DE2757523C3 - - Google Patents
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- DE2757523C3 DE2757523C3 DE19772757523 DE2757523A DE2757523C3 DE 2757523 C3 DE2757523 C3 DE 2757523C3 DE 19772757523 DE19772757523 DE 19772757523 DE 2757523 A DE2757523 A DE 2757523A DE 2757523 C3 DE2757523 C3 DE 2757523C3
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3244—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
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 i'sispielsweise 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 Drück* 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 ar,- bzw. abgeschliffen werden, und dies wiederum mit der Folge, daß die daran anschließenden
elliptischen Kammern auf »breiter Front« geöffnet werden, so daß dem Partikelstrom nur noch die zweite
Rippenbogenreihe entgegensteht.
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 Berührutigskante
ι" 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 Rippenbögtn 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
F i g. 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 IH-HI, 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 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 jedoch nicht ausschließlich vorgesehen, und
es könnte 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), 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 F i g. 5 ist bei Punkt 9| 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
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 Rjngfläche 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
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.
is 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 t-ösung). Eine andere Möglichkeit besteht
darin, die Rippen 9 selbst in diesem Bezieh 12 (m—n in
Fig.2), wo sie sich den Rippen 7 nähein, mit einer
wesentlich größeren Höhe als diese Rippen 7 auszubilden (eine nicht dargestellte Lösung).
als ausscLiiießliche Bezeichnung betrachtet werden soll,
und daß sich die Bezeichnung auf jede ähnliche Form erstreckt
man also eine Einheit, die unter Sichersteifung 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 — 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 « (Fig.2) auftrifft, was jede Turbulenz begrenzt und ein
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 gewünschten Rippen entsprechen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. 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 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.
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