DE3234430C2

DE3234430C2 - Radialwellendichtring mit einer federnd gegen die abgedichtete Welle gepreßten Dichtlippe aus einem gummielastischen Werkstoff

Info

Publication number: DE3234430C2
Application number: DE19823234430
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 6944 Hemsbach Ehrmann; Dieter Dipl.-Ing. 6086 Riedstadt Fuchs; Karl-Heinrich Dipl.-Ing. Dr. 6943 Birkenau Spies
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DE3234430A1

Abstract

Radialwellendichtring mit einer federnd gegen die abgedichtete Welle gepreßten Dichtlippe aus einem gummielastischen Werkstoff, die auf der der abgedichteten Flüssigkeit zugewandten Seite in eine Kegelfläche übergeht, der flächig ausgebildete Flüssigkeitsabweiser zugeordnet sind, die einen Abstand von der Dichtlippe haben sowie eine Anströmfläche, die sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Welle erstreckt und wobei die Flüssigkeitsabweiser auf der Innenseite durch eine schneidenartig ausgebildete Abstreifkante begrenzt sind, die gleichförmig in die Anströmfläche übergeht und die entgegen der Drehrichtung der Welle vorgeneigt oder vorgewölbt ist, wobei die Anströmkante durchgehend einen Abstand von der Welle aufweist. Das Verhältnis aus der axialen Erstreckung und den gegenseitigen Abständen benachbarter Abstreifkanten kann 4,0-50 betragen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einer federnd gegen die abgedichtete Welle gepreßten

υ Dichtlippe aus einem gummielastischen Werkstoff, die auf der der abgedichteten Flüssigkeit zugewandten Seile in eine Kegelfläche übergeht, der flächig ausgebildete Flüssigkeitsabweiser zugeordnet sind, die einen Abstand¹ von der Dichtlippe haben sowie eins Anströmfläche. die sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Welle erstreckt.

Ein Radialwellendichtring dieser Art ist aus DE-OS 19 16 214 bekannt. Die Flüssigkeitsabweiser sind flossenähnlich beweglich ausgebildet und liegen mit dem Innenumfang auf der Oberfläche der abgedichteten Welle auf. Sie haben einen Abstand voneinander und werden bei einer Drehbewegung von der Welle mitgenommen und in der Drehrichtung abgelenkt. Die Flossen dienen insofern als Schaber, und sie haben den Zweck, Fremdkörper und Flüssigkeiten von der Oberfläche der Welle abzustreifen und nach außen wegzuschleudern. Beispielsweise Schmieröl vermag aus diesem Grunde bei hohen Wellendrehzahlen die eigentliche Dichtungszone nicht mehr zu erreichen, und es kann in diesem außerordentlich iernperaiurempfindiiehen Bereich zum Auftreten einer Mangelschmierung kommen, die eine weitere Steigerung der freigesetzten Reibungswärme und einen vorzeitigen Ausfall des Dichtungselementes nach sich zieht. Radialwellendichtringe der angegebenen Art können aus diesem Grunde nicht zur Abdichtung schnell laufender Wellen herangezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialwellendichtring vorzuschlagen, der ein zuverlässiges Abdichtungsergebnis bei Wellendrehzahlen bis zu 9000 U/min gewährleistet, und bei dem Anbackungen aus festen Stoffen im Sicherheitsbereich der Dichtungszone nicht mehr auftreten. Die Sicherheitszone umfaßt dabei den Bereich der die Dichtlippe begrenzenden Kegelfläche des Radialwellendichtringes und einen entsprechend großen Ausschnitt aus der Oberfläche der abgedichteten Welle. Die erstgenannten Anbackungen können zu einer Beeinträchtigung der Flexibilität und Elastizität der Dichtlippe führen mit nachteiligen Auswirkungen auf den erzielten Abdichtungseffekt beim Auftreten von Weilenschwingungen.

Die letztgenannten AnbacicunEserscheinungen bewirken eine Aufweitung des Durchmessers der abgedichteten Welle sowie aufgrund der unregelmäßigen Verteilung eine reliefartige Zerklüftung der Oberfläche. Solche Anbackungserscheinungen können zu einem starken Verschleiß bzw, zu einer schnellen Zerstörung der Dichtlippe führen, wenn eineentsprechende^-axiale' Verlagerung In dem Bereich der Dichtungszöne eintritt. Zur Vermeidung derartiger Schwierigkelten wird erfindungsgemäß ein Radialwellendichtring der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüsslgkeltsabwclser auf der Innenseite durch eine schneidenartig ausgebildete Abstreifkante

begrenzt sind, die gleichförmig in die Anström fläche übergeht und die entgegen der Drehrichiung der Welle vorgeneigt oder vorgewölbt ist, wobei die Anströmflächen durchgehend einen Abstand von der Welle haben. Das Verhältnis aus der axialen Erstreckung und den gegenseitigen Abständen benachbarter Abstreifkanten kann 4,0 bis 50 betragen, in axialer Richtung hintereinanderliegende Unterbrechungen sind möglich.

Bei dem vorgeschlagenen Radialwellendichtring wird der auf der Oberfläche der abgedichteten Weile befindliche Ölfilm nicht in einer indifferenten Weise von dieser abgewischt, sondern bis auf einen geringen Restfilm definierter Stärke abgeschält. Der verbleibende Film gewährleistet bei höchsten We'.le-idrehzahlen eine zuverlässige Schmierung und Kühlung der eigentlichen üichtungszone. Er wird kontinuierlich erneuert durch i , ..uf der Oberfläche der Welle nachströmende Gi. EL· jptimaies Ergebnis wird bei Vorhandensein einer eingewölblen Anströmfläche erzielt.

Das Abschälen der äußersten Lr-⁷ - ρ des nachströmenden Ölfilmes wird durch <'ie aufeinanderfolgenden TAbstreifkanten der einzelne,. Flüssigkeitsabweiscr ibewirkt, die schneidenartig in den mit dpr Welle umlaufenden Ölfilm eindringen. Durch die Vielzahl der auf dem Umfang verteilten Flüssigkeitsabweiser ergibt sich je Umdrehung für die einzelnen Abstreifkanten nur ein winziges Volumen abzuschälenden Öles, was die Gewährleistung einer gleichbleibenden und geringen Dicke des verbleibenden Restfilmes begünstigt. Zugleich ist das jeweils abgeschälte Volumen ausreichend groü, !um eine intensive Durchwlrbelung mit dem an der Dichtkante umgelenkten restlichen Ölfilm und damit dessen spontane Abkühlung zu bewirken.

Sowohl im Bereich der Kegelfläche des Lippenringes als auch auf der CjrOäche der abgedichteten Welle ireten wahrscheinlich aus diesen Gründen auch nach längerem Gebrauch keinerlei Anbackungserscheinungen durch Feststoffe auf.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Abstreifkanten mit der Oberfläche und mit der Erstreckung der Welle einen spitzen Winkel einschließen. Die Anströmfläche der Flüssigkeüsabweiser ist in diesem Falle dreieckig begrenzt und das abzuschälende Öl wird im wesentlichen über die dem abgedichteten Medium zugewandte, der Welle am nächsten liegenden Spitze aufgenommen. Besonders gute Ergebnisse werden dann erziel', wenn die Abstreifkanten mit der Oberfläche und/oder mit der Erstreckung der Welle einen Winkel von 4 bis 28 einschließen

Die Abstreifkanten sollen sich der Oberfläche der abgedichteten Welle wenigstens an einem Punkt bis auf einen sehr geringen Wert nähern vorzugsweise bis auf einen Wert von 0,1 bis 0,4 mm. Sie dürfen die Welle keinesfalls berühren- und werden durch die auf der Oberfläche der Welle aufliegende Dichtlippe geführt Der ursprünglich eingestellte Abstand wird aus diesem Grunde auch beim Auftreten einer radialen Verlagerung der Welle sicher eingehalten.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Verhältnis der axialen Frslreckung üer Abstreifkanten und deren gegenseitigem Abstand 4.0 bis 6 beträgt. Insbesondere bei Wellendurchmessern zwischen 10 und 100 mm wurden bel· Einhaltung des genannten Bereiches ausgezeichnete Ergebhisse erzielt.

Die Flüssigkeitsabweiser können einen Abstand von der Kegelfläche des Radialwellendichtringes haben. Der Abstand darf nur sehr gering sein, und beispielsweise 0.1 bis 0,6 mm beiragen. Durch die Einhaltung eines solchen Abstandes wird eine Vergleichmäßigung des Strömungsbildes im gesamten Umfangsbereich bewirkt.

Die Flüssigkeitsabweiser können auch unmittelbar an der Kegel Hache anliegen, und in diesem Falle ergibt sich eine Intensivierung der Durchmischung zwischen den in axialer Richtung in aufeinanderfolgenden Stufen von der Welle abgelösten Bestandteilen des Ölfilmes. Insbesondere für eine schnelle Kühlung der zuletzt abge!öslen Bestandteile ist eine solch starke Durchmischung von ίο großem Vorteil

Es ist nicht unbedingt notwendig, die Flüssigkeitsabweiser unmittelbar aus der Kegelfläche des Radialwellendichtringes herauszuformen. Eine entsprechende Ausführung bietet große Vorteile bei der Herstellung, und bietet sich an, wenn präzise Kenntnisse über die erforderliche Detailausbildung vorliegen. In Abhängigkeit von der Viskosität unterschiedlicher Ölsorten und/oder Temperaturen können jedoch innerhalb des beanspruchten Bereiches Variationen notwendig werden, die es zweckmäßig erscheinen lassen, wenn die FlLssigkeitsahweiser Vorsprünge eines Halteringes sind, der mit der Dichtlippe des Radialwellendichtringes verknüpft ist. Die Einknüpfung kann beispielsweise in der F-: ;errille erfolgen. Zur Erzielung einer von der Drehrichtrng der abgedichteten Welle unabhängigen Wirksamkeit hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die Flüssigkeüsabweiser auf de^r Vorderseite und auf der Rückseite Anströmflächsn aufweisen. Bei einer solchen Ausführung wird bei Linksdrehung lediglich die Vorderseite der Flüssigkeitsabweiser beaufschlagt, bei einer Rechtsdrehung hingegen nur die RückseK... Jede dieser beiden Seiten ist entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches ausgebildet und der Oberfläche der abgedichteten Welle zugeordnet. Die Kegelfläche des Radialwellendichtringes kann im Bereich des Aüßenurrifanees in eine Zyiiriderfiäche übergehen, wodurch eine axiale Rückförderung der abgeschälten Öibesiandteile in den abgedichteten Raum begünstigt wird. Eine besonders leichte Aufnahme dieser abgeschälten Bestandteile über die Anströmflächen ergibt 4<» sich, wenn diese im Bereich des Innenunifanges annähernd parallel zur Oberfläche der abgedichteten 'VeIIe vorgewölbt sind

Jie Flüssigkeitsabweiser können auch in axialer Richtung mehrfach hintereinanderliegend angeordnet sein ■*"> und dabei gegebenenfalls einen Abstand voneinander haben In den Zwischenzonen kann sich in diesem Falle eine Querströmung in Lmfangsrichtung ausbilden, die zu einer Vergleichmäßigung des Strömungsbildes, bezogen auf den Gesamtumfang, beiträgt.

'·" üer Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnung näher erläutert
hi /eigt

F ig 1 einen Radialwellendichtring der vorgeschlage-'· pen Art in halbgeschnitten^r Darstellung.

I ig 2 cen Radlalwellendichtring gemäß Fig. I in der Vorderansicht

Fig 3 eine Ausfüllung ahnlich Fig I. wobei jedoch die Flüssigkeitsabweiser Vorsprünge eines Halteringes hf sind, der mit der Dichtlippe des Radialwellendichtringes verknüpft ist

Der Rddulvtelleniiicniring gemäß Fig. ί besteht aus einem Vcrsieifungsrlng aus Stahlblech, der ein winkelförmiges Profil aufweist und im dessen Innenumfang der Lippenring 2 aus einem elastomere!! Werkstoff durch Anvulkanlstereii befestigt Ist. Der Lippenring 2 weist eine Dichtlippe 4 auf, die durch zwei sich gegenseitig durchschneidende Kcgdilächen gebildet wird.

Die Dichtlippe Ist scharfkantig ausgebildet und liegt durch die Kraft einer in der Nut artgeordneten Rlngwendelfeder 5 mit einer elastischen Vorspannung auf der Oberfläche der abgedichteten Weife 3 auf.

Die dem abzudichtenden Medium zugewandte KegelflSche 6 des Lippenringes geht Im Bereich des AuOeiiumfanges In eine zylindrisch ausgebildete Flüche Ober. Zwischen diesem Bereich und der Kcgelfl^he sind gleichförmig auf dem Umfang verteilte Flüssigkeitsabweiser 7 angeordnet, die ITScMg ausgebildet sind, und die elnsiükkig aus dem Werkstoff des Lippenringes heraüsgeformt Sinti.

Fig.2 dient der Verdeutlichung der Ausbildung der Flüssigkeitsabweiser 6. Diese sind auf der Innenseite durch schneidenartig ausgebildete Abstreifkanten S

begrenzt, die gleichförmig in die Anströmfläche f übergehen und die entgegen der Drehrichtung der Welle vorgewölbt sind. Die Flüsslgkeltsabwciser haben durchgehend einen Abstand von der Welle, lirtd das Verhältnis aus der axialen Erstrcckung und dem gegenseitigen Absland benachbarter Abstreifkanten betrügt etwa 4,6.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind die'Fiüssjgkeilsabweiser nicht unmittelbar aus dem Werkstoff des LIppenringcs heraüsgeformt. sondern Bestandteil des aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehenden, llalte-'ringes 10. Dieser ist in der Hcderrille des Lippenringes verankert. Uiid er wctsi durch den Innchümfang 2 Reihen In axialer Richtung hfnlereinariderlicgendcr Flüsslgkeitsabweiscr 11/12 auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

32 Patentansprüche:

1. Radtalwellendichtring mit einer federnd gegen die abgedichtete Welle gepreßten Dichilippe aus einem gummielastischen Werkstoff, die auf der der abgedichteten Flüssigkeit zugewandten Seite in eine Kugelfläche übergeht, der flächig ausgebildete Flüssigkeilsabweiser zugeordnet sind, die einen Abstand von der Dichtlippe haben sowie eine Anströmfläche, die sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Welle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabweiser (7) auf der Innenseite durch eine sGhneidenartig ausgebildete Abstreifkante (8) begrenzt sind, die gleichförmig In die Anströmfläche (9) übergeht und die entgegen der Drehrichtung der Welle (3) vorgeneigt oder vorgewölbt isi, wobei die Anströmkante (8) durchgehend einen Abstand von der Welle

j (3) aufweist.

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2. Radislwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet*, daß das Verhältnis aus der axialen Erstreckung Uiid den gegenseitigen Abständen benachbarter Abstreifkanten (8) 4,0 bis 50 beträgt.

3. Radialwellendichtring nach Anspruch I bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkanten (8) mit der Oberfläche und/oder der Erstreckung der Welle (3) einen spitzen Winkel einschließen.

4. Radialwellendichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel einen Bereich von 4,0 bis 28° umfaßt.

5. Radialwellendichlring nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand zwischen der Abstreifkante (8) und der Oberfläche der Welle O.i bis 0,4 mm bet.ägt.

6. Radialwellendichtring n?d Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus der axialen Erstreckung der Abstreifkanten und dem gegenseitigen Abstand 4,0 bis 6 beträgt.

7. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabweiser (7) einen Abstand von der Kegelfläche des Radialweüendichtringes haben.

8. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabweiser (7) unmittelbar an der Kegelfläche des Radlaiwellendichtringes anliegen.

9. Radialwellendichtring nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabweiser (7) Vorsprünge eines Halteringes (10) sind, der mit der Dichtiippe (4) des Radialwellendichtringes verknüpft ist.

10. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsabweiser (7) aus der Kegelfläche des Radialwellen dichtringes herausgeformt sind.

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dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelfl^a.che (6) des Radialwellendichtringes im Bereich des Außenumfanges in eine Zylinderfläche übergeht.

12. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeltssbweiser auf der Vorder- und auf der Rückseite Anströmflächen (9) und Abstreifkanten (8) aufweisen.

13. Radlalweilendichtrlng nach Anspruch I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstromflächen Im Bereich des Innenumfanges annähernd parallel zur ümfangsrlchturig der Weiie geneigt öder vorgewölbt sind.

14. Radialwellendichtring nach Anspruch I bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung mehrere Flüssigkeitsabweiser (II, 12) hintereinanderliegend angeordnet sind.

15. Radialwellendichtiing nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die axial hintereinander angeordneten FlQssigkeitsabweiser (II, 12) einen Abstand voneinander haben.