DE3528961A1 - Beidseitig mit dichtringen versehene raeume mit druckausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf beidseitig mit Dichtringen versehene Räume insbesondere Lage­ rungen mit Druckausgleich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ausführungen der genannten Art sind schon seit langem in großer Zahl bekannt und in Benutzung. Die Dichtringe sind dabei ungleich angeordnet, d. h. beide Dichtlippen sind entweder vom Lagerin­ neren weg oder zum Lagerinneren hin gerichtet. Bei vom Lagerinneren weggerichteten Dichtringen wird bei einem Druckanstieg in der Lagerung ein Druck­ ausgleich erfolgen, denn die Dichtlippen können kurzfristig abheben. In diesem Fall ergeben sich keine Probleme. Wenn hingegen bei der gleichen Dichtungsanordnung der Druck in der Lagerung abfällt, werden die Dichtlippen nicht abheben, sondern im Gegenteil sogar fester auf die Lauf­ fläche gepreßt. Dadurch ergibt sich ein erhöhtes Dichtungsreibmoment. Die genannten Druckdifferen­ zen treten in der Praxis häufig auf, und zwar insbesondere bei Temperaturänderungen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung beidseitig mit Dichtringen versehene Räume aufzuzeigen, bei denen bei Druckänderung trotz Verwendung einfachster Mittel sichergestellt ist, daß es nicht zu dem obengenannten, erhöhten Dichtungsreibmoment kommt und immer ein Druckausgleich stattfinden kann.

Die Erfindung ist im kennzeichnenden Teil des An­ spruch 1 angegeben. Die Ansprüche 2 bis 7 enthal­ ten spezielle Ausgestaltungen.

Durch die Anordnung der Dichtringe auf beiden Seiten der Lagerung, die auch nur aus einem mit Dichtringen versehenen Wälzlager bestehen kann, wird sichergestellt, daß immer eine Dichtlippe so gerichtet ist, daß bei Druckdifferenzen ein kurz­ fristiges Abheben der Dichtlippe eintritt. Erfor­ derlich ist dazu nur eine bestimmte Anordnung der Dichtringe bzw. Dichtlippen. Weitere Maßnahmen sind nicht nötig.

Bei Radialdichtungen liegen die schrägen Dicht­ lippen an den Gegenlaufflächen an, die meist aus einem zylindrischen Abschnitt bestehen. Um hier die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, ist es nur erforderlich, daß die elastischen Dichtlippen zumindest im Anlagebereich in die gleiche Richtung weisen. Unabhängig von den sich veränderten Druck­ verhältnissen wird hier immer eine Dichtlippe abheben können. Bei diesen Dichtungen ist im übrigen eine Ölförderung von der einen Seite der Lagerung zur anderen Seite durch die Lagerung möglich. Zusätzlich erforderlich ist dazu nur, daß der Winkel α zwischen der Dichtlippe und der Welle auf der einen Seite kleiner ist als der Winkel β auf der anderen Seite der Dichtlippe. Auch ohne Abheben der Dichtlippen erfolgt hier bereits ein Öldurchtritt von der Seite des klei­ neren Winkels zum größeren hin.

Es gibt auch Dichtringe, bei denen die radial ge­ richteten Dichtlippen etwa axial oder axial an den Gegenlaufflächen anliegen. Auch hier ist es nur erforder­ lich, daß die Anlage jeweils in der gleichen Richtung der Dichtlippe erfolgt. Dies bedeutet, daß beide Dichtlippen entweder auf ihrer linken oder auf ihrer rechten Seite an einer Stirnseite der Gegenlauffläche anliegen. Letztere sind üblicherweise Teil einer Nut, wobei die eine Dicht­ lippe an der einen Stirnfläche der einen Nut anliegt, wäh­ rend die andere die zweite Stirnfläche der anderen Nut be­ rührt. Damit bei Verwendung gleicher Dichtringe auf beiden Seiten der Räume eine funktionsmäßig gute Anlage an den Stirnflächen sichergestellt ist, besitzen die Dichtlippen in beiden Richtungen etwa axial gerichtete Ansätze, wobei sich eine im Querschnitt etwa T-förmige Gestalt ergibt. Damit kann über den elastischen radial gerichteten Schenkel eine Anpassung an die jeweilige Position der Stirnflächen der Nuten erfolgen. Dies ermöglicht die Verwendung gleicher Dichtringe auf beiden Seiten der Lagerung.

Bei einer weiteren Variante von Dichtringen sind symmetri­ sche Doppeldichtlippen vorgesehen, die z. B. einen V-förmi­ gen Querschnitt besitzen. Wenn diese Dichtringe zylindri­ schen Gegenlaufflächen gegenüberstehen, ist es erforder­ lich, daß die Dichtlippe, die jeweils in die gleiche Richtung zeigt, einer Nut gegenübersteht, während die andere Dichtlippe an der Gegenlauffläche anliegt. Diese Dichtungen besitzen eine erhöhte Dichtwirkung. Außerdem kann auf beiden Seiten der Räume der gleiche Dichtring verwendet werden.

Bei Dichtungen, bei denen die Dichtringe mit je zwei Dichtlippen versehen sind, von denen die eine schräg und die andere radial angeordnet ist, ist es zur Verwirk­ lichung des Erfindungsgedankens erforderlich, daß auf der einen Seite die schräg angeordnete Dichtlippe anliegt, während die radial angeordnete Dichtlippe der Gegenlauf­ fläche mit Spalt gegenübersteht und auf der anderen Seite der Lagerung die Verhältnisse umgekehrt sind, d. h. die schräg angeordnete Dichtlippe ist mit Spalt und die radial angeordnete Dichtlippe ist ohne Spalt angeordnet. Diese Ausführungen besitzen den zusätzlichen Vorteil, daß ihre Dichtwirkung vergrößert ist.

All diese Ausführungen haben gegenüber den Konstruk­ tionen, bei denen zum Druckausgleich Löcher oder Laby­ rinthe in den Dichtungen vorgesehen sind, den Vorteil, daß in allen Betriebszuständen ein Druckausgleich statt­ findet, ohne daß ständige Öffnungen vorgesehen sein müssen. Bei solchen oder ähnlichen Ausführungen können die Entlüftungsöffnungen durch Verschmutzung und Fett­ rückstände auch verstopfen. Diese Gefahr besteht bei den erfindungsgemäßen Lösungen nicht, denn zwischen den Dichtlippen und den Gegenlaufflächen besteht immer eine Relativbewegung, die eine feste Verbindung verhindert. Es handelt sich um Ausführungen mit einer bevorzugten Ventilwirkung.

Es gibt Anwendungsfälle z. B., in ölgeschmierten Ge­ trieben, bei denen einseitig hinter der beidseitig abgedichteten Lagerung ein weiteres Dichtelement mit Öl versorgt werden muß. Mit den bisherigen Dichtungsanordnungen war es nicht möglich, eine ausreichende Versorgung zu erreichen, denn eine gezielte Ölförderung durch das Lager war nicht möglich. Durch die hier aufgezeigte orientierte Dichtlippenanordnung entstehen für das weitere Dichtelement keine Probleme mehr. Die Dichtlippen fördern nämlich insbesondere während der durch Druckänderung hervorgerufenen kurzen Abhebphase der Dichtlippen von der Gegenlauffläche geringe Mengen Öl, das bei gleich gerichteten Dichtlippen gezielt von Getrieberaum durch das Lager zum weiteren Dichtelement transportiert wird. Dabei besitzen die Dichtringe auch eine Filterfunktion, denn der Durchtritt von Schmutzpartikeln wird verhindert. Letzteres ist insbesondere für die Lebensdauer der Lager von Bedeutung, die bekann­ termaßen mit möglichst reinem Schmiermittel ver­ sorgt werden müssen.

In der DE-PS 21 61 845 sind zwar auch Dichtringe auf den beiden Seiten eines Wälzlagers mit gleich gerichteten Dichtlippen befestigt. Hier erfolgt aber diese Anordnung, um auf der einen Seite immer einen Spalt zwischen der Dichtlippe und der Gegen­ fläche zu erzeugen.Dies wird durch einen axialen Ansatz an den Dichtlippen bewirkt. Aus diesem Grund handelt es sich hier um eine grundsätzlich andere Ausführung. Der Druckausgleich findet nämlich immer über die letztgenannten, lediglich als Abdeckscheibe verwendeten Dichtring statt.

Solche Ausführungen haben im übrigen noch den Nachteil, daß infolge der Fliehkräfte speziell bei drehenden Außen­ ringen die Gefahr besteht, daß Schmiermittel durch diese Öffnungen austritt.

Die Erfindung wird anhand von vier Beispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Kugel­ lager mit Dichtringen, deren Dichtlippen schräg angeordnet sind,

Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Kugel­ lager mit Dichtringen, deren Dichtlippen radial angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Kugel­ lager mit zweilippigen Dichtringen, deren Dichtlippen symmetrisch angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Kugel­ lager mit zweilippigen Dichtringen, deren Dichtlippen asymmetrisch angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 besteht das Kugellager aus einem Außenring 1 einem Innenring 2, dem Käfig 3 mit den Kugeln 4 und den beiden Dichtringen 5 und 6. Letztere sind am Außenring 1 befestigt und besitzen zum Innenring 2 hin gerichtet Abschnitte 5′ und 6′ aus elastischen Material, die an der Mantelfläche 2′ des Innenrings 2 mit ihren schräg ange­ ordneten Dichtlippen 5′′ und 6′′ anliegen.

Die Schräglage der Dichtlippen 5′′ und 6′′ ist, um das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen, gleich. Mit offensichtlich einfachsten Mitteln erfolgt hier bei beliebiger Druckänderung im oder außer­ halb des Lagers ein Druckausgleich. Steigt nämlich z. B. im Lagerraum 7 der Druck an, was beim Ein­ schalten von kalten Maschinen wegen des Tempara­ tursanstiegs üblicherweise eintritt, dann wird sich am rechten Dichtring 6 die Dichtlippe 6′′ kurzfristig leicht abheben, wodurch sich der Druck im Lagerraum 7 abbauen kann. Die unerwünschte zusätzliche Belastung der linken Dichtlippe 5′′, die ein erhöhtes Dichtungsreibmoment bewirkt, wird dadurch vermieden. Fällt hingegen der Druck im Lagerraum 7 z. B. nach dem Abschalten der Ma­ schine ab, dann wird die linke Dichtlippe 5′′ eine kurzzeitige Verbindung zur Umgebung herstellen und den Druckausgleich ermöglichen.

Die Fig. 2 zeigt ein Kugellager, das einen ähn­ lichen Aufbau besitzt wie das in Fig. 1 darge­ stellte Lager. Hier sind die Dichtringe 8 und 9 ebenfalls am Außenring 1 befestigt und zum Innen­ ring 2 hin mit elastischen Dichtungsteilen 8′ und 9′ versehen. Um hier eine Anlage der etwa radial gerichteten Dichtlippen 8′′ und 9′′ am Innenring 2 zu ermöglichen, ist letzterer mit umlaufenden Nuten 10 versehen, an deren gleich gerichteten Stirnflächen 10′ und 10 ′′ die Dichtlippen 8′′ und 9′′ mit ihren Ansätzen 8 a und 9 a anliegen. Die Dichtlippen 8′′ und 9′′ besitzen weitere Ansätze 8 b und 9 b und dadurch eine im Querschnitt etwa T-förmige Gestalt, damit bei Verwendung gleicher Dichtringe unabhängig von der Anlageseite auf beiden Seiten des Lagers eine funktionsmäßig gute Anlage sichergestellt ist. Es ist offensichtlich, daß bei der gezeigten Aus­ führung die rechte Nut 10 auch weggelassen werden kann. In diesem Fall würde der Ansatz 9 a der Dichtlippe 9′′ an der Stirnseite des Innenrings 2 zur Anlage kommen. Bei diesen Ausführungen erfolgt der Druckausgleich in glei­ cher Weise wie beim Lager nach Fig. 1, denn auch hier hebt eine der beiden Dichtlippen 8′′ oder 9′′ bei Druck­ differenzen ab.

Die Erfindung kann mit gleichem Erfolg auch bei zwei­ lippigen Dichtringen angewendet werden. Die Fig. 3 zeigt ein Kugellager mit symmetrischen Doppellippendichtungen. Hier besitzen die Dichtringe 11 und 12 elastische Dich­ tungsteile 11′ und 12′, deren Ende im Querschnitt eine V-förmige Gestalt besitzen. Dadurch ergeben sich symme­ trische Dichtlippen 11 a und 11 b sowie 12 a und 12 b. Diese Ausführung entspricht dem Lager nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß hier jeweils noch eine zweite schräg ge­ richtete Dichtlippe 11 a und 12 b angeordnet ist, die der Gegenlauffläche mit Spalt gegenübersteht. Letzteres wird hier, durch die Anbringung von umlaufenden Nuten 13 bewirkt. Eine andere Möglichkeit zur Erreichung der Aufgabe wäre es, hier die Dichtringe im Dichtlippenbereich geringfügig assymmetrisch zu gestalten. In diesem Falle kann beim Innenring 2 auf die Nuten 13 verzichtet werden.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit mit asymmetrischer Form. Auch hier sind die beiden Dichtringe 14 und 15 am Außen­ ring 1 befestigt. Die elastischen Dichtungsteile 14′ und 15′ besitzen eine schräg gerichtete Dichtlippe 14 a bzw. 15 a, sowie eine etwa radial gerichtete Dichtlippe 14 b bzw. 15 b. Um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, liegt hier die schräg geneigte Dichtlippe 14 a an der Mantel­ fläche 16 des Innenrings 2 an, während die radial gerich­ tete Dichtlippe 14 b der Stirnseite 17′ der Nut 17 mit Spalt gegenübersteht. Auf der anderen Seite des Lagers sind die Verhältnisse umgekehrt. Hier steht die schräg gerichtete Dichtlippe 15 a der Mantelfläche 16′ mit Spalt gegenüber, während die radial gerichtete Dichtlippe 15 b an der inneren Stirnseite 17′′ der Nut 17 zur Anlage kommt. Um diese Anlageverhältnisse zu erreichen, ist es bei der Verwendung gleicher Dichtringe 14 und 15 auf beiden Seiten nur erforderlich, die Schulterdurchmesser 16 und 16′ des Innenrings 2 und die inneren Stirnflächen 17′ und 17′′ verschieden zu dimensionieren oder bei gleichen Innenringen 2 die Dichtringe entsprechend verschieden zu gestalten. Diese Anordnung stellt im übrigen die Verwendung von Dichtringen mit einer schräg und einer radial gerichteten Dichtlippe bei einem Lager dar.

Insbesondere die in den Fig. 1 und 3 gezeigten Dicht­ ringe ermöglichen den gezielten Durchtritt von Öl durch das Kugellager. Wenn sich außerhalb des Lagers nach Fig. 1 auf der Seite des Dichtrings 5 Öl befindet, so wird im Betrieb immer eine kleine Menge Öl, die beim Abheben der Dichtlippe 5′′ auch größer sein kann, durch die hier schräg nach innen gerichteter Dichtlippe 5′′ in den Lagerraum 7 gefördert. Von hier aus erfolgt eine weitere Förderung über die Dichtlippe 6′′ in den Raum rechts neben das Lager. Ermöglicht wird dies dadurch, daß der Winkel α bei beiden Dichtlippen 5′′ und 6′′ kleiner ist als der Winkel β.

Claims (7)

1. Beidseitig mit Dichtringen versehene Räume, ins­ besondere Lagerungen mit Druckausgleich zwischen dem Inneren der Räume und der Umgebung, wobei die Dichtringe an einem Teil z. B. in Nuten befestigt sind, während sie mit ihren elastischen, schräg bzw. radial gerichteten Dichtlippen am anderen Teil anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale oder axiale Anlage der Dichtlippen (5′′, 6′′; 8′′, 9′′; 11 b, 12 a; 14 a, 15 b) auf beiden Seiten des Raums so gerichtet ist, daß bei Druckdifferenzen immer nur die Dichtlippe eines Dichtrings abhebt.

2. Räume nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Dichtlippen (5′′, 6′′) auf beiden Seiten des Raums zumindest im Anlaufbereich (2′) in die gleiche Richtung weisen.

3. Räume nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial gerichteten Dichtlippen (8′′, 9′′) etwa axial oder axial gleich gerichtet anliegen, wobei beide Dichtlippen (8′′, 9′′) entweder auf ihrer linken Seite eine Stirnfläche (10′, 10′′) der Nut (10) oder auf ihrer rechten Seite die anderen Stirnflächen der Nut (10) berühren.

4. Räume nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen ( 8′′, 9′′) an ihrem Ende in beiden Richtungen etwa axial gerichtete Ansätze (8 a, 8 b; 9 a, 9 b) aufweisen, wobei sich eine im Querschnitt T-förmige Gestalt mit einem elastischen, etwa radial gerichteten Schenkel (8 c, 9 c) ergibt.

5. Räume nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Dichtringen (11, 12) mit symmetrischen Doppeldichtlippen (11 a, 11 b; 12 a, 12 b) mit z. B. V- förmigen Querschnitt jeweils die auf der gleichen Seite des Dichtrings angeordnete Dichtlippe (11 b, 12 a) eine Lauffläche (2′) berührt und die zweite Dichtlippe (11 a, 12 b) mit Spalt der Gegenlauffläche gegenübersteht, wobei sich der Spalt entweder durch eine umlaufende Nut (13) oder durch eine im Durchmesser vergrößerte bzw. ver­ kleinerte Dichtlippe ergibt.

6. Räume nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Winkel α bei beiden gleich gerichteten Dicht­ lippen (5′′, 6′′) kleiner ist als der Winkel β.

7. Räume nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der schräg gerichteten Dichtlippen (14 a) an der Gegenlauffläche (16) anliegt, während die andere schräg gerichtete Dichtlippe (15 a) der Gegenlauffläche (16′) mit Spalt gegenübersteht, und daß eine der radial ge­ richteten Dichtlippe (14 b) der Stirnseite (17′) z. B. einer Nut (17) mit Spalt gegenübersteht, während die andere radial gerichtete Dichtlippe (15 b) an der Stirn­ fläche (17′′) z. B. einer Nut (17) anliegt.