DE2757523A1

DE2757523A1 - Dichtungen aus elastomer fuer relativ zueinander rotierende wellen

Info

Publication number: DE2757523A1
Application number: DE19772757523
Authority: DE
Inventors: Jacques Bertin
Original assignee: Paulstra SNC
Current assignee: Paulstra SNC
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1978-06-29
Also published as: NL7713898A; BE862269A; FR2375518A1; LU78766A1; IT1090964B; FR2375518B1; DE2757523B2; GB1573360A; DE2757523C3

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER

Dipl.-Chem. Dr. Ruff Dipl.-lng. J. B θ i e r

STUTTGART

Neckarstraße 5O D-7OOO Stuttgart 1 Tel.: CO711) 227OS1* Telex Ο7-23412 erubd

22. Dezember 1977 /Bo

Anmelder: Paulstra S.A.

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Dichtungen aus Elastomer für relativ zueinander rotierende Wellen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dichtungen aus Elastomer für relativ zueinander rotierende Wellen, und zwar auf Ringdichtungen, die im allgemeinen an einer Außenseite eine Manschette aufweisen, die an ihrer Grundfläche fest mit einem Gehäuse, Lagerbock oder dergl.verbunden ist, und mindestens eine Lippe besitzen, deren eine konische Begrenzung, die angrenzend an die zur Berührung mit der Welle bestimmte Kante angeordnet ist, an ihrer Oberfläche Rippen oder Streifen besitzt.

Diese Rippen sind dazu vorgesehen, eine hydrodynamische Wirkung auszuüben, die die Wirksamkeit des Ringes erhöht, d.h. die die Flüssigkeit oder das Schmiermittel oder den Staub zurückdrängt,

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die die Tendenz haben, von dem einen zum anderen Bereich überzutreten, wenn das Schmiermittel im Prinzip in einem dieser Bereiche bleiben muß.

Es sind zahlreiche Formen von Rippen bekannt, insbesondere Rippen, die entweder in einer oder in beiden Richtungen geneigt sind, wobei die letzte Lösung den Vorteil hat, ein Festhalten der Flüssigkeit an ihrem Platz unabhängig von der Rotationsrichtung sicherzustellen. Es wurde insbesondere eine Form von Pfeilzähnen vorgesehen. Es wurden auch dreieckige oder gewellte Rippen vorgeschlagen.

Es wurde festgestellt, daß diese Rippen oder Streifen oft den Nachteil haben, das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten unter dem Dichtungsrand zu begünstigen, die durch die kleinen Zwischenräume zwischen der Welle und den Dichtungsrändern laufen können, an der Stelle, wo diese Rippen liegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche der Dichtungslippe mindestens zwei Reihen von Rippen vorgesehen sind, d.h. eine erste Reihe, die von aufeinanderfolgenden Bögen gebildet wird, deren Krümmungsinnenseite auf die Berührungskante der Lippe gerichtet ist und die an dieser Kante oder in ihrer Nähe angrenzen, und einer zweiten, im Vergleich zu dieser Kante hinter der ersten angeordneten Reihe, die im Vergleich zu der ersten Reihe in Umfangsrichtung um die Achse des Ringes verschobene Bögen und eine umgekehrte Krümmung aufweist.

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Die Erfahrung zeigt, daß eine solche Einrichtung, wie es scheint aufgrund des geringen Anstellungswinkels im Verhältnis zu den bogenförmigen Rippen, wobei es einem Flüssigkeitsfilm oder Staub gelungen ist, bis zu dem Zwischenraum zwischen den beiden Rippenreihen zu gelangen, das Auftreten von Turbulenzen beträchtlich verringert und das Zurückdrängen des Films gegen den abzudichtenden Bereich erleichtert.

Außerdem ermöglicht die Ausbildung mit zwei Rippen es, die axialen Abmessungen des kegelstumpfartigen Abschnittes der Lippe auf ein Minimum zu reduzieren.

Vorzugsweise ist die Dicke, d.h. die radiale Höhe der Rippen, so ausgebildet, daß sie, ausgehend von der Berührungskante, in axialer Richtung zunimmt. Im Falle von zwei Reihen von Bögen verhält es sich so, daß bei der ersten Reihe die radiale Höhe von der Basis der Bögen bis zu ihrem Scheitel zunimmt, wogegen bei der zweiten Reihe die radiale Höhe von dem Scheitel bis zur Basis der Bögen zunimmt.

Man erhält auf jeden Fall ein wirksames Hindernis gegen Eindringen von Staub, selbst nach Abnutzung der Berührungskante der Lippe.

Die Rippenbögen können im Verhältnis zu einer radialen, durch ihren Scheitel laufenden Ebene eine symmetrische, oder im Gegensatz dazu eine asymmetrische Form haben, insbesondere in den Fällen, bei denen die abzudichtende Welle in zwei entgegengesetzten Richtungen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten dreht,

Die Erfindung umfaßt außer diesen Merkmalen gewisse andere Ausführungsformen, die vorzugsweise gleichzeitig angewendet werden und die nachstehend noch ausführlich behandelt werden.

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Die Erfindung betrifft insbesondere gewisse Anwendungs- sowie Ausführungsformen dieser Einrichtungen, und sie zeigt insbesondere, als neue industrielle Produkte, die betreffenden Dichtungen sowie die Anwendung dieser Einrichtungen und die speziellen Elemente, insbesondere die Formen oder andere zu ihrer Herstellung geeignete Einrichtungen und die solche Dichtungen oder Ringe verwendenden Vorrichtungen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen (in vergrößerndem Maßstab):

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch eine

Dichtung oder einen Dichtungsring für rotierende Wellen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine abgewickelte Ansicht und

Fig. 3

bis 5 Teilschnitte nach den Linien III-III, IV-IV,

V-V in Fig. 2 von charakteristischen Elementen der Lippe dieser Dichtung nach der Erfindung.

Nach der Erfindung, und insbesondere nach den Anwendungs- sowie Ausführungsformen ihrer verschiedenen Teile, die zu bevorzugen sind, die beispielsweise eine Dichtung aus Elastomer für rotierende Wellen schafft, die, wie bekannt, an der Außenseite eine mit einem Stützteil 2 verbundene Manschette 1 und eine Lippe 3 aufweist, die im allgemeinen unter der Wirkung einer Feder 4 steht und deren eine Ringfläche 5, die an die Berührungskante 6 der Lippe angrenzt (im allgemeinen außerhalb des abzu-

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dichtenden Bereiches I), entsprechende Rippen aufweist, verfährt man wie folgt oder in ähnlicher Weise.

Die Einheit dieser Dichtung wird in herkömmlicher Weise angeordnet, was jedoch spezieller die Rippen oder ähnliches betrifft, so sind diese so angeordnet, daß sie mindestens zwei Reihen besitzen, die im Verhältnis zu der Berührungskante 6 nacheinander angeordnet sind, nämlich

- eine erste Reihe, die von einer Folge von Bögen 7 gebildet wird, die um die Achse A-A der Dichtung verteilt sind, wobei diese (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sechs) Bögen vorzugsweise gemeinsame Enden besitzen, die an dem Punkt 8, d.h. auf der Berührungskante 6 oder in deren Nähe,liegen und deren Krununungsinnenseite auf die Berührungskante zu gerichtet ist,

- und eine zweite Reihe von Bögen 9 mit ähnlicher oder anderer Form als die ersten, aber mit entgegengesetzter Krümmung. Im vorliegenden Fall ist diese Krümmung also entsprechend gegen den abzudichtenden Bereich I, der dem abzudichtenden Bereich II gegenüberliegt, gerichtet, wobei diese zweite Reihe gegenüber der ersten in Umfangsrichtung bezogen auf die Achse A-A der Dichtung versetzt ist.

Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Bögen eine symmetrische Form im Verhältnis zu einer radialen Ebene haben, die sie an ihrem Scheitel schneidet. Diese Lösung ist jedochhicht ausschließlich vorgesehen, und es körtte auch eine asymmetrische Form vorgesehen sein, wie dies in Fig. 2 bei Punkt 7.. strichpunktiert dargestellt ist, insbesondere im Falle von Dichtungen, die für Wellen bestimmt sind, die in entgegengesetzten Richtungen, aber mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen sollen.

Der Achsversatz erfolgt von der Hälfte des von einem Bogen eingenommenen Winkels um die Achse herum, d.h. 30 im Falle von 6 Bögen a 60° (eine Lösung, die nur beispielsweise angegeben ist),

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es kann jedoch auch ein asymmetrischer Versatz vorgesehen sein.

Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß diese Rippen im Querschnitt eine symmetrische Form aufweisen. In Fig. 5 ist bei Punkt 9₁ eine asymmetrische Form gezeigt.

Auf jeden Fall ist es wichtig, so zu verfahren, daß, wie dargestellt, die Dicke der Rippen oder ihre radiale Höhe immer in dem Maße zunimmt wie sie sich von der Kante 6 entfernt, d.h. um dem Rechnung zu tragen, daß sich die Ringfläche 5, d.h. ihre Grundfläche, ausgehend von der abzudichtenden Welle erweitert, sich also von der Ringfläche dieser Welle entfernt.

Dies bedeutet, daß

- bei den Bögen 7 die Höhe der Rippen ausgehend von der Berührungskante 6 zunimmt, oder daß diese Höhe null sein kann, wie dies in den Figuren 3 bis 5 gezeigt ist,

- und bei den Bögen 9 diese Höhe im Gegensatz dazu von dem Scheitel der Bögen bis zu ihren BasispunkteniO zunimmt.

Das Maximum h der Höhe der Rippen 7 kann die MinimalhPhe der Rippen 9 beinahe ausgleichen (also an ihrem Scheitel) , wogegen die Maximalhöhe H dieser Rippen beträchtlich höher als h ist; diese Ausgeglichenheit ist jedoch keine absolute Bedingung.

Die Basispunkte 10 der Bögen können sich an der Kante 11 befinden, die die Ringfläche 5 der anderen Seite der Kante 6 begrenzt, aber dies ist keine ausschließliche Bedingung, und man könnte die Kante 11 auch außerhalb des Bereiches deijßögen 9 anordnen, wie dies bei Punkt 11. in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist.

Die beiden Reihen von Bögen 7 und 9 können ineinander greifen, d.h. daß die ringförmigen Bereiche, die jeweils auf der Ringfläche 5 dieser Reihen eingenommen werden, gegeneinander verschachtelt

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liegen. Aber man könnte unter gewissen Bedingungen die beiden Reihen in Abstand voneinander anordnen.

Es kann auch eine größere Überlappung vorgesehen sein, d.h. so, daß die Bögen 7 und 9, anstatt zwischen sich einen freien Raum zu lassen, wie dies bei Punkt 12 in Fig. 2 gezeigt ist, sich annähern, bis sie sich berühren, ja bis sie sogar teilweise ineinandergreifen (eine nicht dargestellte Lösung). Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Rippen 9 selbst in diesem Bereich 12 (m-n in Fig. 2), wo sie sich den Rippen 7 nähern, mit einer wesentlich größeren Höhe als diese Rippen 7 auszubilden (eine nicht dargestellte Lösung).

Es ist festzuhalten, daß der Ausdruck "Bogen" nicht als ausschließliche Bezeichnung betrachtet werden soll, und daß sich die Erfindung auf jede ähnliche Form erstreckt.

Indem in beschriebener Weise verfahren wird, erhält man also eine Einheit, die unter Sicherstellung der durch diese Arten von Rippen gewünschten hydrodynamischen Wirkung dem Eindringen von Staub und Flüssigkeiten durch das Vorhandensein von zwei Reihen von Rippen, die nacheinander angeordnet sind, ein doppeltes Hindernis entgegensetzt (es können auch mehr als zwei Reihen vorgesehen sein).

Es ist wahrscheinlich - ±>er, wie dem auch sei, die Praxis beweist es - daß diese Verbesserung der Rückhaltewirkung auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß der Flüssigkeitsfilm, nachdem es ihm gelungen ist, in den Zwischenraum zwischen den beiden Rippenreihen einzudringen, gegen die Kanten dieser Rippen unter einem relativ schwachen Einfallswinkel <A/ (Fig. 2) auftrifft, was jede Turbulenz begrenzt und ein Zurückdrängen gegen den abzudichtenden Bereich I begünstigt.

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Die Rippen können durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Formen mit Hilfe von mit Vertiefungen versehenen Formen, die den gewünschten Rippen entsprechen.

Demzufolge hat man, welches auch immer die verwendete Ausführungsform ist, die Möglichkeit, Dichtungen zu schaffen, deren Funktion ausreichend aus dem vorstehend Beschriebenen hervorgeht, so daß es unnötig ist, ihren Gegenstand weiter zu beschreiben, und die im Verhältnis zu den bereits bekannten zahlreiche Vorteile aufweisen, insbesondere

- daß sie eine gute Abdichtung sicherstellen,

- daß sie sich Staub wirksam entgegenstellen,

- und daß sie diese Bedingungen selbst nach Abnutzung erfüllen, da sich die durch die Rippenreihen gebildete Barriere in dem Maße der Welle nähert, wie sich die Lippe abnutzt.

Wie daraus und aus dem bereits Beschriebenen hervorgeht, beschränkt sich die Erfindung keinesfalls auf die Anwendungs- und Ausführungsformen, die speziell beschrieben wurden; sie umfaßt im Gegenteil alle Varianten.

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Claims

Anmelder: Paulstra S.A.

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Ansprüche

Dichtung aus Elastomer für rotierende Wellen mit bogenförmigen Rippen auf einer Fläche einer Dichtungsl^>pe,die angrenzend an eine zur Berührung mit der Welle bestimmte Kante angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rippen mindestens zwei Reihen aufweisen, d.h. eine erste Reihe, die von aufeinanderfolgenden Bögen (7) gebildet wird, deren Krümmungsinnenseite auf die Berührungskante (6) der Lippe (3) gerichtet ist und die bis an diese Kante oder in ihre Nähe reicht, und einer zweiten, im Vergleich zu dieser Kante hinter der ersten angeordnete Reihe, die im Vergleich zu der ersten Reihe in Umfangsrichtung um die Achse des Ringes versetzten Bögen (9) und eine entgegengesetzte Krümmung aufweist.

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ORIGINAL JNSPECTEO

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2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die r idiale Höhe der Rippen (7 , 9)in dem Maße zunimmt, wie sie sich von dor Berührungskante (6) der Lippe (3) entfernen.
3. Dichtung nach Anspruch 1 _uncj 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der ersten Reihe (7) von der Grundfläche der Bögen bis zu ihrem tiefsten Abschnitt zunimmt, wogegen dies bei der zweiten Reihe (9) umgekehrt ist.
4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7,9 ) eine asymmetrische Form besitzen.
5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen (9) der zweiten Reihe in der Nähe der Kante der die Rippen tragenden Fläche,die der Berührungskante (6) entgegengesetzt ist, anliegen.
6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen (9) der zweiten Reihe in einem gewissen Abstand von der Kante der die Rippen tragenden Fläche, di._e der Berührungskante (.6) entgegengesetzt.ist, anliegen.
7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalhöhe (h) der Rippen (7) der ersten Reihe dieselbe Größenordnung aufweist wie die Minimalhöhe der Rippen (9) der zweiten Reihe.

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