) einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen.

9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (12) durch Ankleben an der Verschlußvorrichtung (7) gegen ein Verdrehen gegenüber dem die Weile (5) umgebenden Gehäuseblock (1) gesichert ist.

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10. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (12) als Filzring ausgebildet ist.

11. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung (7) eine topfförmige Gestalt mit einer zylindrischen Außenwand (9) und einer ringförmigen Stirnwand (10) aufweist.

12. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die der ringförmigen Stirnwand (10) abgewandte Stirnfläche der zylindrischen Außenwand (9) des topfförmigen Verschlußelements in einem Abstand von der ringförmigen Schulter (6) angeordnet ist.

13. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Verschlußvorrichtung (7) und der Bohrung (2) so gewählt sind, daß die Verschlußvorrichtung (7) mit festem Paßsitz in der zylindrischen Bohrung (2) gehalten ist.

14. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der ringförmigen Schulter (6) etwa 10% bis 15% des Durchmessers der Welle (5) beträgt. ^:

15. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der topfförmigen Verschlußkappe (7) etwa 10% bis 15% des Durchmessers der Welle (5) beträgt.

16. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11 in Verbindung mit einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von der Verschlußvorrichtung (7) abstehenden Vorsprünge (13j 14) über eine Länge erstrecken, die etwa 10% bis 15% der axialen Länge der Verschlußkappe (7) beträgt.

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17· Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Bohrung (2) etwa um 30% bis 50% größer ist als der Durchmesser der Welle (5).

18. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (2) an der der
Verschlußvorrichtung (7) abgewandten Seite der Schulter (6) eine Abflußöffnung (16) vorgesehen ist, durch die unter dem Einfluß des durch die Spiralrille (6a) verursachten Strömungswiderstandes und durch das Zusammenwirken der ringförmigen
Schulter (6) und der Verschlußkappe -(7) Schmiermittel, das in die Bohrung (2) eintritt, aus der zylindrischen Bohrung (2) wieder abfließen kann.

19· Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralnut (6a) in mindestens einer vollständigen oder in ein bis zwei Windungen um den Umfang der ringförmigen Schulter (6) herumgeführt ist.

20. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Schulter (6)
durch ein an der Welle (5) befestigtes ringförmiges Teil gebildet ist.

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