DE4409642A1 - Wellendichtring - Google Patents
WellendichtringInfo
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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
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
- F16J15/3224—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip capable of accommodating changes in distances or misalignment between the surfaces, e.g. able to compensate for defaults of eccentricity or angular deviations
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring aus einem
Kunststoff mit Formgedächtnis mit einem an einem Maschinen
teil festlegbaren Befestigungsabschnitt und einer unter
elastischer Vorspannung an die abzudichtenden Welle anleg
baren Dichtlippe.
Bei bekannten derartigen Wellendichtringen ist die Dicht
lippe an einen flanschartigen, sich im wesentlichen radial
erstreckenden Befestigungsabschnitt angeformt. Über den
Befestigungsabschnitt und die Dichtlippe ist eine ent
sprechend geformte Andruckscheibe aus gummielastischem
Werkstoff gelegt. Im Einsatz kann sich die Dichtlippe
auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erwärmen, bei
der im Extremfall der "Memory"-Effekt des Kunststoffmate
riales verlorengeht. Im Einsatz an "schräg" verlaufenden
Wellen, wo also die Mantelfläche der Welle nicht koaxial
zur Drehachse der Welle ist, kann sich die Dichtlippe des
bekannten Wellendichtringes nicht in allen Fällen der Bewegung
der Mantelfläche der Welle ausreichend anpassen. Dies
gilt insbesondere etwa in der Papier- und Textilindustrie,
wo die Wellen schwerer Walzen zum Teil so durchgebogen
sind, daß sie im Bereich der Wellendichtungen eine Schräg
stellung von 3 bis 4° zur Drehachse aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wellen
dichtring der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß
er auch bei "schräg" verlaufenden Wellen eingesetzt werden
kann, ohne daß die Dichtlippe von der Mantelfläche der
Welle abhebt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite
der Dichtlippe, dieser benachbart, ein Zentriersteg vorge
sehen ist, dessen innere Mantelfläche einen Radius aufweist,
welcher dem Radius der abzudichtenden Welle entspricht.
Erfindungsgemäß "reitet" also der Wellendichtring mittels
des Zentrierstegs auf der Mantelfläche der abzudichtenden
Welle. Die dem Zentriersteg unmittelbar benachbarte Dicht
lippe kann so immer in Anlage an der äußeren Mantelfläche
der Welle verbleiben. Dadurch, daß der Zentriersteg auf der
"feuchten" Seite der Dichtlippe angeordnet ist, schmiert
bzw. trägt ein Flüssigkeitsfilm den Zentriersteg auf der
Welle.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
an der inneren Mantelfläche des Zentriersteges eine Viel
zahl von Ausnehmungen vorgesehen, welche einen Durchtritt
der abzudichtenden Flüssigkeit bis zur Dichtlippe hin
erlauben. Diese Ausnehmungen ermöglichen nicht nur eine
Schmierung und Kühlung der Dichtlippe selbst sondern dienen
- je nach Ausgestaltung - auch der reibungsarmen Abstützung
des Zentriersteges auf der Welle.
Eine dieser Ausgestaltungen sieht so aus, daß die Ausneh
mungen zwei Gruppen umfassen, die jeweils in entgegengesetz
ter Richtung gegen die achsparallele Richtung unter einem
bestimmten Winkel angestellt sind. Diese Ausgestaltung
findet bei verhältnismäßig langsam laufenden Wellen Ver
wendung. Die Ausnehmungen dienen hier als "Pumpe", welche
die abzudichtende Flüssigkeit durch den Zentriersteg hin
durch in Richtung auf die Dichtlippe und dann wieder zurück
fördern. Auf diese Weise wird eine dauernde kühlende und
schmierende Strömung der abzudichtenden Flüssigkeit im
Bereich von Dichtlippe und Zentriersteg aufrecht erhalten.
Bei verhältnismäßig schnell laufenden Wellen kommt dagegen
eine Ausgestaltung zum Einsatz, bei welcher die Ausnehmungen
als verhältnismäßig weite Bögen ausgestaltet sind, zwischen
denen nur verhältnismäßig schmale Bereiche der inneren
Mantelfläche der Zentrierstege verbleiben. Diese bogen
artigen Ausnehmungen tragen dazu bei, daß sich bei Drehung
der Welle zwischen den noch übrig gebliebenen schmalen
Bereichen der inneren Mantelfläche des Zentriersteges
und der Mantelfläche der Welle ein hydrodynamisches Polster
bildet, welches einen unmittelbaren Kontakt zwischen Zentrier
steg und Welle verhindert.
Dichtlippe und Zentriersteg können an einen achsparallelen
zylindrischen Bereich einstückig angeformt sein.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung
ist auf der radial äußeren Seite des zylindrischen Bereiches,
dem Zentriersteg gegenüberliegend, eine ringnutförmige
Ausnehmung vorgesehen, welche der Aufnahme eines Vorspann
elementes dient. Dieses verstärkende Vorspannelement trägt
dazu bei, daß der Zentriersteg immer in mittelbarer oder
unmittelbarer Anlage an der Mantelfläche der Welle ver
bleibt.
Der Befestigungsabschnitt kann eine Aufnahmekammer für
einen Klemmring bilden. Der Klemmring wird in die Aufnahme
kammer eingeschoben und an einer Seite von einem Maschinen
teil in dieser gehalten. Er dient so der zuverlässigen
Festlegung des Wellendichtringes.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
sieht vor, daß Dichtlippe und Zentriersteg einerseits
und Befestigungsabschnitt andererseits über eine balgartige
Feder miteinander verbunden sind. Diese balgartige Feder
ermöglicht eine Bewegung des Zentriersteges gegenüber
den stationären Maschinenteilen derart, daß auch bei stark
schräg angestellten Wellen das angestrebte "Reiten" des
Zentriersteges auf der Mantelfläche der Welle möglich
ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein erstes Aus
führungsbeispiel eines Wellendichtringes;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des
Wellendichtringes von Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht gemäß Pfeil III von Fig. 2 auf
die innere Mantelfläche des Wellendichtringes
der Fig. 1 und 2;
Fig. 4 die Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei
spieles eines Wellendichtringes, ähnlich der
Fig. 2;
Fig. 5 den Wellendichtring der Fig. 4 in eingebautem
Zustand;
Fig. 6 einen axialen Teilschnitt durch den Wellendicht
ring der Fig. 4 und 5, ähnlich der Fig. 1,
jedoch ungefähr im Maßstabe 1 : 1.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Wellendichtringes dargestellt, der insgesamt mit
dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Er ist aus einem Kunststoff
mit Formgedächtnis ("Memory"-Effekt) gefertigt, wie dieser
an und für sich bekannt ist.
Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Wellendichtring 1 umfaßt
einen inneren, zylindrischen Bereich 2, der koaxial zum
gesamten Wellendichtring 1 verläuft. An den zylindri
schen Bereich 2 ist, nach Art eines Ringflansches im ent
spannten Zustand nach unten ragend, eine Dichtlippe 3
angeformt. Die Dichtlippe 3 ist an ihrem dem freien Rand
benachbarten Bereich, mit dem sie auf der abzudichtenden
Welle aufliegt, verdickt ausgebildet.
An den zylindrischen Bereich 2 des Wellendichtringes 1
ist außerdem in axialem Abstand von der Dichtlippe 3 ein
ebenfalls radial nach innen ragender Zentriersteg 4 ange
formt. Dieser weist einen Innendurchmesser auf, der nur
geringfügig größer oder gleich dem Außendurchmesser der
abzudichtenden Welle ist. Der Zentriersteg 4 ist (vergl.
Fig. 2 und 3) mit einer Mehrzahl von im Querschnitt
halbkreisförmigen Ausnehmungen 5′, 5′′ an der inneren
Mantelfläche versehen. Eine erste Gruppe dieser Ausnehmungen,
die mit dem Bezugszeichen 5′ versehen ist, ist in einer
Richtung um einen bestimmten Winkel gegenüber der achsparal
lelen Richtung angestellt. Eine zweite Gruppe dieser Ausneh
mungen, die in der Zeichnung mit 5′′ gekennzeichnet ist,
ist spiegelbildlich zur Gruppe 5′ gegen die achsparallele
Richtung unter einem Winkel angeordnet. Der Sinn dieser
Ausnehmungen 5′, 5′′ wird weiter unten erläutert.
Auf der Rückseite des zylindrischen Bereiches 2 ist eine
im Querschnitt halbkreisförmige ringnutartige Ausnehmung
9 ausgespart, deren Sinn ebenfalls weiter unten deutlich
wird.
Radial außerhalb des zylindrischen Bereiches 2 des Wellen
dichtringes 1 ist eine balgartige Feder 6 angeformt, welche
in Fig. 1 die Gestalt eines spiegelbildlich verkehrten
S aufweist.
Noch weiter radial außen schließlich ist in dem Befestigungs
abschnitt 20 des Wellendichtringes 1 eine im Querschnitt im
wesentlichen rechteckige, zur einen Seite hin offene Aufnahme
kammer 7 für einen Klemmring vorgesehen, wie dies weiter unten
noch ausführlicher erläutert wird. In die obere Mantel
fläche der Aufnahmekammer 7 ist dabei eine umlaufende
Dichtlippe 8 eingeformt.
Art des Einbaues und Funktionsweise des beschriebenen
Wellendichtringes 1 werden weiter unten erläutert.
Zunächst wird noch ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Wellendichtringes anhand der Fig. 4 und 6 beschrieben,
welches dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 weit
gehend ähnelt. Entsprechende Teile sind daher mit demselben
Bezugszeichen, zuzüglich 100, gekennzeichnet.
Auch bei dem in den Fig. 4 und 6 dargestellten Wellen
dichtring 101 ist daher ein zylindrischer, achsparalleler
Bereich 102 vorgesehen, an den sowohl eine radial nach
innen ragende Dichtlippe 103 als auch ein radial nach
innen geführter Zentriersteg 104 angeformt sind. Radial
nach außen schließen sich an den zylindrischen Bereich
102 wiederum eine S-förmige, balgartige Feder 106 sowie im
Befestigungsabschnitt 120 ein Aufnahmeraum 107 für einen
Klemmring an.
Unterschiedlich zum Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 bis 3 ist jedoch die Art der Ausgestaltung der Ausneh
mungen 105 an der inneren Mantelfläche des Zentriersteges
104. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 6
handelt es sich dabei um verhältnismäßig weit geschwungene
Bögen, wobei die zwischen den einzelnen Bögen 105 liegenden
radial inneren Mantelflächenbereiche nur eine verhältnis
mäßig geringe Umfangserstreckung aufweisen. Auf den Grund
für diesen Unterschied wird ebenfalls weiter unten einge
gangen.
Beide Ausführungsbeispiele eines Wellendichtringes 1;
101 werden in grundsätzlich derselben Weise eingebaut,
wie dies in Fig. 5 für das Ausführungsbeispiel nach den
Fig. 4 und 6 dargestellt ist.
In Fig. 5 ist die abzudichtende Welle mit dem Bezugs
zeichen 110 gekennzeichnet. Der Wellendichtring 101 ist
mit seinem radial äußeren Bereich in eine Nut 111 einge
legt, die von zwei einander befestigten Maschinenteilen
112 und 113 gebildet wird. In die Aufnahmekammer 107 des
Wellendichtringes 101 ist ein Klemmring 114 eingeschoben,
an dessen rechter Stirnseite die linke Seitenfläche des
Maschinenteiles 113 anliegt.
Wie Fig. 5 weiter zu entnehmen ist, ist die Dichtlippe
103 im eingebauten Zustand so umgebogen, daß sie mit ihrem
verdickten Endbereich auf der Mantelfläche der abzudichten
den Welle 110 elastisch federnd aufliegt. In eine halbkreis
förmige Ausnehmung 109 des zylindrischen Bereiches 102
des Wellendichtringes 101, die dem Zentriersteg 104 gegen
überliegend angeordnet ist, ist außerdem ein Vorspannelement
115 aus starrem bzw. elastischem, mechanisch festem Material
eingelegt.
Die Einbaulage ist dabei so, daß sich der Zentriersteg
104 auf der "nassen", also der abzudichtenden Flüssigkeit
ausgesetzten Seite der Dichtlippe 103 befindet.
Die Funktionsweise der so angebauten Wellendichtringe 1 bzw. 101
ist je nach Ausgestaltung geringfügig unter
schiedlich:
Denkt man sich in Fig. 5 das Ausführungsbeispiel eines Wellendichtringes 1 nach den Fig. 1 bis 3 eingebaut, so läßt sich die Funktion wie folgt beschreiben:
Denkt man sich in Fig. 5 das Ausführungsbeispiel eines Wellendichtringes 1 nach den Fig. 1 bis 3 eingebaut, so läßt sich die Funktion wie folgt beschreiben:
Die innere Mantelfläche des Zentriersteges 104 stützt
sich auf der Mantelfläche der abzudichtenden Welle 110 ab.
Hierdurch wird gewährleistet, daß auch bei einer mit der
Drehachse der Welle 110 nicht koaxial angeordneten Mantel
fläche der Welle 110 die dem Zentriersteg 104 unmittelbar
benachbarte Dichtlippe 103 ständig in Anlage an der äußeren
Mantelfläche der Welle 110 verbleibt. Der Kontakt zwischen
der inneren Mantelfläche des Zentriersteges 104 und der
Mantelfläche der Welle 110 wird zusätzlich durch das Vor
spannelement 115 gewährleistet.
Die in spiegelsymmetrischer Weise gegen die achsparallele
Richtung angestellten Gruppen von Ausnehmungen 5′ und 5′′
an der inneren Mantelfläche des Zentriersteges 4 üben nun
in der Weise eine Pumpwirkung aus, daß sie die abzudichtende
Flüssigkeit durch diese Ausnehmungen 5, 5′′ hindurch bis
zur Dichtlippe 3 hindurch und dann erneut durch die Ausneh
mungen 5′ und 5′′ zurück fördern. Auf diese Weise ergibt sich
eine die Dichtlippe 103 erreichende kontinuierliche Flüs
sigkeitsströmung, durch welche die Dichtlippe 103 ständig
gekühlt und geschmiert wird.
Denkt man sich in Fig. 5, entsprechend der dortigen Dar
stellungsart, den Wellendichtring 101 eingesetzt, so ist
dessen Funktion folgende:
Die bogenförmigen Ausnehmungen 105 an der inneren Mantel fläche des Wellendichtringes 101 dienen hier keiner Pump funktion; vielmehr tragen sie zu einer hydrodynamischen Lagerung des Zentriersteges 104 auf der Welle 110 bei sehr schnell laufenden Wellen bei. Zwischen der inneren Mantelfläche des Stützringes 104 und der Welle 110 bildet sich also ein Polster der abzudichtenden Flüssigkeit, welches ständig zwischen Zentriersteg 104 und Welle ver bleibt und einen unmittelbaren Kontakt zwischen diesen beiden Elementen verhindert. Gleichwohl bleibt die oben für das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ge schilderte Wirkung des Zentriersteges 104 erhalten: Er hält - unter Mitwirkung des Vorspannelementes 115 - den Kontakt zur Mantelfläche der Welle 110 aufrecht, so daß die ihm benachbarte Dichtlippe 103 ständig in dichtender Anlage an dieser Mantelfläche verbleiben kann.
Die bogenförmigen Ausnehmungen 105 an der inneren Mantel fläche des Wellendichtringes 101 dienen hier keiner Pump funktion; vielmehr tragen sie zu einer hydrodynamischen Lagerung des Zentriersteges 104 auf der Welle 110 bei sehr schnell laufenden Wellen bei. Zwischen der inneren Mantelfläche des Stützringes 104 und der Welle 110 bildet sich also ein Polster der abzudichtenden Flüssigkeit, welches ständig zwischen Zentriersteg 104 und Welle ver bleibt und einen unmittelbaren Kontakt zwischen diesen beiden Elementen verhindert. Gleichwohl bleibt die oben für das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ge schilderte Wirkung des Zentriersteges 104 erhalten: Er hält - unter Mitwirkung des Vorspannelementes 115 - den Kontakt zur Mantelfläche der Welle 110 aufrecht, so daß die ihm benachbarte Dichtlippe 103 ständig in dichtender Anlage an dieser Mantelfläche verbleiben kann.
Claims (8)
1. Wellendichtring aus einem Kunststoff mit Formgedächtnis
mit einem an einem Maschinenteil festlegbaren Befesti
gungsabschnitt und einer unter elastischer Vorspannung
an die abzudichtenden Welle anlegbaren Dichtlippe,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite
der Dichtlippe (3; 103), dieser benachbart, ein Zentrier
steg (4; 104) vorgesehen ist, dessen innere Mantelfläche
einen Radius aufweist, welcher dem Radius der abzudichten
den Welle (110) entspricht.
2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der inneren Mantelfläche des Zentriersteges
(4; 104) eine Vielzahl von Ausnehmungen (5′, 5′′; 105)
vorgesehen ist, welche einen Durchtritt der abzudichtenden
Flüssigkeit bis zur Dichtlippe (3; 103) erlauben.
3. Wellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen (5′, 5′′) zwei Gruppen umfassen,
die jeweils in entgegengesetzter Richtung gegen die achs
parallele Richtung unter einem bestimmten Winkel angestellt
sind.
4. Wellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen (105) als verhältnismäßig weite
Bögen ausgestaltet sind, zwischen denen nur verhältnismäßig
schmale Bereiche der inneren Mantelfläche des Zentriersteges
(104) verbleiben.
5. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Dichtlippe (3; 103) und
Zentriersteg (4; 104) an einen achsparallelen zylindrischen
Bereich (2; 102) angeformt sind.
6. Wellendichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der radial äußeren Seite des zylindrischen
Bereiches (2; 102), dem Zentriersteg (4; 104) gegenüberlie
gend, eine ringnutförmige Ausnehmung (9, 109) vorgesehen
ist, welche der Aufnahme eines Vorspannelementes (15)
dient.
7. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt
(9, 109) eine Aufnahmekammer (7; 107) für einen Klemmring
(114) bildet.
8. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Dichtlippe (3; 103) und
Zentriersteg (4; 104) einerseits und Befestigungsabschnitt
andererseits über eine balgartige Feder (6; 106) miteinander
verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4409642A DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4409642A DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4409642A1 true DE4409642A1 (de) | 1995-09-28 |
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ID=6513380
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DE4409642A Expired - Fee Related DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
Country Status (1)
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DE4409642C2 (de) | 2001-04-26 |
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