DE3833690C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Wellendichtungen dienen dazu, beispielsweise Lagerstellen abzudichten, in denen rotierende Bewegun­ gen stattfinden. Für eine solche Abdichtung stehen eine Vielzahl von Dichtringen, z. B. aus Elastomeren, zur Verfügung, die gegenüber aggressiven Medien resistent sind und innerhalb eines großen Temperaturbereichs ein­ setzbar sind. Bei solchen Dichtungen kommt es insbe­ sondere auf eine große Verschleiß- und Abriebfestigkeit, auf eine Öl-, Benzin- und Ozonbeständigkeit und auf eine hohe Strukturfestigkeit an, wobei auch bei tiefen Temperaturen die Dichtungen nicht brüchig werden sollen. Darüber hinaus ist auch ein gewisser Ausgleich für Fluchtungsfehler erwünscht. Hierfür sind beispielsweise sog. V-Dichtringe entwickelt worden, die im Querschnitt V-förmig sind und die im Einbauzustand als Stirnflächen­ dichtung arbeiten, wobei die Flanken des V-Dichtrings um ein bestimmtes Maß zusammengedrückt werden und da­ durch mit einer bestimmten Vorspannkraft gegen eine Dichtfläche drücken. Bei derartigen Dichtungen, die mit der Welle mitrotieren, beträgt die maximal zulässige relative Gleitgeschwindigkeit an den Dichtflächen ca. 1,5 m/s, wobei eine geringe Oberflächenrauheit der Dichtflächen vorausgesetzt ist. Ferner besteht der Nachteil, daß solche Dichtungen unter bestimmten Be­ triebsbedingungen an den Maschinenelementen Einlauf­ riefen erzeugen und dadurch nicht nur Maschinenteile beschädigen, sondern auch nicht mehr zuverlässig ab­ dichten.

Beim Einbau seither bekannter Dichtungen besteht außer­ dem eine große Gefahr, die Dichtkanten zu beschädigen, wodurch die Dichtung undicht wird oder im günstigsten Fall die Standzeit der V-Ringdichtung erheblich redu­ ziert wird.

Es ist auch bekannt (DE-Zeitschrift: Der Konstrukteur 7-8/1984, S.28-34), die V-Ringdichtung mit einem oder zwei einzeln zu montierenden Gehäuseteilen zu kombi­ nieren, die den Außen- bzw. Innendurchmesser der Dich­ tung definieren. Diese Gehäuseteile weisen sich radial erstreckende Wände auf, die Dichtflächen enthalten, gegen die sich die Dichtkanten abstützen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die Dichtflächen an Maschinenelementen vorzusehen. Auch bei dieser Ausfüh­ rung der V-Ringdichtung sitzt der V-förmige Dichtring auf dem radial inneren Gehäuseteil auf und rotiert mit der Umfangsgeschwindigkeit der Welle.

Aus der EP-O 2 32 963 A1 ist eine Wellendichtung bekannt mit einem rotierenden Dichtring, der mit einer Dicht­ lippe gegen eine Dichtfläche an ein Lagergehäuse drückt. Der Dichtring wird dabei von einem aufgeschraubten Deckel gehalten und rotiert mit diesem mit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellen­ dichtung zu schaffen, die eine erheblich höhere Dreh­ zahlfestigkeit bzw. eine erheblich erhöhte Standzeit aufweist, die unempfindlich gegen Wellenschlag ist und die vereinfacht montiert werden kann, wobei eine Beschä­ digung der Dichtkanten der Dichtlippen ausgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale des Hauptanspruchs.

Die schwimmende Anordnung des rotierenden Dichtrings bewirkt, daß dieser nur mit seinen Dichtlippen die Dichtflächen berührt und nicht mit seiner inneren Um­ fangsfläche das mit der Welle mitrotierende radial innere Gehäuseteil. Auf diese Weise wirken auf den Dichtring über die Reibung an den Dichtflächen gleich hohe aber entgegengesetzt gerichtete Drehmomente ein, so daß sich ein Gleichgewichtszustand ergibt, bei dem sich zu beiden Seiten des Dichtrings gleiche Relativ­ geschwindigkeiten gegenüber den Dichtflächen einstellen und somit der Dichtring mit halber Umdrehungsgeschwin­ digkeit der Welle mitrotiert. Die dadurch auf die Hälf­ te reduzierte Drehzahl des Dichtrings hat folglich eine Halbierung der relativen Gleitgeschwindigkeiten zur Folge, so daß letztlich mindestens doppelt so hohe Wellendrehzahlen zulässig sind. Außerdem wird erreicht, daß beide Dichtkanten an den Dichtlippen gleichmäßig verschleißen. Die schwimmende Anordnung des Dichtrings macht die Wellendichtung in hohem Maße unempfindlich gegen radiale Abweichungen und ermöglicht auch einen gewissen axialen Ausgleich von Fluchtungsfehlern.

Die Einbettung des Dichtrings in einen allseitig ge­ schlossenen vormontierten Käfig vereinfacht die Montage der Wellendichtung, wobei eine Beschädigung der hoch­ empfindlichen mit Mikrometergenauigkeit hergestellten Dichtlippen unmöglich wird. Die Einbettung hat ferner den Vorteil, daß der Dichtring mit einer für den Be­ trieb der Wellendichtung optimalen Vorspannung einge­ baut werden kann. Außerdem ist eine derartige Wellen­ dichtung weitgehend unabhängig von der Oberflächen­ qualität der Welle und des Gehäuses und senkt dadurch aufgrund der geringeren Anforderungen an die Ferti­ gungsqualität der Maschinenelemente die Herstellkosten.

Ferner können an den Maschinenelementen keine Einlauf­ riefen entstehen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Gehäuseteile beim Zusammenbau des Käfigs ineinandergreifen und einschnap­ pend den Käfig bilden, daß die Gehäuseteile im Einbau­ zustand gegeneinander berührungsfrei drehbar sind und daß der Käfig nur unter Deformation der Gehäuseteile zerlegbar ist. Die Gehäuseteile können auf diese Weise bei der Handhabung nicht auseinanderfallen und erleich­ tern dadurch die Montage. Im Einbauzustand sind sie aber dennoch gegeneinander berührungsfrei drehbar. Außerdem kann der Käfig bei Bedarf z. B. zwecks Ersatz des Dichtrings demontiert werden.

Die Fugen zwischen beiden Gehäuseteilen bilden zusätz­ lich zu der Berührungsdichtung des Dichtrings eine Labyrinthdichtung, so daß die erfindungsgemäße Wellen­ dichtung eine Kombination aus einer Berührungs- und einer Labyrinthdichtung darstellt.

Ein erster jeweils von der Ringkammer ausgehender Fugen­ abschnitt der axial nach außen führenden Fuge verläuft radial nach außen ansteigend, wodurch unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften im Betrieb das Eindringen äußerer Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in die Wellendich­ tung verhindert wird.

Auch der Endabschnitt der axial nach innen führenden Fuge verläuft radial nach außen ansteigend. Damit wird ebenfalls ein Eindringen von maschinenseitig entste­ hendem Abrieb in die Dichtung verhindert, der einen frühzeitigen Verschleiß der Dichtlippen bewirken könnte.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fugenlänge durch vorstehende Vorsprünge der Gehäuseteile, die in entsprechender Aussparung des je­ weils anderen Gehäuseteils hineinragen, verlängert ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der Labyrinth­ dichtung erzielt, die die Unempfindlichkeit gegen Hoch­ druckreinigung der Wellendichtung erhöht.

Vorzugsweise ist der Dichtring im Querschnitt im wesent­ lichen V-förmig gestaltet, wobei die Dichtlippen radial nach außen abstehen und mit ihren Dichtkanten gegen die Dichtflächen drücken. Beim Einbau der Wellendichtung werden die beiden Gehäuseteile derart axial zusammenge­ drückt, daß einerseits die Dichtlippen im Einbauzustand mit einer bestimmten optimalen Vorspannkraft gegen die Dichtflächen drücken und sich andererseits die beiden Gehäuseteile nicht berühren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vor­ gesehen, daß zwischen den Gehäuseteilen zwei Ringkam­ mern gebildet sind, in denen jeweils eine Dichtung in Schmierstoff schwimmend angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Abdichtwirkung der Wellendichtung erhöht wer­ den.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß in zwei radial hintereinanderliegenden Ringkammern je ein Dichtring mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Dichtlippen angeordnet ist, die sich an sich axial er­ streckenden Wandabschnitten der Gehäuseteile abstützen, wobei die Wandabschnitte die Dichtflächen bilden. Eine derartige Bauweise der Wellendichtung läßt ein größeres Axialspiel zu.

Zwischen den beiden radial hintereinanderliegenden Ring­ kammern kann ein durch das axial äußere Gehäuseteil verlaufender und axial außen mit einem Fettnippel ver­ bundener Kanal zum Fetten der Ringkammern und/oder eines axial innenseitig angeordneten Maschinenelementes vorge­ sehen sein. Beim Einpressen des Fetts in die Wellendich­ tung können die V-förmig gestalteten Dichtlippen des Dichtrings in Richtung auf die axial innenseitig aus­ tretende Fuge nachgeben und ermöglichen somit ein Fetten der maschinenseitig vorhandenen Maschinenelemente.

Die Dichtflächen bestehen vorzugsweise aus einem ver­ schleißfesten und reibungsarmen Material. Die Ver­ schleißfestigkeit garantiert eine hohe Standzeit der Wellendichtung, während ein geringer Reibwert den Ab­ rieb an den Dichtkanten der Dichtlippen reduziert, in­ dem die Krafteinwirkung auf den Dichtring reduziert wird.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtflächen aus auswechselbaren Ringscheiben bestehen, so daß beispielsweise bei einem Wechsel des Dichtrings auch die Dichtflächen ausgetauscht werden können, ohne möglicherweise auch Gehäuseteile demon­ tieren zu müssen.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Gehäuseteile aus einem Elastomer bestehen und jeweils durch eine radial nach innen bzw. nach außen wirkende Spannfeder vorgespannt sind. Eine derartige Wellendich­ tung gleicht auch größere Fertigungsungenauigkeiten einer Welle bzw. eines Gehäuses aus.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtflächen leicht konisch gestal­ tet sind, wobei sich gegenüberliegende Dichtflächen unter einem gleichen Winkel entgegengesetzt geneigt sind. Die entgegengesetzte Neigung der gemeinsam auf einen Dichtring einwirkenden Dichtflächen bewirkt eine einfache Selbstzentrierung des schwimmenden Dichtrings. Die konischen Dichtflächen können dabei z. B. bei axial angeordneten Dichtflächen radial nach außen oder nach innen konvergieren.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung ist vorgesehen, daß zwischen den Dichtflächen der Gehäuseteile zwei oder mehrere Dichtringe parallel angeordnet sind, die jeweils von einer in Schmierstoff schwimmenden, mit Dichtflächen beidseitig versehenen Gleitscheibe getrennt sind, wobei die Dichtflächen der Ringscheibe den gleichen Reibwert aufweisen wie die Dichtflächen der Gehäuseteile. Auf diese Weise läßt sich die relative Gleitgeschwindigkeit zwischen einem Dichtring und einem Gehäuseteil, z. B. bei zwei paralle­ len Dichtringen nochmals um die Hälfte reduzieren.

Die Gleitscheibe kann im Querschnitt T-förmig gestaltet sein. Der dadurch gebildete Ringsteg bildet einen An­ schlag für die Flanken der Dichtringe in außergewöhn­ lichen Extrempositionen der einzelnen Elemente, die beispielsweise nach einem Nachfetten der Wellendichtung auftreten können.

Die Dichtflächen der Gleitscheibe sind vorzugsweise unter einem gleichen Winkel entgegengesetzt zueinander geneigt, wobei jede Dichtfläche mit einer gegenüberlie­ genden entgegengesetzt geneigten Dichtfläche der Gehäu­ seteile oder einer weiteren Gleitscheibe zusammenwirkt. Die Neigung der Dichtflächen der Gleitscheibe ermög­ licht eine Selbstzentrierung der Gleitscheibe sowie die Selbstzentrierung der anliegenden Dichtringe.

An dem feststehenden Gehäuseteil der Wellendichtung kann ein Sensor befestigt sein, der die Betriebs­ bedingungen in der Ringkammer überwacht. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise die Feuchtigkeit oder die Temperatur oder das Eindringen von Verunreinigungen überwachen und entsprechende Alarm- und Steuersignale auslösen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der Wellendich­ tung,

Fig. 1b eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels mit geänderter Fugenstruktur,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Wellen­ dichtung, die vorgespannt ist,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Wellen­ dichtung mit auswechselbaren Dichtflächen,

Fig. 4 eine Wellendichtung mit axial außenseitig verlängertem Labyrinth,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wellen­ dichtung mit axial außenseitig verlängertem Labyrinth,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit beidseitig des Dichtrings vorgesehenen verlängerten Labyrinthen,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit zwei hinterein­ ander angeordneten Ringkammern mit jeweils einem Dichtring,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7, bei dem im axial äußeren Gehäuseteil ein Fettkanal vorgesehen ist,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der Wellendichtung, bei der die Dichtlippen des Dichtrings in Laufrol­ len eintauchen,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Dichtringen,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 9 mit Anschlägen für die Dichtringe,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 10 mit Anschlägen für die Dichtringe,

Fig. 13 eine Wellendichtung mit zwei parallelen, von einer schwimmenden Ringscheibe getrennten Dicht­ ringen,

Fig. 14 und 15 Ausführungsbeispiele einer Wellendich­ tung mit konischen Dichtflächen,

Fig. 16 bis 18 Wellendichtungen mit eingesetzten Stützringen und

Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wellen­ dichtung gemäß Fig. 13.

Die in Fig. 1 gezeigte Wellendichtung besteht aus zwei Gehäuseteilen 1, 2 und einem im Querschnitt V-förmigen Dichtring 3 mit zwei Dichtlippen 15, die an ihren Enden mikrometergenau gefertigte Dichtkanten aufweisen, die sich gegen Dichtflächen 25 an sich radial in entgegen­ gesetzte Richtungen erstreckenden Wandabschnitten 18, 19 der Gehäuseteile 1, 2 abstützen.

Der Dichtring 3 besteht aus einem nicht-thermoplasti­ schen Elastomerkunststoff, vorzugsweise aus einem Poly­ urethan mit einem E-Modul zwischen 600 und 2000 kp/cm² und einer Härte von ca. 90 Shore A. Als besonders geeig­ net haben sich unter dem Warenzeichen "Aclathan" erhält­ liche Polyurethan-V-Ringdichtungen herausgestellt, die bei einer sehr guten Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon, Öl und Benzin einen äußerst geringen Abrieb und einen gegenüber Standarddichtungen um 50% geringeren Reibwert aufweisen.

Die Gehäuseteile 1, 2 bestehen aus ringförmigen Teilen aus Metall oder Kunststoff, wobei als Kunststoffe thermoplastisch gespritzte Plastomer-, Duromer- oder Elastomerkunststoffe bevorzugt werden.

Die beiden ringförmigen Gehäuseteile 1, 2 sind im Quer­ schnitt im wesentlichen L-förmig gestaltet und weisen Hinterschneidungen auf, die es ermöglichen, daß die Gehäuseteile unter Bildung einer Ringkammer 4 derart ineinandergreifen, daß sie nicht mehr auseinanderfallen können und einen geschlossenen Käfig für den Dichtring 3 bilden.

Im Einbauzustand schließen die beiden Gehäuseteile 1,2 die im Querschnitt im wesentlichen rechteckige, zwi­ schen den zueinander parallelen Wandabschnitten 18, 19 freibleibende Ringkammer 4 ein, in der der Dichtring 3 in einem Schmierstoff 24, z. B. Öl oder Fett, schwimmend gelagert ist.

Das in Fig. 1 gezeigte radial innere Gehäuseteil 2 hat einen im wesentlichen spiegelverkehrt L-förmigen Quer­ schnitt, wobei die radial innere Umfangsfläche 16 den Einbauinnendurchmesser bestimmt und der Abstand zwischen den axialen Stirnflächen 7a und 7b die Einbaubreite. Das radial äußere Gehäuseteil 2 ist deshalb im Quer­ schnitt im wesentlichen L-förmig gestaltet, ist jedoch gegenüber dem Profil des Gehäuseteils 1 um 180° gedreht. Die radial äußere Umfangsfläche 17 bestimmt den Einbau­ außendurchmesser und der Abstand zwischen den axialen Stirnflächen 8a und 8b bestimmt die Einbaubreite des Gehäuseteils 1. Die Breite der Gehäuseteile 1, 2 zwi­ schen den Stirnflächen 7a, 7b bzw. 8a, 8b muß nicht, wie in den Zeichnungen dargestellt, identisch sein, sondern ein Gehäuseteil 1, 2 kann gegenüber dem anderen bei Be­ darf schmäler sein. Auf den inneren und äußeren Um­ fangsflächen 16, 17 können statische Abdichtungen und/oder rippen- oder rillenartige Oberflächenstruk­ turen vorgesehen sein.

Der sich radial nach außen erstreckende Wandabschnitt 18 des Gehäuseteils 2 läuft an seinem radial äußeren Ende in eine im Querschnitt profilierte, radial nach außen überhöhte Kontur oder Ringrippe 37 aus, wobei das im Einbauzustand gegenüberliegende Gehäuseteil 1 eine entsprechend ausgeformte Ringnut 23 aufweist.

Zwischen den Gehäuseteilen verbleibt im Einbauzustand eine maschinenseitig austretende schmale ringspaltför­ mige Fuge 6 und eine außenseitig austretende schmale ringspaltförmige Fuge 5, die als zusätzliche Labyrinth­ dichtungen dienen. Diese Fugen gewährleisten im Betrieb die Berührungsfreiheit zwischen den Gehäuseteilen 1 und 2.

Die in die nach außen gerichtete Stirnfläche 7b der Wellendichtung mündende Fuge 5 tritt radial weiter außen aus als die in die maschinenseitige Stirnfläche 8 mün­ dende Fuge 6.

Dabei ist die Hinterschneidung an dem maschinenseitigen Ende des radial inneren Gehäuseteils 2 derart gestal­ tet, daß die zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem radial nach innen vorstehenden Abschnitt 19 des Gehäuseteils 1 freibleibende Fuge 6 radial nach außen ansteigt. Die Fuge 5 kann dabei in einem ersten Abschnitt 5a eben­ falls radial nach außen ansteigen, wobei im Betrieb in beiden Fällen in den Fugen auftretende Zentrifugalkräf­ te dazu genutzt werden, eventuell eindringende Fremd­ körper von der Ringkammer 4 und dem darin befindlichen Dichtring 3 fernzuhalten.

Wie aus Fig. 1b ersichtlich, kann hinter dem sich dem Fugenabschnitt 5a anschließenden radial nach innen ge­ richteten Fugenabschnitt 5b ein dritter, ebenfalls ra­ dial nach außen gerichteter Fugenabschnitt 5c an­ schließen. Eine solche Fugenstruktur verbessert die Abscheidung von bereits in die Fuge eingedrungenen Schmutzpartikeln und erhöht gleichzeitig die Labyrinth­ wirkung.

Die Gehäuseteile 1, 2 können insbesondere bei metalli­ schen Gehäuseteilen mit geeigneten Schrägflächen oder Einführfasen 40 versehen sein, die den Zusammenbau des Käfigs erleichtern. Wenn nämlich das radial äußere Ge­ häuseteil 1 mit dem radial inneren Gehäuseteil 2 zu­ sammengefügt wird, müssen die stirnseitigen Kanten der Hinterschneidungen durch geringfügige Deformation der Gehäuseteile 1, 2 überwunden werden, damit die Gehäuse­ teile 1, 2 zu einem geschlossenen Käfig einschnappen können. Der maximale Außendurchmesser des radial inne­ ren Gehäuseteils 2 ist also auf der axial äußeren Seite der Wellendichtung geringfügig größer als der entspre­ chende kleinste Innendurchmesser des radial äußeren Gehäuseteils 1 und der maximale Außendurchmesser des radial inneren Gehäuseteils 2 auf der Maschinenseite der Wellendichtung ist ebenfalls geringfügig größer als der entsprechende kleinste Innendurchmesser des radial äußeren Gehäuseteils 1, so daß zwei Verhakungsstellen gebildet sind, die ein selbständiges Lösen der Gehäuse­ teile 1, 2 voneinander verhindert. Dabei sei klarge­ stellt, daß bereits eine derartige im Einbauzustand berührungsfreie Verhakungsstelle genügt, um zu ver­ hindern, daß der Käfig der Wellendichtung vor der Mon­ tage auseinanderfällt.

Gegenüberliegende Dichtflächen 54, 56 sind entgegenge­ setzt geneigt, wobei die Konizität im Querschnitt ge­ sehen bei axialen Dichtflächen 54, 56 radial nach außen divergieren (Fig. 14) oder konvergieren (Fig. 15) können. In beiden Fällen wirken auf einem nicht zentrisch ro­ tierenden Dichtring 3 auf dem Umfang verteilt ungleiche radialwirkende Kräfte, die insbesondere bei Rotation des Dichtrings zu einer schnellen Selbstzentrierung führen.

Im Einbauzustand, in dem sich die Gehäuseteile 1, 2 nicht berühren, werden die V-förmigen Dichtlippen 15 des Dichtrings geringfügig zusammengedrückt, so daß die Dichtkanten der Dichtlippen 15 mit einer definierten Vorspannung gegen die Dichtflächen 25 drücken. Vorteil­ haft ist dabei, daß im nichteingebauten Zustand die Gehäuseteile 1, 2 um den Spielraum der Fugen 5, 6 axial auseinandergehen können, und dadurch eine geringere Vorspannung auf den Dichtring einwirkt. Auf diese Weise wird eine frühzeitige Ermüdung des Materials während der Lagerung der noch nicht eingebauten Wellendichtung vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wellendichtung im Betrieb gegen Wellenschlag und Fluch­ tungsfehler weitgehend unempfindlich ist, da der Spiel­ raum der Fugen auch in radialer oder kombiniert in ra­ dialer und axialer Richtung zur Verfügung steht, ohne die Dichtfunktion der Wellendichtung zu beeinflussen.

Im Betrieb verteilt sich das von der rotierenden Dicht­ fläche 25 an dem Wandabschnitt 18 auf den Dichtring 3 übertragene Antriebsdrehmoment auf insgesamt zwei Dichtflächen 25 beidseitig des Dichtrings 3, wobei von der stillstehenden Dichtfläche 25 an dem Wandabschnitt 19 ein Bremsmoment auf den Dichtring 3 ausgeübt wird. Die in entgegengesetzte Richtungen auf den Dichtring 3 einwirkenden Umfangskräfte kompensieren sich genau dann, wenn der Dichtring 3 die halbe Drehzahl der Welle hat.

Die Dichtflächen können, wie aus den Fig. 13-15 er­ sichtlich, an den sich radial erstreckenden Wänden 18, 19 unter einem flachen Winkel konisch gestaltet sein, wobei bereits eine geringfügige Konizität der Wandabschnitte 18, 19 mit den Dichtflächen 54, 56 eine Selbstzentrierung des Dichtrings 3 sicherstellt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Wellendich­ tung aus einem relativ weichen Elastomer, bei der die Gehäuseteile mit Hilfe von einem radial nach außen wirkenden Spannring 35 und einem radial nach innen wir­ kenden Spannring 36 vorgespannt sind. Eine derartige Wellendichtung ermöglicht einen erheblich größeren Toleranzausgleich (je nach Durchmesser bis zu 2 mm). Die Spannringe 35, 36 können aus handelsüblichen Spreng­ ringen oder Wurmfedern bestehen.

Gemäß Fig. 3 können die Dichtflächen 25 auf auswechsel­ baren verschleißfesten und reibungsarmen Ringscheiben 30 vorgesehen sein. Diese Ringscheiben 30 bestehen vor­ zugsweise aus einem nichtrostenden Material.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die axial nach außen austretende Fuge 5 mit Hilfe eines sich im wesentlichen axial erstreckenden Ringstegs 10 des radial inneren Gehäuseteils 2 und eines weiteren Ringstegs 11 des radial äußeren Gehäuseteils 1 verlängert, um die Wirkung der Labyrinthdichtung zu erhöhen. Das Labyrinth der Fuge 5 ist dabei im wesentlichen aus sich radial und axial erstreckenden Fugenabschnitten gebildet. Der Vorsprung 10 des radial inneren Gehäuseteils 2 ist mit einer Schrägfläche 40a zur Vereinfachung des Zusammen­ baus versehen.

Fig. 5 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4, bei der die Fuge 5 mehrere im Querschnitt schräg verlaufende Fugenabschnitte aufweist.

In Fig. 6 ist beiderseits des Dichtrings 3 ein verlän­ gertes Labyrinth 13, 14 angeordnet, das mit Hilfe der Vorsprünge 9 und 11 des radial inneren Gehäuseteils 2 und den Vorsprüngen 10 und 12 des radial äußeren Gehäu­ seteils 1 gebildet ist.

Die außenseitige Verhakungsstelle wird dabei von einer radial nach innen von dem radial äußeren Gehäuseteil 1 abstehenden Ringrippe 27 und einer an entsprechender Stelle an dem radial inneren Gehäuseteil 2 angeordneten Ringnut 28 gebildet.

Es können auch wie in Fig. 7 dargestellt, zwei radial hintereinander angeordnete Ringkammern 4a, 4b vorgesehen sein, um die Dichtwirkung der Wellendichtung zu erhöhen. Die beiden Ringkammern können dabei über ein weiteres Labyrinth 26 miteinander verbunden sein. Der in der radial äußeren Ringkammer 4a angeordnete Dichtring 3a weist mit seinen Dichtlippen 15 radial nach außen, wäh­ rend der in der radial inneren Ringkammer 4b angeordne­ te Dichtring 3b mit seinen Dichtflanken 15 radial nach innen weist.

Die die beiden Ringkammern 4a, 4b verbindende Fuge kann, wie in Fig. 8 gezeigt, nach außen hin über einen Kanal 50 mit einem auf der Stirnfläche des radial inneren Gehäuseteils 2 befestigten Fettnippel 51 verbunden sein, um ein Nachfetten der Wellendichtung zu ermöglichen. Dadurch, daß die Dichtflanken 15 des radial inneren Dichtringes 3b bei einem Überdruck zwischen den Ring­ kammern 4a, 4b in der Art eines Rückschlagventils nach­ geben können, ist sogar ein Nachfetten der mit der Wellendichtung verbundenen Maschinenelemente, z. B. eines Kugellagers, möglich.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtflächen 25 in Ringnuten 31 angeordnet sind, die eine exakte Führung und Zentrierung der Dichtringe 3a, 3b ermöglichen. Im Querschnitt können die Ringnuten eine sehr flache V-Form oder eine flache gerundete Form aufweisen. Die Ringnuten 31 können auch lediglich in einem Gehäuseteil 1, 2 vorgesehen sein, wodurch bereits eine sichere Zentrierung des Dichtrings gewährleistet ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 zeigt einen besonders einfach herzustellenden Dichtring mit dünn­ wandigen Gehäuseteilen 1, 2, das lediglich eine radial innere Verhakungsstelle 32 aufweist. Die beiden Ring­ kammern 3a, 3b sind lediglich durch einen von dem radial inneren Gehäuseteil 2 abstehenden Radialsteg 33 ge­ trennt, während die Verhakungsstelle 32 von einer ra­ dial ausgerichteten Ringsteg-/Ringnut-Kombination 37, 38 gestaltet ist, wobei der sich radial nach innen er­ streckende Ringsteg 37 an dem radial äußeren Gehäuse­ teil 1 vorgesehen ist. Diese Ausführungsform der Wellen­ dichtung ist leicht zerlegbar und deshalb besonders geeignet in den Fällen, in denen ein Auswechseln der Dichtringe in bestimmten Zeitabständen vorgesehen ist. Die Dichtflanken 15 der Dichtringe 3a, 3b sind gleich­ sinnig radial nach außen gerichtet.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Dichtringen, die im Querschnitt die Form eines liegenden V haben, so daß sich die Dichtflanken 15 der Dichtringe gegen sich axial erstreckende Dichtflächen abstützen. In den Dicht­ flächen können, wie bereits in Verbindung mit dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 9 erwähnt, Ringnuten 31 vor­ gesehen sein. Die Orientierung der Dichtringe 3a, 3b ist in bezug auf den Fugenverlauf gleichsinnig, wobei die Dichtlippen 15 sich in Richtung auf den außenseitigen Fugenaustritt der Fuge 5 öffnen. Auch dieses Ausfüh­ rungsbeispiel ist mit lediglich einer Verhakungsstelle 32 in der Fuge 6 versehen.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das bis auf die Ringnuten 31 dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ent­ spricht. Anstelle der Ringnuten sind bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 11 Anschläge 46, 48 für die Dicht­ ringe 3a, 3b vorgesehen, die die Dichtringe 3a, 3b bei einem unrunden Lauf radial nach innen zurückstoßen. Die Anschläge 46, 48 sind derart angeordnet, daß die Dicht­ ringe 3a, 3b auf der diametral gegenüberliegenden Seite mit ihrem radialen Innenflächen nicht auf den Gehäuse­ teilen 1, 2 aufliegen können.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 entspricht und das ebenfalls mit Anschlägen 46, 48 für die Dichtringe 3c, 3d versehen ist. Im Gegensatz zu Fig. 10 sind die beiden Dichtringe 3c, 3d im Querschnitt gesehen parallel und gleichsinnig als liegende Dichtringe angeordnet.

Es ist auch eine parallele Anordnung von zwei oder meh­ reren Dichtringen 3 in einer einzigen Ringkammer mög­ lich, wobei die Dichtringe 3 voneinander durch schwim­ mende Gleitscheiben 44, wie aus Fig. 13 ersichtlich, getrennt werden. Die schwimmenden Gleitscheiben 44 wei­ sen beidseitig, insbesondere hinsichtlich des Reib­ werts, den Dichtflächen 54, 56 der Gehäuseteile 1, 2 ent­ sprechende Dichtflächen 62, 64 auf. Auf diese Weise ist eine weitere Reduktion der relativen Gleitgeschwin­ digkeiten möglich, wobei die Reduktion dem Kehrwert der Anzahl der parallelen Dichtflächen entspricht. Zur besseren Zentrierung der schwimmenden Gleitscheiben kön­ nen diese entweder mit Ringnuten versehen sein oder konisch gestaltet sein.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Gleitschei­ be 44 mit einem axialen, beidseitig über die Gleit­ scheibe überstehenden Ringsteg 45, der als Anschlag für die Dichtringe 3 dient. Die Konizität der Gleitscheibe 44 an ihren beiden Dichtflächen 62, 64 ist jeweils gegen­ läufig zu der korrespondierenden Dichtfläche 54, 56 in den Wandabschnitten 18, 19, d. h. die sich gegenüberlie­ genden Dichtflächen 56, 64 bzw. 54, 62 sind entgegenge­ setzt geneigt. In Fig. 13 ist eine radial nach außen divergierende Konizität der jeweiligen Dichtflächen 54, 62 bzw. 56, 64 dargestellt. Die Konizität der Dicht­ flächen kann auch entgegengesetzt orientiert sein, wie in Fig. 15 dargestellt. Die Gleitscheibe 44 ist dann radial nach außen mit einem zunehmenden Querschnitt versehen. Schließlich ist auch bei einer Variante der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 10, 12 und 18, wie in Fig. 19 gezeigt, eine schwimmende Anordnung eines Gleitringes 68 mit T-förmigem Querschnitt bei liegenden Dichtringen 3c, 3d möglich.

Die Fig. 16, 17 und 18 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen Stützringe 58, 60 eingefügt sind, um die schwimmende Bewegung der Dichtringe bei nichtzentri­ scher Lagerung zu begrenzen. Die Stützringe 58, 60 ragen weit in die Ringkammern 4, 4a, 4b hinein und erhöhen da­ durch auch die Labyrinthwirkung der Wellendichtung. In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig. 16, 17 und 18 verlaufen jeweils Ringscheiben der Stützringe 58, 60 mittig zwischen den Dichtflächen 25 bis in die Kehle zwischen den beiden Flanken der Dichtringe hinein. Die Stützringe 58, 60 können einstückig mit dem Gehäuse hergestellt werden oder als nachträglich mit einem Preßsitz eingefügte Ringe ausgeführt sein.

In Fig. 17 ist ein Sensor 66 dargestellt, der die Be­ triebsbedingungen in der Wellendichtung überwachen kann und gegebenenfalls beim Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz oder dergleichen oder bei zu hohen Temperaturen ein Alarmsignal auslösen kann.

Alle in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele können auch spiegelverkehrt ausgeführt werden.

Claims (31)

1. Wellendichtung, mit mindestens einem rotierenden Dichtring mit im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Dichtkanten und mit minde­ stens zwei Gehäuseteilen, die jeweils Dichtflächen für die Dichtkanten des zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Dichtrings aufweisen, wobei das äußere Gehäuseteil den Einbau-Außendurchmesser und das innere Gehäuseteil den Einbau-Innendurchmesser bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (1, 2) einen allseitig ge­ schlossenen vormontierten Käfig bilden, in dem mindestens ein Dichtring (3) in einer Ringkammer (4) in Schmierstoff (24) parallel zu den Dichtflä­ chen schwimmend angeordnet ist.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Gehäuseteile (1, 2) beim Zusammenbau des Käfigs ineinandergreifen und einschnap­ pend den Käfig bilden,
• - daß die Gehäuseteile (1, 2) im Einbauzustand gegeneinander berührungsfrei drehbar sind und
• - daß der Käfig nur unter Deformation der Ge­ häuseteile (1, 2) zerlegbar ist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen (5, 6) zwischen den beiden Gehäuseteilen (1, 2) einseitig derart eng gestaltet sind, daß sie eine zusätzliche Labyrinth­ dichtung bilden, andererseits aber eine Spaltweite aufweisen, die den Ausgleich eines radialen Schlages oder einen axialen Achsenversatz ermög­ lichen.

4. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster, jeweils von der Ringkammer (4) ausgehender Fugenabschnitt (5a) der axial nach außen führenden Fuge (5) ra­ dial nach außen ansteigend verläuft.

5. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (6a) der axial nach innen führenden Fuge (6) radial nach außen ansteigend verläuft.

6. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenlänge durch vorstehende Vorsprünge (9, 10, 11, 12) der Gehäuse­ teile (1, 2), die in entsprechende Aussparungen des jeweils anderen Gehäuseteils (2, 1) hineinragen, verlängert ist.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beiderseits des Dichtrings (3) Labyrinthdichtungen (13, 14) mit verlängerten Fugen (5, 6) angeordnet sind.

8. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung im Quer­ schnitt im wesentlichen V-förmig gestaltet ist, wobei die Dichtkanten als Dichtlippen (15) radial nach außen abstehen.

9. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäuse­ teilen zwei Ringkammern (4a, 4b) gebildet sind, in denen jeweils ein Dichtring (3a, 3b) in Schmierstoff schwimmend angeordnet ist.

10. Wellendichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringkammern (4a, 4b) radial hin­ tereinander angeordnet sind.

11. Wellendichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die V-förmig voneinander abstehenden Dichtlippen (15) des inneren Dichtrings (3b) in der inneren Ringkammer (4b) radial nach innen zei­ gen und daß die V-förmig voneinander abstehenden Dichtlippen (15) des äußeren Dichtrings (3a) in der äußeren Ringkammer (4a) radial nach außen zeigen.

2. Wellendichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen beiden Ringkammern (4a, 4b) ein durch das axial äußere Gehäuseteil (1) verlau­ fender und axial außen mit einem Fettnippel ver­ bundener Kanal (50) zum Fetten der Ringkammern (4a, 4b) und/oder eines axial innenseitig angeord­ neten Maschinenelements angeordnet ist.

13. Wellendichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in beiden Ringkammern (4a, 4b) je ein Dichtring (3c, 3d) mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Dichtlippen (15) angeordnet ist, die sich an sich axial erstreckenden Wandabschnitten (33, 34) der Gehäuseteile (1, 2) abstützen, wobei die Wandabschnitte die Dichtflächen (25) bilden.

14. Wellendichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die liegenden Dichtringe (3c, 3d) in Fugenrichtung gleichsinnig angeordnet sind, wobei die Dichtlippen (15) des radial äußeren Dichtrings (3c) zum Fugenaustritt der Fuge (5) weisen.

15. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringkam­ mern (4a, 4b) ein Fugenlabyrinth (26) angeordnet ist.

16. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3) aus einem nicht-thermoplastischen Elastomer besteht.

17. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (25) aus einem verschleißfesten und reibungsarmen Ma­ terial bestehen.

18. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (25) aus auswechselbaren Ringscheiben (30) bestehen.

19. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (25) beschichtet sind.

20. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dichtflächen (25) für die Dichtlippen (15) des Dichtrings (3) mindestens einseitig eine Ringnut (31) vorgesehen ist.

21. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (1, 2) aus einem Elastomer bestehen und jeweils durch eine radial nach innen bzw. nach außen wirkende Spannfeder (35, 36) vorgespannt sind.

22. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren bzw. inneren Umfangsflächen (16, 17) mit umfangs­ mäßig verlaufenden Rillen oder Rippen versehen sind.

23. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageflächen (16, 17) eine umfangsmäßig verlaufende statische Dichtung aufweisen.

24. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere bzw. innere Gehäuseteil (1, 2) Einführfasen (40) aufweist, die ein Zusammenfügen der Gehäuseteile (1, 2) erleich­ tern.

25. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (54, 56) leicht konisch gestaltet sind, wobei die sich gegenüberliegenden Dichtflächen (54, 56) ent­ gegengesetzt unter einem gleichen Winkel geneigt sind.

26. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dicht­ flächen (25, 54, 56) der Gehäuseteile (1, 2) zwei oder mehrere Dichtringe (3) parallel angeordnet sind, die jeweils von einer in Schmierstoff (24) schwimmenden, mit Dichtflächen (25, 62, 64) beid­ seitig versehenen Gleitscheibe (44, 68) getrennt sind, wobei die Dichtflächen der Gleitscheibe (44) den gleichen Reibwert aufweisen wie die Dicht­ flächen (25) der Gehäuseteile (1, 2).

27. Wellendichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitscheibe (44) im Querschnitt T-förmig gestaltet ist.

28. Wellendichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (62, 64) der Gleitscheibe (44) unter einem gleichen Winkel ent­ gegengesetzt zueinander geneigt sind, wobei jede Dichtfläche (62, 64) mit einer gegenüberliegenden entgegengesetzt geneigten Dichtfläche (54, 56) der Gehäuseteile (1, 2) oder einer weiteren Gleitscheibe (44) zusammenwirkt.

29. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (25, 54, 56, 62, 64) mit Anschlägen (46, 48) für die Dichtringe (3, 3a bis 3d) versehen sind.

30. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein starr mit einem Gehäuseteil (1, 2) verbundener Stützring (58, 60) in die Ringkammer (4, 4a, 4b) hineinragt.

31. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß an dem feststehenden Gehäuseteil ein Sensor (66) befestigt ist, der die Betriebsbedingungen in der Ringkammer überwacht.