DE2757523B2 - Dichtungen aus Elastomer für rotierende Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung aus Elastomer für rotierende Wellen mit mindestens zwei Reihen von bogenförmigen Rippen auf einer Fläche einer Dichtungslippe, die angrenzend an eine zur Berührung mit der Welle bestimmte Kante angeordnet ist, wobei die radiale Höhe der Rippenbögen mit zunehmender Entfernung von der Kante zunimmt.

Eine derartige Dichtung ist beispielsweise aus der GB-PS 13 82 281 bekannt. Bei dieser Dichtung verlaufen die beiden Rippenbogenreihen spiegelbildlich zu einer zwischen ihnen verlaufenden Symmetrieebene, in der sie auch ineinander übergehen, wobei die beiden Rippenbogenreihen zwischen sich im wesentlichen gleichgroße, elliptisch ausgebildete und zur abzudichtenden Welle hin offene kleine Kammern umschließen. Mit dieser Dichtung soll eine gute Abdichtung zwischen zwei mit unterschiedlichen Medien (öl bzw. Luft) gefüllten Bereichen, in denen unterschiedliche Drücke herrschen, erzielbar sein, wobei den vorerwähnten kleinen elliptischen Kammern die Aufgabe zukommt, der Ablagerung von aus dem Raum niedrigeren Druckes stammenden Staub- oder sonstigen Schmutzpartikeln zu dienen und zu verhindern, daß derartige Partikel in den Raum höheren Druckes gelangen. Dies ist jedoch allenfalls der Fall, so lang diese Dichtung neu ist und keine Verschleißerscheinungen zeigt, also verhältnismäßig kurze Zeit und zwar aus zweierlei Gründen. Zum einen füllen sich die verhältnismäßig kleinen elliptischen Kammern sehr rasch mit den aus dem Raum niedrigeren Druckes stammenden Partikeln und können so nicht verhindern, daß diese bzw. nachströmende Partikel weiter in den Raum höheren Druckes gelangen. Zum anderen hat die bei Dichtungen der in Rede stehenden Art unvermeidliche Abnutzung nicht nur zur Folge, daß die zur Berührung mit der Welle bestimmte Kante abgeschliffen wird, sondern auch, daß die bogenförmig verlaufenden Rippen der dieser Kante benachbarten Rippenbögen an- bzw. abgeschliffen werden, und dies wiederum mit der Folge, daß die daran anschließenden elliptischen Kammern auf »breiter Front« _oeöffnet werden, so daß dem Partikelstrom nur noch die zweite Rippenbogenreihe entgegensteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier

Abhilfe zu schaffen, d. h. eine Dichtung nach dem Oberbegriff des neuen Anspruchs 1 hinsichtlich ihrer Dichtwirkung und der Dauer ihrer Funktionsfähigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die eine der beiden Reihen aufeinanderfolgende Rippenbögen aufweist, deren Krümmungsinnenseite auf die Berührungskante der Lippe gerichtet ist und bis an diese Kante oder bis in deren Nähe reicht, und daß die andere der beiden Reihen aufeinanderfolgende, entgegengesetzt gekrümmte Rippenbögen aufweist, die zu den Rippenbögen der ersten Reihe in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Eine so ausgebildete Dichtung zeichnet sich durch hohe Funktionsfähigkeit und verglichen mit den bisher bekannten Dichtungen der eingangs beschriebenen Art durch relativ lange Lebensdauer aus, denn bei ihr ist der Raum zwischen den beiden Rippenbogenreihen relativ groß, da keine sein Fassungsvermögen schmälernde Zwischenwände, d. h. Verbindungsstege, zwischen den beiden Rippenbogenreihen vorhanden sind. Zudem hat ein — auch bei ihr unvermeidlicher — Abrieb an der zur Berührung mit der Welle bestimmten Kante nicht zur Folge, daß der Zwischenraum zwischen seinen beiden Rippenbogenreihen schon nach relativ kurzer Zeit in »breiter Front« offen gelegt und damit aus dem Raum höheren Druckes strömende Partikel zugänglich gemacht wird.

Die Rippenbögen der erfindungsgemäßen Dichtung 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, in denen die abzudichtende Welle sich in zwei entgegengesetzten Richtungen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten dreht.

Demzufolge hat man, welches auch immer die verwendete Ausführungsform ist, die Möglichkeit, Dichtungen zu schaffen, 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.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt jeweils in vergrößertem Maßstab

Fig. 1 ein Axialschnitt durch eine Dichtung bzw. Dichtungsring für rotierende Wellen gemäß Erfindung,

F i g. 2 eine abgewickelte Ansicht und

F i g. 3 bis 5 Teilschnitte nach den Linien HI-IlI, IV-IV und V-V in F i g. 2 von charakteristischen Elementen der Lippe einer Dichtung gemäß Erfindung.

Eine Dichtung aus Elastomer für rotierende Wellen weist an der Außenseite eine mit einem Stützteil 2 verbundene Manschette 1 und eine Lippe 3 auf, 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 abzudichtenden Bereiches I), entsprechende Rippen aufweist.

Die Rippen sind 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 gemeinsame Enden besitzen, die an dem Punkt 8, d. h. auf der Berührungskante 6 oder in deren Nähe, liegen und deren Krümmungsinnenseite auf der uerührungskante 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 jedoch nicht ausschließlich vorgesehen, und es könnte auch eine asymmetrische Form vorgesehen sein, wie dies in F i g. 2 bei Punkt 71 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 i ösung, die nur beispielsweise angegeben ist), es kann j. Joch auch ein asymmetrischer Versatz vorgesehen sein.

Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß diese Rippen im Querschnitt eine symmetrische Form aufweisen. In F i g. 5 ist bei Punkt 9i 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 kaiin, wie dies in den F i g. 3 bis 5 gezeigt ist, — und bei den Bögen 9 diese Höhe im Gegensatz dazu von dem Scheitel der Bögen bis zu ihren Basispunkten 10 zunimmt.

Das Maximum h der Höhe der Rippen 7 kann die Minimalhöhe 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 der Bögen 9 anordnen, wie dies bei Punkt Hi in Fig.2 strichpunktiert dargestellt ist

Die beiden Reihen von Bögen 7 und 9 können

to ineinander greifen, d. h. daß die ringförmigen Bereiche, die jeweils auf der Ringfläche 5 dieser Reihen eingenommen werden, gegeneinander verschachtelt liegen. Aber man könnte unter gewissen Bedingungen die beiden Reihen in Abstand voneinander anordnen.

ii 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 F i g. 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 F i g. 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 Bezeichnung auf jede ähnliche Form erstreckt.

Indem in beschriebener Weise verfahren wird, erhält

w 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

Jt doppeltes Hindernis entgegensetzt (es können auch mehr als zwei Reihen vorgesehen sein).

Es ist wahrscheinlich — aber, wie dem auch sein, 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 tx (Fig. 2) auftrifft, was jede Turbulenz begrenzt und ein

*i Zurückdrängen gegen den abzudichtenden Bereich I begünstigt.

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

in gewünschten Rippen entsprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Dichtung aus Elastomer für rotierende Wellen mit mindestens zwei Reihen von bogenförmigen Rippen auf einer Fläche einer Dichlungslippe, die angrenzend an eine zur Berührung mit der Welle bestimmte Kante angeordnet ist, wobei die radiale Höhe dieser Rippenbögen mit zunehmender Entfernung von dieser Kante zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Reihen aufeinanderfolgende Rippenbögen (7) aufweist, deren Krümmungsinnenseite auf die Berührungskante (6) der Lippe (3) gerichtet ist und bis an diese Kante oder bis in deren Nähe reicht, und daß die andere der beiden Reihen aufeinanderfolgende, entgegengesetzt gekrümmte Rippenbögen (9) aufweist, die zu den Rippenbögen der ersten Reihe in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbögen (7,9) eine asymmetrische Form besitzen.