DE2843198C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung mit zwei Ringelementen, von denen eines sich mit einer Einrichtung oder einer Welle dreht und das andere stationär bleibt, wo­ bei das erste Element einen axial verlaufenden Vorsprung oder Rand und das andere eine Aussparung zur Aufnahme des Randes aufweist.

Aus US-PS 40 22 479 ist eine Dichtungsvorrichtung der vor­ stehend genannten Art bekannt. Diese Dichtungsvorrichtung hat Ringform und verfolgt den Zweck, die Bewegung des Schmier­ mittels zu stoppen, das aus den Wälzlagern in Richtung der Außenseite des Gehäuses auszutreten versucht. Auch wird ein Eindringen von Fremdkörpern in den Wälzbewegungsbereich und in dem Schmiermittel im Innern des Gehäuses hierbei ver­ hindert. Die beiden Ringteile bestehen vorzugsweise aus Me­ tall. Hierbei trägt das fest mit dem Gehäuse verbundene Ringteil eine Dichtung in Form einer Labyrinthdichtung, die mit der Welle zusammenarbeitet und verhindert, daß Schmier­ mittel längs der Welle aus dem Gehäuse nach außen dringt. Zwischen den beiden Ringteilen ist eine Verbindung vorge­ sehen, die eine Ringaussparung im ersten Ringteil, die sich in Axialrichtung zur Außenseite des Gehäuses öffnet, und einen Ringrand bzw. Ringflansch umfaßt, der an dem Ringteil außen vorgesehen ist und der derart ausgelegt ist, daß er in das Innere der Ringaussparung des ersten Ringteils paßt. Im ersten Ringteil der Dichtung ist eine Öffnung vorgesehen, die mit der Aussparung in Verbindung steht. Der Ringflansch des zweiten Ringteils weist Einkerbungen auf, die dort einge­ schnitten sind. Bei dieser Dichtungsvorrichtung werden Fremd­ körper, die in die von der Aussparung und dem Flansch ge­ bildete Verbindung eindringen, über die im Ringflansch aus­ gebildeten Einkerbungen in Richtung zu der Öffnung abgezogen, über die sie zur Umgebung oder zu dem das Gehäuse umgebenden Raum abgegeben werden. Somit ist hier nur eine Ablauföffnung im Grund der Dichtung vorgesehen, die sich zur Außenseite des Gehäuses oder zur Umgebung hin öffnet. Das Sammeln und Aus­ tragen von Fremdstoffen erfolgt hier auf der Basis der Schwer­ kraft und des Grenzschichteffekts, der auf der Drehbewegung der Dichtung beruht, so daß sich bei niedrigen Drehzahlen und in Ruhe keine Fremdstoffe austragen lassen. Auch ist diese bekannte Dichtungsvorrichtung ungeeignet für statische oder dynamische Wellenbelastungen, da hierdurch die Einkerbungen der Labyrinthdichtung beschädigt würden. Im wesentlichen zielt die bekannte Dichtungsvorrichtung darauf ab, eine leicht ma­ schinelle Bearbeitung bei einfacher Montage und Demontage zu ermöglichen.

In US-PS 36 63 023 ist eine Dichtungsverbindung mit zwei kon­ zentrischen Ringteilen beschrieben, zwischen denen ein Spalt mit Zickzackform vorgesehen ist, um das Eindringen von Fremd­ stoffen zu verhindern. Die Öffnungen sind im Bereich dieses zickzackförmigen Verlaufs des Zwischenraums vorgesehen, um trotz allem eingedrungene Fremdstoffe wegbringen zu können. Die hierbei vorgesehenen Ringteile sind derart ausgelegt, daß zu­ erst ein erster Ring hergestellt wird und dann wird ein zweiter Ring auf oder in den ersten Ring eingegossen. Ohne eine Zerstörung lassen sich daher die beiden Ringteile nicht voneinander lösen. Eine Abführung von Fremdstoffen läßt sich hierbei lediglich auf der Basis der Zentrifugalkraft erzielen. Hierzu bedarf es aber noch weiterer zusätzlicher Einrichtungen, die gesondert zu der eigentlichen Dichtungseinrichtung vorge­ sehen sein müssen. Wenn lediglich eine Abführung nach außen aufgrund der Zentrifugalkraft möglich ist, so lassen sich bei geringer Drehzahl und auch im Stillstand keine Fremdstoffe abführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvor­ richtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die in wirk­ samer Weise das Eintreten von Fremdstoffen oder Fremdfluiden aus der Umgebung verhindert und die insbesondere bei niedriger Drehzahl äußerst effektiv ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Dichtungsvor­ richtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung ist wenigstens eine Nut auf dem Rand, der Aussparung gegenüberliegend, vorge­ sehen, die in dem komplementären Ringteil ausgebildet ist. Die dem Innern der Aussparung zugewandte Wand weist ebenfalls we­ nigstens eine Nut auf und diese Nuten arbeiten derart zusam­ men, daß im Zusammenwirken erreicht wird, daß ein Eindringen von Fremdstoffen verhindert wird, selbst wenn sich die Ring­ teile relativ zueinander drehen. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung wird ein Weg in Umfangsrichtung gebil­ det, über dem die Fremdstoffe selbst dann ausgetragen werden, wenn sich die Ringteile nicht relativ zueinander drehen. Daher ist die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung auch bei niede­ ren Drehzahlen sehr wirksam. Somit wird mit der erfindungsge­ mäßen Dichtungsvorrichtung selbst bei niedrigen Drehzahlen eine zuverlässige Abfuhr von möglicherweise eingedrungenen Fremdstoffen erzielt, so daß weder das vorhandene Schmiermittel verunreinigt noch die zusammenarbeitenden Dichtflächen be­ schädigt werden. Insbesondere ist eine solche Dichtungsvor­ richtung nach der Erfindung für eine dynamische Dichtung be­ stimmt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Dichtungs­ vorrichtung in ihrem Betriebszustand auf einer drehbaren Welle,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Dichtungsvor­ richtung nach Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Dichtungsvorrichtung längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Ausschnittsansicht eines Teils der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Dichtungs­ vorrichtung, und

Fig. 5 eine vergrößerte auseinandergezogene Schnitt­ darstellung des in Fig. 4 gezeigten Teils der Dichtungsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 erstreckt sich eine drehbare Welle 11 zumindest teilweise in einem Gehäuse, das schematisch durch strichpunk­ tierte Linien 12 dargestellt ist. Ein Wälzlager 13 dient als Drehlager für die Welle 11. Das Wälzlager 13 kann in üblicher Weise als Radiallager oder Schräglager ausgelegt sein und hat zwischen einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring mehrere Kugeln 14. Der innere Laufring des Lagers 13 sitzt auf einem durchmesserverminderten Abschnitt 23 der Welle 11 und liegt an einer Begrenzungsschulter des Abschnitts 23 an. Das Wälzlager 13 ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und wird durch Schmiermittel geschmiert. Die Dichtungsvor­ richtung verhindert, daß Schmiermittel aus dem Gehäuse 12 sowie dem Wälzlager 13 austritt und daß äußere Fremdstoffe in das Wälzlager 13 sowie das Gehäuse 12 eintreten.

Die Dichtungsvorrichtung weist zwei komplementäre Ringele­ mente, nämlich ein erstes oder äußeres Ringelement 16 und ein weiteres inneres Ringelement 15 auf. Die Ringelemente 15, 16 sind so ausgebildet, daß sie zusammenpassen und den durchmesserverminderten Abschnitt 23 der Welle 11 umgeben.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 hat das Ringelement 15 erste sowie zweite Stirnseiten 17 sowie 18, die entsprechend nach außen und in das Gehäuseinnere weisen. Das Ringelement 15 hat in seinem äußeren Umfang und an die Stirnseite 18 angrenzend eine ringförmige Radialnut 19. Diese nimmt eine Dichtungs­ einrichtung 20 in Form eines O-Ringes auf. Das Ringelement 15 ist während des Betriebes stationär und zweckmäßigerweise abnehmbar am Gehäuse 12 angebracht, beispielsweise durch ei­ nen Keilsitz. Das Ringelement 15 hat an die Stirnseite 18 angrenzend an seinem inneren Umfang drei ringförmige Radial­ nuten 22. Am Innenumfang des Ringelements 15 ist auch eine Axialnut 24 (Fig. 1 und 2) vorgesehen, die mit den Radial­ nuten 22 verbunden ist. Zweckmäßigerweise ist die Axial­ nut 24 während des Betriebes an der Unterseite des Ringele­ ments 15 angeordnet. Die Axialnut 24 ist bezüglich ihrer Tie­ fe abgeschrägt, und die Tiefe nimmt in einer von dem Gehäuse 12 nach außen weisenden Richtung ab. Die Radialnuten 22 sind bezüglich ihrer Tiefe ebenfalls abgeschrägt und so wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt geformt, indem sie radiale Seitenwände oder Schultern axial auswärts vom Gehäuse 12 und zu den radialen Schultern führende geneigte bzw. abgeschrägte Oberflächen haben. Die Nuten 24, 22 arbeiten zusammen, um zu verhindern, daß das Schmiermittel längs des Wellen-Abschnitts 23 axial nach außen fließen. Jegliches Schmiermittel, das längs des sich in dem Ringelement 15 drehenden Wellen-Ab­ schnitts 23 auszutreten versucht, wird gegen die sowie längs der radialen Schultern der Radialnuten 22 zu der Axialnut 24 geleitet, die das Schmiermittel einfängt und es in das Gehäu­ se 12 zurückleitet. In der Stirnseite 17 des Ringelements 15 ist eine ringförmige, axial verlaufende Aussparung 25 vor­ gesehen. Eine Öffnung oder Bohrung 37 gem. Fig. 2 und 3 verläuft radial im Ringelement 15, um eine Verbindung zwischen der Aussparung 25 und dem äußeren Umfang des Ringelements 15 herzustellen. Das erste Ringelement 16 hat einen Hauptkörper und einen durchmesserreduzierten, versetzten, ringförmigen Rand 32 an seinem inneren Ende. Dieser Rand 32 wird von der Aussparung 25 des Ringelements 15 aufgenommen. Die Gesamtgröße des Randes 32 ist etwas kleiner als diejenige der Aussparung 25, um zwischen den Teilen ein Spiel von etwa 0,127-0,381 mm zu erhalten. Das erste Ringelement 16 dreht sich während des Betriebes mit der Welle 11 und hat eine Ringnut 30 am Innen­ umfang seines Hauptkörpers. Diese Ringnut 30 nimmt eine Dich­ tungseinrichtung 31 in Form eines O-Rings (Fig. 2 und 4) auf, der in Reibungseingriff mit dem Abschnitt 23 der Welle 11 ist, um das Ringelement 16 rotationsmäßig mit der Welle 11 zu ver­ binden und eine axiale Verlagerung des Ringelements 16 zu verhindern. Gegebenenfalls kann das Ringelement 16 mit der Welle 11 verkeilt werden. Der Hauptkörper des Ringelements 16 hat radiale Innenseiten 33 sowie 34, die an der Stirnseite 17 des Ringelements 15 eng angrenzend anliegen, wenn die Ring­ elemente 15, 16 zusammengebaut sind. Der Rand 32 des Ring­ elements 16 hat zwei radiale, durchgehende Nuten 35 an seiner Außenfläche sowie zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen 36 (Fig. 2 und 3), die jeweils die Ringnuten 35 verbinden. Die umfangsmäßig äußere Wandung 40 der Aussparung 25 in dem Ringelement 15 ist mit Nuten 41, 42, wie ringförmigen Radial­ nuten, versehen, wobei die Nut 42 eine etwas geringere Tiefe als die Nut 41 hat. Die Nuten 41, 42 sind insoweit unregel­ mäßig, als sie jeweils nicht radiale, parallele Seitenwan­ dungen und eine rechtwinklige Bodenwandung haben, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die axiale Breite einer jeden Nut 41, 42 ist kleiner als jene der Nuten 35 des Ring­ elements 16. Die Öffnung 37 ist strömungsmäßig mit den Nuten 41, 42 verbunden. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sind in zusammengebautem Zustand der Ringelemente 15, 16 die Nuten 41, 42 so angeordnet, daß sie der der Stirnseite 18 am näch­ sten liegenden, axial inneren Nut bzw. Radialnut 35 etwa radial gegenüberliegen.

Während des Betriebes erfolgen eine Drehung der Welle 11 und dementsprechend eine relative Drehbewegung zwischen den Ring­ elementen 15, 16. Es ergibt sich jedoch kein Reibungskontakt zwischen den Ringelementen 15 sowie 16, und die Dichtungs­ einrichtungen 31 sowie 32 sind, obwohl sie als zusätzliche Dichtungen arbeiten, keinem Reibungseinfluß unterworfen, so daß sie nicht übermäßig abnutzen. Jegliche Schmiermittel­ bewegung von dem Gehäuse 12 und dem Wälzlager 13 längs dem Abschnitt 23 der Welle 11 wird in der beschriebenen Weise durch die Nuten 22, 24 begrenzt. Umgekehrt wird jegliche Neigung von äußeren Fremdstoffen unterdrückt, die Dichtungsvorrich­ tung zu durchlaufen und in das Gehäuse 12 sowie das Wälz­ lager 13 einzutreten. Im einzelnen werden solche Fremdstoffe von den Nuten 41, 42 gesammelt. Die Vertiefungen 36 unter­ stützen die Zentrifugalkräfte beim Verlagern der Fremdstoffe zu den Nuten 41 sowie 42, von wo die Fremdstoffe durch die Öffnung 37 nach außen gelangen können. Insbesondere bei klei­ nen Drehzahlen ist es erwünscht, die Öffnung 37 gemäß der Darstellung an der Unterseite der Dichtungsvorrichtung an­ zuordnen, um die Fremdstoffe durch Schwerkraft ableiten zu können. Die Öffnung 37 kann jedoch auch an irgendeiner an­ deren Stelle in Bezug auf die Axialnut 24 und die Position der Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise so, wie es durch das Bezugszeichen 37′ in Fig. 2 dargestellt ist.

Auch kann statt einer dargestellten einzelnen Öffnung eine Mehrzahl von an verschiedenen Positionen befindlichen Öffnun­ gen 37 angewendet werden.

Die Dichtungsvorrichtung mit den Ringelementen 15, 16 arbei­ tet somit als eine Doppeldichtung, die das Eintreten von Fremdstoffen und das Austreten von Schmiermittel verhindert.

Claims (10)

1. Dichtungsvorrichtung mit zwei Ringelementen, von denen eines sich mit einer Einrichtung oder einer Welle dreht und das andere stationär bleibt, wobei das erste Ele­ ment einen axial verlaufenden Vorsprung oder Rand und das andere eine Aussparung zur Aufnahme des Randes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (25) wenigstens eine Nut (41, 42) von dem Rand (32) radial nach außen aufweist, daß wenigstens eine Nut (35) auf dem Rand (32), der Aussparung (25) gegenüberliegend, angeordnet ist, und daß eine Öffnung (37, 37′) sich von dem anderen Ringelement (15) nach außen bis zu der Nut (41, 42) derart erstreckt, daß der Axialdurchgang des Fluides in den Elementen (15, 16) begrenzt ist und das Fluid durch die Öffnungen (37, 37′) abgebbar ist.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparung (25) des anderen Elements (15) mehrere durchgehende Ringnuten (41, 42) aufweist, die radial am Äußeren des Randes angeordnet sind.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) (35) als durchgehende Radial­ nuten ausgebildet und angrenzend an die Nuten (41, 42) ange­ ordnet sind.

4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine Aussparung oder Vertiefung, vorzugsweise zwei Aussparungen oder Vertiefungen (36) dia­ metral einander gegenüberliegend angeordnet in der Außen­ fläche des Randes (32) zur Verbindung mit den Radialnuten (35) vorgesehen sind.

5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (35) in der Wand des Randes (32) wenigstens teilweise die Nuten (41, 42) in der Aussparung (25) überdecken.

6. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nuten (41, 42) der Aussparung (25) eine unterschiedliche Tiefe haben.

7. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (41, 42) in der Oberfläche der Aussparung (25) zur Achse des anderen Ringelements (15) ge­ neigte Seitenwände hat.

8. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehlager sich das eine Ringelement relativ zum anderen dreht und die Öffnung (37, 37′) mit der wenigstens einen Nut (41, 42) derart zusammenarbeitet, daß der Fluiddurchgang in axialer Richtung zwischen den Ringelementen (15, 16) begrenzt ist.

9. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungseinrichtungen (20, 31) auf der Außenfläche des zweiten Ringelements (15) und auf der Innenfläche des ersten Ringelements (16) vorgesehen sind, und daß die Dichtungseinrichtungen die Ringelemente (15, 16) re­ lativ zueinander positionieren und daß die so zusammenarbei­ tenden Ringelemente an einer Seite gegen ein Wälzlager (13) anliegen.

10. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnungen oder Löcher (37, 37′) in dem zweiten Ringelement (15) zum Auslei­ ten und Lösen von Stoffen oder Fluiden vorgesehen sind.