DE2718659A1

DE2718659A1 - Wellendichtring

Info

Publication number: DE2718659A1
Application number: DE2718659A
Authority: DE
Inventors: Martin Hoelzel; Wolfgang Dipl Ing Schmid; Karl Dipl Ing Dr Wanner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2718659C2; US4208058A; CH621396A5

Description

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1.H.1977 Sa/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Wellendichtring Zusammenfassung

Es wird ein Dichtring vorgeschlagen, der zum Abdichten von Wellen dient. Der Dichtring hat einen ringförmigen, relativ steifen Körper mit einer elastisch mit diesem verbundenen Dichtlippe, die federbelastet am Wellenumfang anliegt. Zwischen dem Körper und der Dichtkante der Dichtlippe hat der Dichtring einen zu seiner einen Stirnfläche hin offenen Ringraum, in dessen Bereich Mittel angeordnet sind, welche radiale Schwingungen der Dichtlippe dämpfen bzw. verhindern.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wellendichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Wellendientring bekannt, bei dem insbesondere bei hohen Drehzahlen der Welle und/oder bei Trockenlauf der Welle in der Dichtlippe an der Dichtkante der Dichtlippe ein sogenannter stick-slip-Effekt auftritt, durch den die Dichtlippe in radiale Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen sind mit einem unangenehmen Pfeifton verbunden und sie können sich in bestimmten Fällen so stark aufschaukeln, daß die Dichtlippe bzw. der Wellendichtring zerstört wird, wenn die in dem Material des Wellendichtrings und der Dichtlippe innewohnende, bzw. die durch das Spannelement bewirkte Eigendämpfung die Stärke der Schwingungen nicht mehr zu begrenzen vermag.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Wellendichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schwingungen auf ein noch zulässiges Maß begrenzt bzw. überhaupt vermieden werden. Dabei können die Mittel in adequatem Umfang den jeweiligen Kriterien angepaßt werden, die zum Auftreten der Schwingungen führen.

Zeichnung

Ausführüngsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Wellendichtrings, bei dem die Dämpfmittel durch den Ringkörper gebildet sind, Figur 2 eine Alternativlösung zur Ausführungsform gemäß Figur 1, Figur 3 einen Schnitt durch einen Teil des Wellendichtrings, bei dem die Dämpfmittel durch ein in

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den Ringraum eingebrachtes Dämpfmaterial gebildet sind, Figur k einen Schnitt durch einen Teil des Wellendichtrings, bei dem die Dämpfmittel durch eine stirnseitig an der Dichtlippe anliegende Reibscheibe gebildet sind, Figur 5 einen Schnitt durch einen Teil des Wellendichtrings, bei dem die Dämpfmittel durch ein in den Ringraum eingebrachtes, flüssigkeitsaufsaugendes Material gebildet sind und Figur 6 einen Schnitt durch eine Alternativlösung zur Ausführung gemäß Figur 4, wobei zwischen der Dichtlippe und der Reibscheibe " ein Element aus einem flüssigkeitsaufsaugenden Material angeordnet ist.

Beschreibung der Erfindung

Ein Wellendichtung 10 gemäß Figur 1 weist einen Ringkörper auf, der durch einen innenliegenden Metallring 14 versteift ist. Nahe seiner ersten ringförmigen Stirnfläche 16 geht der Ringkörper 12 in einen sich zu der anderen, zweiten Stirnfläche 18 hin erstreckenden nachgiebigen Ringbereich 20 über, an den sich eine Dichtlippe 22 anschließt, die eine an einer nicht dargestellten Welle anliegende Dichtkante 2k aufweist. Die Dichtlippe 22 liegt näher an der zweiten Stirnfläche 18 des Ringkörpers 12 als der Übergang vom Ringkörper 12 zum nachgiebigen Ringbereich 20. Dadurch ist zwischen dem Ringkörper 12 und dem nachgiebigen Ringbereich und der Dichtlippe 22 ein zur zweiten Stirnfläche 18 hin randoffener Ringraum 26 gebildet. Die Dichtlippe 22 weist an ihrer dem Ringkörper 12 zugewandten Seite eine Ringnut auf, in der als Spannelement eine Wurmfeder 28 angeordnet ist, welche für eine vorschriftsmäßige Anlage der Dichtkante 2k an der Welle sorgt. Die Breite 30 des Ringraumes 26 ist so groß wie die maximal noch zulässigen axialen Schwingungen der Dichtlippe 22. Dann nämlich legt sich die Wurmfeder 28 bzw. die Dichtlippe 22 mit ihrer dem Ringkörper 12 zugewandten Seite an der der Dichtlippe 22

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zugewandten Seite des Ringkörpers 12 an, so daß die Schwingungen auf dieses Maß begrenzt bleiben. Dadurch, daß die Schwingungen ein vorgegebenes Maß nicht überschreiten können» wird die eingangs erwähnte Zerstörung der Dichtlippe verhindert.

Bei der in Figur 2 dargestellten Alternativlösung zu Figur 1 ist der Ringkörper des Wellendichtrings durch einen im Querschnitt winkelförmigen Metallring 40 gebildet. An einem radialgerichteten Schenkel 42 des Ringkörpers 40 ist das eigentliche Dichtelement HH befestigt, das einen sich von dem Schenkel 42 aus erstreckenden nachgiebigen Ringbereich 46 und eine Dichtlippe 48 aufweist. Die Anordnung des nachgiebigen Ringbereichs H6 und der Dichtlippe 48 ist bezüglich der ersten Stirnfläche 16 und der zweiten Stirnfläche 18 des Ringkörpers 40 so getroffen, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 beschrieben worden ist. In einen, zwischen einem axialen Schenkel 50 des Ringkörpers 40 und dem nachgiebigen Ringbereich 46 bzw. der Dichtlippe 48 vorhandenen Ringraum ist ein separater Ring 52 eingesetzt, der die Breite des Ringraumes auf ein noch zulässiges Maß begrenzt. Der Ring 52 wird in aller Regel aus einem nachgiebigen, gut dämpfenden Material, beispielsweise einem Elastomer hergestellt sein, doch kann es in bestimmten Anwendungsfällen auch von Vorteil sein, wenn der Ring 52 aus einem relativ harten, unnachgiebigen Material hergestellt ist.

Bei den folgenden Ausfuhrungsformen ist der erfindungsgemäße Wellendichtring 10 in ein die nicht dargestellte Welle umgebendes festen Bauelement 60 eingebaut. Dabei liegt bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 3 und 5 der Wellendichtring 10 mit seiner zweiten Stirnfläche 18 an einer Schulter 62 des Bauelements 60 an.

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Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist bei dieser Ausführungsform der zwischen dem Ringkörper 12 und dem nachgiebigen Ringbereich 20 bzw. Dichtlippe 22 vorhandene Ringraum 64 so dimensioniert, daß sein Breitenmaß 66 größer ist als dies bei der Ausführung gemäß Figur 1 der Fall ist. In diesen größeren Ringraum 64 ist eine Füllung 68 aus einem dämpfenden Material, vorzugsweise einem Elastomer eingebracht. Die Ausführungsform gemäß Figur 5 entspricht im wesentlichten der Ausführungsform gemäß Figur 3. Abweichend davon ist jedoch in den Ringraum 64 eine Füllung 70 aus einem saugfähigen Material, vorzugsweise einem Filz angeordnet. Die Füllung ist dabei mit einem Schmiermittel getränkt, das aus der Füllung austritt, wenn Schwingungen der Dichtlippe 22 auftreten. Das Schmiermittel fließt dann an der äußeren Seite der Dichtlippe entlang bis zur Dichtkante 24 der Dichtlippe 22, wo diese Schmierung der Dichtkante 24 die Schwingungen sofort zusammenbrechen läßt.

Bei der Ausführung gemäß Figur 4, ist zwischen der zweiten Stirnfläche 18 des Wellendichtrings 10 und der Schulter des Bauelements 60 eine Ringscheibe 80 befestigt, die mit einem Teil ihrer dem Wellendichtung 10 zugekehrten Ringfläche an der der Schulter 62 zugekehrten Stirnfläche der Dichtlippe 22 anliegt. Die Ringscheibe 80, die vorzugsweise aus einem Metall hergestellt ist, und deren mit der Stirnfläche der Dichtlippe 22 zusammenwirkender Bereich aufgerauht ist, dämpft die Schwingungen der Dichtlippe durch die zwischen dieser und der Scheibe.auftretende Reibung. Der zwischen dem Ringkörper 12 des Wellendichtrings 10 und im nachgiebigen Ringbereich 20 bzw. der Dichtlippe 22 vorhandene Ringraum 26 kann bei dieser Ausführungsform ungefüllt bleiben.

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Eine ähnliche Ausführung des erfxndungsgemäßen Weliendichtrings 10 ist in Figur 6 dargestellt. Dabei ist allerdings zwischen der Schulter 62 des Bauelements 60 und der vorzugsweise aus Metall gefertigten Ringscheibe 80 ein Wellenkugellager 82 angeordnet, das einerseits in dem Bauelement 60 und andererseits auf einer Welle 84 angeordnet ist. Die Ringscheibe 80 ist dabei zwischen der von der Schulter 62 abgewandten Stirnseite des Wellenkugellagers 82 und der zweiten Stirnfläche 18 des Wellendxchtrings 10 gehalten. Zwischen der Ringscheibe 80 und der dieser zugewandten Stirnfläche der Dichtlippe 22 ist jedoch eine Schicht 86 aus einem saugfähigem Material angeordnet, die ebenso wie bei der Ausführung gemäß Figur 5 durch ein Filzring gebildet sein kann. Dieser Filzring liegt mit seiner inneren Wandfläche am: Umfang der Welle 40 an. Dadurch, daß der Filzring 86 ebenfalls mit einem Schmiermittel getränkt ist, und der Filzring nahe der Dichtkante 24 der Dichtlippe 22 am Wellenumfang anliegt, wird der mit der Dichtkante 24 zusammenwirkende Bereich der Welle stets so ausreichend geschmiert, daß der nachteilige stick-slip-Effekt erst garnicht auftreten kann. Bei dieser Ausführung ist es denkbar, daß der Ringraum 26 als ölreservoir verwendet wird.

Bei den Ausführungen gemäß den Figuren 1, 2, 3 und 4 werden also, wie dargelegt, die Stärke der auftretenden Schwingungen auf ein noch zulässiges Maß begrenzt. Dagegen wirken die bei den Ausführungen 5 und 6 getroffenen Maßnahmen, nämlich die Anordnung der Schmiermittel, getränkten Filze direkt dem. Auftreten des nachteiligen stick-slip-Effekts entgegen. Dies ist bei der Ausführung gemäß Figur 6 kontinuierlich der FaIl₃, während bei der Ausführung gemäß Figur 5 eine Schmierung in der Regel sofort nach dem Auftreten der ersten Schwingungen eingeleitet wird, da durch das Schwingen der Dichtlippe 20 die Füllung 70 gequetscht wird und so deshalb sofort Schmiermittel an die Dichtkante 24 abgibt.

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Bei den bekannten Wellendichtringen ist zwar auch eine gewisse Dämpfwirkung von Dichtlippe und/oder der Pedermittel nicht auszuschließen, doch genügt diese im Ausgangsmaterial für den Wellendichtung vorhandene Dämpfwirkung nicht um die Schwingungen auf ein noch zulässiges Maß zu begrenzen. Es müssen also noch zusätzliche, in der Wirkung über die Material bedingte Eigendämpfung der Dichtlippe hinausgehende Mittel angeordnet werden. Diese Mittel sind erfindungsgemäß C ) durch eine entsprechende Bemessung des Ringraums 26 durch die Anordnung von dämpfendem Material 68 im Ringraum 6*1, durch die Anordnung einer mit der Dichtlippe 22 zusammenwirkenden Reibscheibe 80, oder durch die Anordung eines Schmiermittelreservoirs 70 bzw. 86 erreicht.

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Claims

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.j Wellendichtring, mit einem vorzugsweise armierten, an einem die Welle umgebenden festen Bauelement gehaltenen ringförmigen Körper, der nahe seiner ersten Stirnfläche auf seiner der Welle zugewandten Seite in einen sich wenigstens teilweise in Richtung zur zweiten Stirnfläche erstreckenden, nachgiebigen Ringbereich übergeht, an den sich eine mit einer Ringkante am Wellenumfang anliegende, mit einem Spannelement gegen diesen gedrückte Dichtlippe anschließt, wobei die Dichtlippe näher an der zweiten Stirnfläche liegt als der Übergang vom Körper zum nachgiebigen Ringbereich, so daß zwischen der der Welle zuge-

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wandten Körperseite und den dem Körper zugewandten Seiten des nachgiebigen Ringbereichs und der Dichtlippe ein zur zweiten Stirnfläche randoffener Ringraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (22) und/oder dem nachgiebigen Ringbereich (20) zusätzliche Mittel (30 bzw. 68 bzw. 70 bzw. 80 bzw. 86) zugeordnet sind, welche eine Bewegung dieser Wellendichtringabschnitte dämpfen.
2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (26) in radialer Richtung eine geringere Breite aufweist als das Maß der Verformungen der Dichtlippe (22) in radialer Richtung, so daß die der Welle zugewandte Körperseite als Dämpfmittel dient.
3. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Körper (40) ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigter, separater Ring (52) ist.
4. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfenden Mittel durch eine in den Ringraum (64) eingebrachte Füllung (68) aus einem Elastomer gebildet ist.
5. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfenden Mittel durch eine gestellfest angeordnete Scheibe (80) gebildet sind, welche an einer von dem. nachgiebigen Ringbereich (20) abgewandten Fläche der Dichtlippe

(22) anliegt.

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6. Wellendichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfscheibe (80) zwischen einer Schulter (62) des die Welle umgebenden festen Bauelements (60) und der zweiten Stirnfläche (l8) des Dichtringkörpers (12) angeordnet ist.
7. Wellendichtring nach einem der Ansprüche 5 oder 6,. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dämpfscheibe C8Q) und der dieser zugewandten Fläche der Dichtlippe (22) eine Schicht (86) aus einem saugfähigen Material, vorzugsweise einem Pilz angeordnet ist, die sich von dem Ringraum (26) bis zur Welle (84) erstreckt.
8. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfenden Mittel durch eine in den Ringraum (Sk) eingebrachte Füllung (70) aus einem saugfähigen Material, vorzugsweise einem Filz gebildet sind.

9· Wellendichtring nach einem der Ansprüche 7 oder B_x dadurch gekennzeichnet, daß das saugfähige Material mit einem vorzugsweise zähflüssigen Schmiermittel getränkt ist.

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