DE4118382A1 - Dichtung fuer eine welle - Google Patents
Dichtung fuer eine welleInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Welle
mit den Merkmalen:
- - Die Welle durchdringt eine Wand eines Gehäuses;
- - mindestens eine Dichtlippe läuft auf einer Dichtlaufbahn und dichtet gegen Flüssigkeit aus dem Gehäuse;
- - mindestens eine Schutzlippe läuft auf einer Schutzlippen-Laufbahn und schützt die Flüssigkeit in dem Gehäuse gegen Wasser und Schmutz von außen;
- - ein drehbares Lager mit einem radial äußeren und einem radial inneren Lagerring führt die Dichtlippe zu der Dichtlaufbahn und die Schutzlippe zu der Schutzlippen-Laufbahn derart, daß die Dichtlippe immer auf derselben Kreislinie auf der Dichtlaufbahn und die Schutzlippe immer auf derselben Kreislinie auf der Schutzlippen-Laufbahn läuft;
- - zwischen der Wand und der Welle ist ein nachgiebiger, aber drehsteifer Balg mit einem radial äußeren und einem radial inneren Rand angeordnet;
- - der Balg verbindet entweder die Wand mit dem äußeren Lagerring oder den inneren Lagerring mit der Welle.
Eine Dichtung dieser Art wird verwendet, wenn ein
handelsüblicher Wellendichtring aus mindestens einem der
folgenden Gründe versagt:
- - Die Welle ist axial beweglich;
- - die Welle ist radial beweglich;
- - die Welle ist kippbeweglich.
Weil das Lager dafür sorgt, daß die Dichtlippe immer
auf derselben Kreislinie auf der Dichtlaufbahn und die
Schutzlippe immer auf derselben Kreislinie auf der
Schutzlippen-Laufbahn läuft, pumpt die Dichtlippe keine
Flüssigkeit aus dem Gehäuse heraus und fördert die
Schutzlippe weder Wasser noch Schmutz in das Gehäuse
hinein, wenn die Welle sich axial, radial oder kippend
bewegt.
Wenn der außerhalb des Gehäuses laufende Teil der
Welle sich oft in schmutzigem Wasser oder in nassem Schmutz
nicht nur drehend, sondern auch axial, radial oder kippend
bewegen muß und der Balg allen diesen Bewegungen folgen
muß, macht der erhöhte Verschleiß den Balg oft vorzeitig
undicht, und die hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der
Lippen und Laufbahnen ist dann vergeblich.
Eine Dichtung dieser Art ist bekannt (DE 23 62 764).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Dichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei
der der Balg vorzeitig undicht werden darf, ohne damit
sofort die Dichtheit der Dichtung zu gefährden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1
gelöst, weil nach dem Versagen des äußeren Balges immer
noch mindestens ein zweiter Balg vorerst vollkommen dicht
bleibt und mindestens noch für eine begrenzte Zeit ein
sicherer Betrieb möglich ist.
Eine Flüssigkeit nach Anspruch 2 vermeidet ein
Aufblähen des Hohlraumes und erhöht damit die Lebensdauer
der Bälge.
Eine Stirnfläche als Schutzlippen-Laufbahn und eine
axial angefederte und bei hoher Drehgeschwindigkeit durch
Fliehkraft entlastete Schutzlippe nach Anspruch 3 verbessern
den Schutz der Flüssigkeit im Gehäuse gegen Wasser und
Schmutz von außen und erhöhen die Lebensdauer, weil die
Schutzlippe bei hoher Drehgeschwindigkeit frei läuft und nur
noch als Kreiselpumpe gegen Wasser und Schmutz nach außen
fördert.
Eine Stirnfläche als Dichtlaufbahn und eine axial
angefederte und bei hoher Drehgeschwindigkeit durch
Fliehkraft abhebende Dichtlippe nach Anspruch 4 verbessern
die Dichtheit und erhöhen die Lebensdauer, weil auch die
Dichtlippe bei hoher Drehgeschwindigkeit frei läuft und nur
noch als Kreiselpumpe gegen die Flüssigkeit im Gehäuse
fördert.
Wenn nach Anspruch 5 der Balg im wesentlichen eben
ist und damit keine toten Räume bildet, in denen sich Schmutz
absetzen kann, kann die Dichtlippe als Kreiselpumpe den
Balg besonders wirksam vor Verschleiß durch abrasiven
Schmutz bewahren, und die Umlaufsicke macht den Balg
besonders nachgiebig und gleichzeitig drehsteif.
Damit beim Austreten der Flüssigkeit aus dem Hohlraum
ein Warnsignal nach Anspruch 6 erzeugt wird, kann die
Flüssigkeit beispielsweise einen selbsttätig grell
leuchtenden Farbstoff und einen stark riechenden Duftstoff
enthalten.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele nach der
Erfindung als Ausschnitte aus Längsschnitten. Es zeigen:
Fig. 1 eine Dichtung, bei der drei Bälge die Wand
mit dem äußeren Lagerring verbinden und
Fig. 2 eine Dichtung, bei der drei Bälge den
inneren Lagerring mit der Welle
verbinden;
Fig. 3 bis 6 Dichtungen mit je zwei gleichen
Rollbälgen.
Fig. 1: Eine Welle 1 durchdringt eine Wand 2 eines
Gehäuses 3. Zwei Dichtlippen 4, 5 laufen auf einer
Dichtlaufbahn 6 und dichten gegen Flüssigkeit aus dem
Gehäuse 3. Drei Schutzlippen 7, 8, 9 laufen auf einer
Schutzlippen-Laufbahn 10 und schützen die Flüssigkeit in
dem Gehäuse 3 gegen Wasser und Schmutz von außen. Ein
drehbares Lager 11 mit einem radial äußeren Lagerring 12
und einem radial inneren Lagerring 13 führt die
Dichtlippen 4, 5 zu der Dichtlaufbahn 6 und die
Schutzlippen 7, 8, 9 zu der Schutzlippen-Laufbahn 10
derart, daß jede Dichtlippe 4, 5 immer auf derselben
Kreislinie auf der Dichtlaufbahn 6 und jede
Schutzlippe 7, 8, 9 immer auf derselben Kreislinie auf
der Schutzlippen-Laufbahn 10 läuft. Zwischen der Wand 2
und der Welle 1 sind drei nachgiebige, aber drehsteife
Bälge 14, 15, 16 mit radial äußeren Rändern 17, 18, 19 und
radial inneren Rändern 20, 21, 22 angeordnet. Die
Bälge 14, 15, 16 verbinden die Wand 2 mit dem äußeren
Lagerring 12. Die äußeren Ränder 17, 18, 19 sind fest und
dicht mit der Wand 2, die inneren Ränder 21, 22 sind fest
und dicht mit dem äußeren Lagerring 12 verbunden.
Hohlräume 23, 24 zwischen den Bälgen 14, 15, 16 enthalten
eine zähe Flüssigkeit mit geringer Wärmedehnung. Die
Flüssigkeit siedet erst oberhalb einer höchsten und
erstarrt erst unterhalb einer tiefsten Betriebstemperatur.
Die Flüssigkeit enthält einen selbsttätig grell leuchtenden
Farbstoff und einen stark riechenden Duftstoff. Die
Bälge 14, 15, 16 sind in einer mittleren Lage im
wesentlichen eben und haben Umlaufsicken 25, 26 oder,
anders ausgedrückt: die Bälge 14, 15, 16 sind im
Längsschnitt gewellt. Durch diese Umlaufsicken 25, 26
werden die Bälge 14, 15, 16 besonders nachgiebig gegenüber
axialen, radialen und kippenden Bewegungen der Welle 1
gegenüber der Wand 2 des Gehäuses 3 und gleichzeitig
drehsteif. Der äußere Lagerring 12 trägt eine axial
äußere und eine axial innere Stirnfläche. Die äußere
Stirnfläche bildet die Schutzlippen-Laufbahn 10. Die innere
Stirnfläche bildet die Dichtlaufbahn 6. Eine Federkraft
drückt die Schutzlippen 7, 8, 9 gegen die Schutzlippen
Laufbahn 10 und die Dichtlippen 4, 5 gegen die
Dichtlaufbahn 6. Eine Fliehkraft hebt bei steigender
Drehgeschwindigkeit der Welle 1 die Schutzlippen 7, 8, 9
von der Schutzlippen-Laufbahn 10 und die Dichtlippen 4, 5
von der Dichtlaufbahn 6 ab. Dadurch erzeugen die
Schutzlippen 7, 8, 9 und die Dichtlippen 4, 5 nur wenig
Verluste, Wärme und Verschleiß durch Reibung. Die
Schutzlippen 7, 8, 9 sind an einem Schutzlippenträger 27
befestigt. Der Schutzlippenträger 27 ist zusätzlich als
Montagehilfe für die äußeren Ränder 17, 18, 19 der
Bälge 14, 15, 16 und als Schleuderscheibe ausgebildet, die
Wasser und Schmutz vom Gehäuse 3 wegfördert und die
Schutzlippen 7, 8, 9 schützt.
Fig. 2: Anders als in Fig. 1 verbinden die
Bälge 14, 15, 16 hier den inneren Lagerring 13 mit der
Welle 1. Die äußeren Ränder 17, 18, 19 der Bälge 14, 15, 16
sind fest und dicht mit dem inneren Lagerring 13, die
inneren Ränder 20, 21, 22 sind fest und dicht mit der
Welle 1 verbunden.
Fig. 3 bis 6: Zwei gleiche Rollbälge mit je nur einer
einzigen Umlaufsicke 25 zwischen zwei zylindrischen
Balgteilen 28, 29 verbinden als Bälge 14, 15, die Wand 2
des Gehäuses 3 mit dem äußeren Lagerring 12.
Fig. 3 und 4: Eine Dichtlippe 41 und zwei
Schutzlippen 31, 32 sind fest mit dem äußeren Lagerring 12
verbunden und laufen auf einer außenzylindrischen
Dichtlaufbahn 36, die auch eine Schutzlippen-Laufbahn 30
bildet und fest mit der Welle 1 verbunden ist.
Fig. 3: Zwei weitere Schutzlippen 7, 8 sind fest mit
der Welle 1 verbunden und laufen auf einer ebenen
Schutzlippen-Laufbahn 10, die fest mit dem äußeren
Lagerring 12 verbunden ist.
Fig. 4: Zwei weitere Schutzlippen 33, 34 sind fest mit
dem äußeren Lagerring 12 verbunden und laufen auf einer
ebenen Schutzlippen-Laufbahn 35, die fest mit der Welle 1
verbunden ist.
Fig. 5: Eine Dichtlippe 41 und eine Schutzlippe 31 sind
fest mit dem äußeren Lagerring 12 verbunden und laufen auf
einer außenzylindrischen Dichtlaufbahn 36, die fest mit der
Welle 1 verbunden ist. Drei weitere Schutzlippen 37, 38, 39
sind fest mit der Welle 1 verbunden und laufen auf einer
innenzylindrischen Schutzlippen-Laufbahn 40, die fest mit
dem äußeren Lagerring 12 verbunden ist.
Fig. 6: Eine Dichtlippe 41 ist fest mit dem äußeren
Lagerring 12 verbunden und läuft auf einer
außenzylindrischen Dichtlaufbahn 36, die fest mit der
Welle 1 verbunden ist. Drei Schutzlippen 37, 38, 39 sind
fest mit der Welle 1 verbunden und laufen auf einer
innenzylindrischen Schutzlippen-Laufbahn 40, die fest mit
dem äußeren Lagerring 12 verbunden ist. Der innere
Lagerring 13 bildet eine weitere außenzylindrische
Dichtlaufbahn 42 für eine weitere Dichtlippe 43 und eine
außenzylindrische Schutzlippen-Laufbahn 44 für eine weitere
Schutzlippe 45. Die Dichtlippe 43 und die Schutzlippe 45
sind fest mit dem äußeren Lagerring 12 verbunden. Das
Lager 11 enthält Fett.
Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
sind die Schutzlippen 7, 8, 9 und die Dichtlippen 4, 5 fest
mit dem inneren Lagerring 13 und damit drehfest mit der
Welle 1 verbunden. Die Schutzlippen 7, 8, 9 laufen auf
einer ebenen Schutzlippen-Laufbahn 10, und die
Dichtlippen 4, 5 laufen auf einer ebenen Dichtlaufbahn 6.
Sowohl die Schutzlippen-Laufbahn 10 als auch die
Dichtlaufbahn 6 können aber auch außenkegelig, innenkegelig,
außenzylindrisch oder innenzylindrisch sein, und es können
auch mehrere gleichartige oder unterschiedliche
Schutzlippen-Laufbahnen 10 für mehrere Schutzlippen 7, 8, 9
und mehrere gleichartige oder unterschiedliche
Dichtlaufbahnen 6 für mehrere Dichtlippen 4, 5 vorhanden
sein. Die Schutzlippen 7, 8, 9 und/oder die Dichtlippen 4, 5
können aber auch fest mit dem äußeren Lagerring 12 und damit
drehfest mit der Wand 2 des Gehäuses 3 verbunden sein,
während die Schutzlippen-Laufbahn 10 und/oder die
Dichtlaufbahn 6 mit der Welle 1 drehen. Dabei können sowohl
die Schutzlippen-Laufbahn 10 als auch die Dichtlaufbahn 6
entweder eben, außenkegelig, innenkegelig, außenzylindrisch
oder innenzylindrisch sein. Beispielsweise können drei mit
der Welle 1 umlaufende Schutzlippen 7, 8, 9 auf einer
ebenen, drehfest mit der Wand 2 des Gehäuses 3 verbundenen
Schutzlippen-Laufbahn 10 und eine einzige, fest mit dem
äußeren Lagerring 12 und damit drehfest mit der Wand 2
des Gehäuses 3 verbundene Dichtlippe 4 auf einer
Dichtlaufbahn 6 laufen, die mit der Welle 1 umläuft.
Mindestens ein Balg 14 kann auch ein Rollbalg mit einer
einzigen Umlaufsicke 25 zwischen zwei zylindrischen
Balgteilen 28, 29 sein. Das in Fig. 1 und 2 gezeigte
Rillenkugellager ist nur ein Beispiel für ein drehbares
Lager 11, das die Dichtlippen 4, 5 zu der Dichtlaufbahn 6
und die Schutzlippen 7, 8, 9 zu der Schutzlippen-Laufbahn 10
derart führt, daß jede Dichtlippe 4, 5 und jede
Schutzlippe 7, 8, 9 immer auf derselben Kreislinie auf
ihrer Dichtlaufbahn 6 oder Schutzlippen-Laufbahn 10 läuft.
Dazu muß das Lager 11 jede axiale, radiale oder kippende
Bewegung zwischen seinen Lagerringen 12, 13 und damit
zwischen den Dichtlippen 4, 5 und Schutzlippen 7, 8, 9
einerseits und der Dichtlaufbahn 6 und der
Schutzlippen-Laufbahn 10 andererseits verhindern. Ein
solches Lager 11 kann auch aus einem beliebigem
Radiallager und zwei Axiallagern zusammengesetzt sein,
dabei können das Radiallager und die zwei Axiallager
wahlweise Wälzlager oder Gleitlager sein.
Bezugszeichen
1 Welle
2 Wand
3 Gehäuse
4 Dichtlippe
5 Dichtlippe
6 Dichtlaufbahn
7 Schutzlippe
8 Schutzlippe
9 Schutzlippe
10 Schutzlippen-Laufbahn
11 Lager
12 Lagerring
13 Lagerring
14 Balg
15 Balg
16 Balg
17 Rand
18 Rand
19 Rand
20 Rand
21 Rand
22 Rand
23 Hohlraum
24 Hohlraum
25 Umlaufsicke
26 Umlaufsicke
27 Schutzlippen-Träger
28 Balgteil
29 Balgteil
30 Schutzlippen-Laufbahn
31 Schutzlippe
32 Schutzlippe
33 Schutzlippe
34 Schutzlippe
35 Schutzlippen-Laufbahn
36 Dichtlaufbahn
37 Schutzlippe
38 Schutzlippe
39 Schutzlippe
40 Schutzlippen-Laufbahn
41 Dichtlippe
42 Dichtlaufbahn
43 Dichtlippe
44 Schutzlippen-Laufbahn
45 Schutzlippe
2 Wand
3 Gehäuse
4 Dichtlippe
5 Dichtlippe
6 Dichtlaufbahn
7 Schutzlippe
8 Schutzlippe
9 Schutzlippe
10 Schutzlippen-Laufbahn
11 Lager
12 Lagerring
13 Lagerring
14 Balg
15 Balg
16 Balg
17 Rand
18 Rand
19 Rand
20 Rand
21 Rand
22 Rand
23 Hohlraum
24 Hohlraum
25 Umlaufsicke
26 Umlaufsicke
27 Schutzlippen-Träger
28 Balgteil
29 Balgteil
30 Schutzlippen-Laufbahn
31 Schutzlippe
32 Schutzlippe
33 Schutzlippe
34 Schutzlippe
35 Schutzlippen-Laufbahn
36 Dichtlaufbahn
37 Schutzlippe
38 Schutzlippe
39 Schutzlippe
40 Schutzlippen-Laufbahn
41 Dichtlippe
42 Dichtlaufbahn
43 Dichtlippe
44 Schutzlippen-Laufbahn
45 Schutzlippe
Claims (13)
1. Dichtung für eine Welle mit den Merkmalen:
- - die Welle (1) durchdringt eine Wand (2) eines Gehäuses (3);
- - mindestens eine Dichtlippe (4) läuft auf einer Dichtlaufbahn (6) und dichtet gegen Flüssigkeit aus dem Gehäuse (3);
- - mindestens eine Schutzlippe (7) läuft auf einer Schutzlippen-Laufbahn (10) und schützt die Flüssigkeit in dem Gehäuse (3) gegen Wasser und Schmutz von außen;
- - ein drehbares Lager (11) mit einem radial äußeren und einem radial inneren Lagerring (12, 13) führt die Dichtlippe (4) zu der Dichtlaufbahn (6) und die Schutzlippe (7) zu der Schutzlippen-Laufbahn (10) derart, daß die Dichtlippe (4) immer auf derselben Kreislinie auf der Dichtlaufbahn (6) und die Schutzlippe (7) immer auf derselben Kreislinie auf der Schutzlippen-Laufbahn (10) läuft;
- - zwischen der Wand (2) und der Welle (1) ist ein nachgiebiger, aber drehsteifer Balg (14) mit einem radial äußeren und einem radial inneren Rand (17, 20) angeordnet;
- - der Balg (14) verbindet entweder die Wand (2) mit dem äußeren Lagerring (12) oder den inneren Lagerring (13) mit der Welle (1);
gekennzeichnet durch das Merkmal:
mindestens ein zweiter Balg (15) verbindet den äußeren mit
dem inneren Rand (17, 20) des ersten Balges (14).
2. Dichtung nach Anspruch 1 mit den Merkmalen:
- - mindestens ein Hohlraum (23) zwischen zwei Bälgen (14, 15) enthält eine zähe Flüssigkeit mit geringer Wärmedehnung;
- - die Flüssigkeit siedet erst oberhalb einer höchsten und erstarrt erst unterhalb einer tiefsten Betriebstemperatur.
3. Dichtung nach Anspruch 1 mit den Merkmalen:
- - der äußere Lagerring (12) trägt eine axial äußere Stirnfläche,
- - die Stirnfläche bildet die Schutzlippen-Laufbahn (10);
- - eine Federkraft drückt die Schutzlippe (7) gegen die Schutzlippen-Laufbahn (10);
- - eine Fliehkraft hebt bei steigender Drehgeschwindigkeit die Schutzlippe (7) gegen die Federkraft von der Schutzlippen-Laufbahn (10) ab.
4. Dichtung nach Anspruch 3 mit den Merkmalen:
- - der äußere Lagerring (12) trägt auch eine axial innere Stirnfläche;
- - die Stirnfläche bildet die Dichtlaufbahn (6);
- - eine Federkraft drückt die Dichtlippe (4) gegen die Dichtlaufbahn (6);
- - eine Fliehkraft hebt bei steigender Drehgeschwindigkeit die Dichtlippe (4) gegen die Federkraft von der Dichtlaufbahn (6) ab.
5. Dichtung nach Anspruch 1 mit dem Merkmal:
mindestens der äußere Balg (14) ist in einer mittleren Lage
im wesentlichen eben und hat mindestens eine
Umlaufsicke (25).
6. Dichtung nach Anspruch 2 mit dem Merkmal:
wenn die zähe Flüssigkeit den Hohlraum (23) verläßt, wird
mindestens ein Warnsignal erzeugt.
7. Dichtung nach Anspruch 1 mit den Merkmalen:
- - ein erster und zweiter Balg (14, 15) sind als gleiche oder fast gleiche Rollbälge mit einer einzigen Umlaufsicke (25) zwischen zwei zylindrischen Balgteilen (28, 29) ausgebildet;
- - die zwei Bälge (14, 15) sind einander gegenüberliegend angeordnet.
8. Dichtung nach Anspruch 7 mit dem Merkmal:
mindestens eine Dichtlippe (41) und mindestens eine
Schutzlippe (31) sind fest mit dem äußeren Lagerring (12)
verbunden und laufen auf einer außenzylindrischen
Dichtlaufbahn (36), die auch eine Schutzlippen-Laufbahn (30)
bildet und fest mit der Welle 1 verbunden ist.
9. Dichtung nach Anspruch 8 mit dem Merkmal:
mindestens eine weitere Schutzlippe (7) ist fest mit der
Welle 1 verbunden und läuft auf einer ebenen
Schutzlippen-Laufbahn (10), die fest mit dem äußeren
Lagerring (12) verbunden ist.
10. Dichtung nach Anspruch 8 mit dem Merkmal:
mindestens eine weitere Schutzlippe (33) ist fest mit dem
äußeren Lagerring (12) verbunden und läuft auf einer ebenen
Schutzlippen-Laufbahn (35), die fest mit der Welle (1)
verbunden ist.
11. Dichtung nach Anspruch 8 mit dem Merkmal:
mindestens eine weitere Schutzlippe (37) ist fest mit der
Welle 1 verbunden und läuft auf einer innenzylindrischen
Schutzlippen-Laufbahn (40), die fest mit dem äußeren
Lagerring (12) verbunden ist.
12. Dichtung nach Anspruch 7 mit dem Merkmalen:
- - mindestens eine Dichtlippe (41) ist fest mit dem äußeren Lagerring (12) verbunden und läuft auf einer außenzylindrischen Dichtlaufbahn (36), die fest mit der Welle (1) verbunden ist;
- - mindestens eine Schutzlippe (37) ist fest mit der Welle (1) verbunden und läuft auf einer innen zylindrischen Schutzlippen-Laufbahn (40), die fest mit dem äußeren Lagerring (12) verbunden ist;
- - der innere Lagerring (13) bildet eine weitere außen zylindrische Dichtlaufbahn (42) für eine weitere Dichtlippe (43) und einer außenzylindrische Schutzlippen-Laufbahn (44) für eine weitere Schutzlippe (45);
- - die Dichtlippe (43) und die Schutzlippe (45) sind fest mit dem äußeren Lagerring (12) verbunden.
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DE4118382C2 DE4118382C2 (de) | 1995-09-28 |
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DE (1) | DE4118382C2 (de) |
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