DE4409642C2 - 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
Description
Die Erfindung betrifft einen einstückigen Wellendichtring
aus einem Kunststoff mit "Memory-Effekt" mit einem an einem
Maschinenteil festlegbaren Befestigungsabschnitt und einer
unter eigenelastischer Vorspannung an die abzudichtenden
Welle anlegbaren Dichtlippe.
Bei vom Markt her bekannten derartigen Wellendichtringen
ist die Dichtlippe an einen flanschartigen, sich im
wesentlichen radial erstreckenden Befestigungsabschnitt
angeformt. Über den Befestigungsabschnitt und die Dicht
lippe ist eine entsprechend 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
Kunststoffmateriales 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 Wellendich
tungen eine Schrägstellung von 3 bis 4° zur Drehachse
aufweisen.
Die GB-PS 591 901 beschreibt eine Öldichtung für dreh
bare Teile, die aus einem keinen "Memory-Effekt" auf
weisenden elastischen Material hergestellt ist. Hier
ist an die Dichtlippe eine kleine Streifkante angeformt,
welche an dem drehbaren Teil anliegt und für die eigent
liche Dichtung sorgt. Damit diese Streifkante nicht zu
stark komprimiert wird und daher zu schnell abnutzt, ist
auf den der Sreifkante benachbarten Bereich der Dichtlippe
ein Lagerring aufgeklemmt, der auf dem drehbaren Teil
gleitet. Eine übermäßig starke Verformung des Hauptbe
reiches der Dichtlippe wird dadurch nicht verhindert.
Würde man daher diesen Dichtring aus einem Material
mit "Memory-Effekt" herstellen, wäre das Problem der
übermäßigen Erwärmung der Dichtlippe mit drohendem Ver
lust des "Memory-Effektes" nicht gelöst.
Auch der in dem DE-GM 76 40 402 beschriebene Wellendicht
ring besteht nicht aus Kunststoff mit "Memory-Effekt".
Er umfaßt eine Mehrzahl von Einzelteilen. Die Dichtlippe
wird von einer gesonderten Feder an die Welle angedrückt.
Maßnahmen, die einer übermäßigen Verformung der Dichtlippe
entgegenwirken würden und die somit dann, wenn der bekannte
Wellendichtring aus einem Kunststoff mit "Memory-Effekt"
hergestellt würde, das Problem der übermäßigen Erwärmung
lösen würden, finden sich in dieser Druckschrift nicht.
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 sich zu stark erwärmt und
ein Verlust des "Memory-Effektes" droht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
an einen zylindrischen Bereich des Wellendichtringes ange formt sind:
die Dichtlippe;
im Abstand von der Dichtlippe, dieser benachbart, auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite ein Zentriersteg, dessen innere Mantelfläche einen Radius aufweist, welcher dem Radius der abzudichtenden Welle entspricht, während auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtlippe ein entsprechender Steg fehlt;
wobei der zylindrische Bereich mit dem Befestigungsab schnitt über einen Federbereich verbunden ist.
an einen zylindrischen Bereich des Wellendichtringes ange formt sind:
die Dichtlippe;
im Abstand von der Dichtlippe, dieser benachbart, auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite ein Zentriersteg, dessen innere Mantelfläche einen Radius aufweist, welcher dem Radius der abzudichtenden Welle entspricht, während auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtlippe ein entsprechender Steg fehlt;
wobei der zylindrische Bereich mit dem Befestigungsab schnitt über einen Federbereich verbunden ist.
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 Ausnehmun
gen als verhältnismäßig weite Bögen ausgestaltet sind,
zwischen denen nur verhältnismäßig schmale Bereiche der
inneren Mantelfläche der Zentrierstege verbleiben. Diese
bogenartigen Ausnehmungen tragen dazu bei, daß sich bei
Drehung der Welle zwischen den noch übrig gebliebenen
schmalen Bereichen der inneren Mantelfläche des Zentrier
steges und der Mantelfläche der Welle ein hydrodynamisches
Polster bildet, welches einen unmittelbaren Kontakt
zwischen Zentriersteg und Welle verhindert.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung
ist auf der radial äußeren Seite des zylindrischen Berei
ches, dem Zentriersteg gegenüberliegend, eine ringnutför
mige Ausnehmung vorgesehen, welche der Aufnahme eines
Vorspannelementes dient. Dieses verstärkende Vorspann
element trägt dazu bei, daß der Zentriersteg immer in
mittelbarer oder unmittelbarer Anlage an der Mantelfläche
der Welle verbleibt.
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 der Federbereich als balgartige Feder
ausgebildet ist. Diese balgartige Feder ermöglicht eine
Bewegung des Zentriersteges gegenüber den stationären
Maschinenteilen derart, daß auch bei stark schräg ange
stellten 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 Kunst
stoff mit "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 Ausnehmun
gen, die mit dem Bezugszeichen 5' versehen ist, ist in
einer Richtung um einen bestimmten Winkel gegenüber der
achsparallelen Richtung angestellt. Eine zweite Gruppe
dieser Ausnehmungen, die in der Zeichnung mit 5" gekenn
zeichnet ist, ist spiegelbildlich zur Gruppe 5' gegen die
achsparallele Richtung unter einem Winkel angeordnet. Der
Sinn dieser Ausnehmungen 5', 5" wird weiter unten erläu
tert.
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 Befesti
gungsabschnitt 20 des Wellendichtringes 1 eine im Quer
schnitt im wesentlichen rechteckige, zur einen Seite hin
offene Aufnahmekammer 7 für einen Klemmring vorgesehen,
wie dies weiter unten noch ausführlicher erläutert wird.
In die obere Mantelfläche 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 Vorspannele
ment 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:
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 abzudich
tende Flüssigkeit durch diese Ausnehmungen 5, 5" hindurch
bis zur Dichtlippe 3 hindurch und dann erneut durch die
Ausnehmungen 5' und 5" zurück fördern. Auf diese Weise
ergibt sich eine die Dichtlippe 103 erreichende kontinu
ierliche Flüssigkeitsströmung, 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.
Claims (7)
1. Einstückiger Wellendichtring aus einem Kunststoff mit
"Memory-Effekt" mit einem an einem Maschinenteil fest
legbaren Befestigungsabschnitt und einer unter eigenelastischer
Vorspannung an die abzudichtende Welle anlegbaren Dichtlippe,
dadurch gekennzeichnet, daß
an einen zylindrischen Bereich (2; 102) angeformt sind;
die Dichtlippe (3; 103);
im Abstand von der Dichtlippe (3; 103), dieser benachbart, auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite ein Zentriersteg (4, 104), dessen innere Mantelfläche einen Radius aufweist, welcher dem Radius der abzudichtenden Welle (110) entspricht, während auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtlippe (3; 103) ein entsprechender Steg fehlt,
wobei der zylindrische Bereich (2; 02) mit dem Befestigungs abschnitt (20, 120) über einen Federbereich (6; 106) verbun den ist.
an einen zylindrischen Bereich (2; 102) angeformt sind;
die Dichtlippe (3; 103);
im Abstand von der Dichtlippe (3; 103), dieser benachbart, auf der der abzudichtenden Flüssigkeit ausgesetzten Seite ein Zentriersteg (4, 104), dessen innere Mantelfläche einen Radius aufweist, welcher dem Radius der abzudichtenden Welle (110) entspricht, während auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtlippe (3; 103) ein entsprechender Steg fehlt,
wobei der zylindrische Bereich (2; 02) mit dem Befestigungs abschnitt (20, 120) über einen Federbereich (6; 106) verbun den ist.
2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der inneren Mantelfläche des Zentriersteges (4;
104) eine Vielzahl von Ausnehmungen (5', 5"; 105) vor
gesehen 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 einge
stellt sind.
4. Wellendichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen (105) als verhältnismäßig weite
Bögen ausgestaltet sind, zwischen denen nur verhältnis
mäßig schmale Bereiche der inneren Mantelfläche des Zen
triersteges (104) verbleiben.
5. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der radial äußeren Seite
des zylindrischen Bereiches (2; 102), dem Zentriersteg
(4; 104) gegenüberliegend, eine ringnutförmige Ausnehmung
(9; 109) vorgesehen ist, welche der Aufnahme eines Vor
spannelementes (115) dient.
6. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt
(9; 109) eine Aufnahmekammer (7; 107) für einen Klemm
ring (114) bildet.
7. Wellendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Federbereich (6; 106)
als balgartige Feder ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4409642A DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4409642A DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
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ID=6513380
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DE4409642A Expired - Fee Related DE4409642C2 (de) | 1994-03-21 | 1994-03-21 | Wellendichtring |
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