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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung
für Sitze von Drehwellen, die so an die Drehwellen
angebracht werden kann, daß sie eine reibungsarme
Gleitdichtung bildet, und für den Abdichtteil ein
Zentner- und Schutzelement aufweist, das einen
Bestandteil der Dichtung selbst bildet.
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Radialwellendichtringe umfassen allgemein eine
Metallstütze zur Anordnung innerhalb des Wellensitzes und
ein an der Stütze ausgehärtetes elastomeres Element mit
einer oder mehreren ringförmigen Dichtlippen, die so
ausgeführt sind, daß sie - bei einem geringen übermaß -
mit der äußeren Seitenfläche der Welle in Eingriff stehen
und daran eine Gleitdichtung bilden, wofür die Lippe
Druckelemente wie zum Beispiel eine ringförmige
Schraubenzugfeder oder ähnliches aufweisen kann.
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Bei der Anordnung der Dichtung und/oder der Welle
tritt zwischen der Dichtung und der Welle ein relatives
axiales Gleiten auf, und insbesondere wenn die Dichtung
und die Welle nicht optimal zentriert sind, kann die
Dichtlippe dadurch irreparabel beschädigt werden, wodurch
die Wirksamkeit beeinträchtigt oder aber auf jeden Fall
die Lebensdauer der Dichtung vermindert wird. Jede
Dezentrierung zwischen der Dichtung und der Welle kann
außerdem im Gebrauch zu großer Reibung und örtlichen
Undichtigkeiten führen. Es ist bekannt, zur Überwindung
der obigen Nachteile Dichtungen mit Schutz- und
Zentrierelementen auszustatten, die aus wegwerfbaren
starren Hülsen bestehen, welche an der Dichtlippe bzw.
den Dichtlippen angeordnet sind und unter Verwendung von
Spezialwerkzeugen bei der Montage abgenommen werden.
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Die obige Lösung weist jedoch mehrere Nachteile
auf. Da die Schutzhülse keinen Teil der Dichtung
darstellt, muß sie vormontiert werden, wodurch die
Montagekosten steigen; da die Hülse ein wegwerfbares
Element ist, erhöht die Hülse nicht nur die Kosten pro
Dichtungseinheit, sondern schafft auch Probleme
hinsichtlich der Entsorgung bei der Dichtungs-Wellen-
Montage; der Montagevorgang selbst erfordert die
Verwendung von Spezialwerkzeugen; und nicht zuletzt ist
die Lösung selbst nicht immer machbar, und zwar
insbesondere bei begrenztem Raum.
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Eine alternative Lösung ist aus der EP-A-0289148
bekannt, in der eine Dichtung gemäß den Merkmalen des
Oberbegriffs nach Anspruch 1 gezeigt wird. Diese bekannte
Lösung scheint jedoch unhandlich und schwer zu montieren
zu sein.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Radialwellendichtring mit einem
Dichtlippenschutzelement bereitzustellen, das zur
Uberwindung der oben erwähnten Nachteile ausgeführt ist
und, da es einen Bestandteil der Dichtung bildet,
insbesondere immer kostengünstig und effektiv eingesetzt
werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Dichtung für den Sitz einer Drehwelle bereitgestellt,
wobei die Dichtung folgendes umfaßt: eine Metallstütze;
ein an der Stütze ausgehärtetes elastomeres Element mit
mindestens einer ringförmigen Dichtlippe; und ein Element
zum Schutz und Zentrieren der Dichtlippe; wobei das
Schutz- und Zentrierelement aus einem Staubschutzring
besteht, der einen Bestandteil der Dichtung bildet und
mit Preßpassung an der Welle angebracht werden kanu, so
daß er sich im Gebrauch winkelformig einstückig damit
dreht; wobei die Dichtung die in Anspruch 1 beanspruchten
Merkmale aufweist.
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Insbesondere definiert die Dichtlippe der
Dichtung ein mit der Welle zusammenpassendes Loch zur
Einführung der Welle, dessen Durchmesser größer als der
eines entsprechenden mit der Welle zusammenpassenden
Loches zur Einführung der Welle ist, das von dem
Staubschutzring radial nach innen definiert wird.
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Als solcher kann der Staubschutzring leicht,
kostengünstig und dauerhaft so an der Stütze angebracht
werden, daß er einen untrennbaren Bestandteil der
Dichtung bildet. Darüber hinaus ist er lose und somit
frei beweglich innerhalb des Kanalsitzes untergebracht;
und da er im Vergleich zu der Dichtlippe bzw. den
Dichtlippen ein mit der Welle zusammenpassendes Loch
kleineren Durchmessers äufweist, sorgt er dafür, daß die
Dichtlippe(n) bei der Anordnung der Dichtung (oder der
Welle) nicht über die Welle rutscht bzw. rutschen und vor
allem die gesamte Dichtung bezüglich der Welle zentriert
wird. Nach der Montage der Dichtung und Beendigung der
Schutz- und Zentrierfunktion des Staubschutzrings sorgt
letzterer (im Gegensatz zu gegenwärtig verwendeten
wegwerfbaren Schutzelementen) für einen weiteren Schutz
der Dichtlippe (n), und zwar nun gegen äußere
Verunreinigungen, indem er durch Reibwirkung winkelförmig
an der Welle befestigt bleibt, mit der er sich deshalb
dreht, wodurch er für eine Schleuderwirkung sorgt, die
die Wirksamkeit der Dichtung insgesamt verbessert und
ihre Lebensdauer durch Schützen des elastomeren
Dichtelements erhöht. Schließlich ist die Montage der
Dichtung vereinfacht, erfordert keine Spezialwerkzeuge
und wirft keine Entsorgungsprobleme auf.
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Es wird eine nicht einschränkende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der
beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
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Figur 1 einen Wellensitz mit einer Dichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung;
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Figur 2 einen Radialschnitt eines Teils der
Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem
größeren Maßstab, wobei der nicht gezeigte Teil
symmetrisch ist;
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Figuren 3 und 4 schematische Ansichten zweier
möglicher Variationen eines Details der Dichtung nach den
Figuren 1 und 2 in verschiedenen Maßstäben.
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Durch die Zahl 1 wird in den Figuren 1 und 2 eine
Dichtung für den Sitz 2 einer Drehwelle 3 (beide
schematisch dargestellt) bezeichnet. Bei dem Sitz 2 kann
es sich um den Sitz an einem Motorblock (oder einer
beliebigen Stütze) 4 für die Hindurchführung der Welle 3,
z.B. der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors, handeln;
obgleich die folgende Beschreibung offensichtlich auch
für die Elemente 3, 4, die zum Beispiel aus dem
Innenund Außenring eines Rollenlagers bestehen, oder beliebige
zwei mechanische Teile, die sich bezüglich einander
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In allen Fällen weist der Sitz 2 eine axiale
Anschlagsschulter 5 für die Dichtung 1 auf, die das Ende
des Sitzes 2 und folglich die einzige Einführungsrichtung
der Dichtung 1 in den Sitz 2, wie durch Pfeil 6 in Figur
1 gezeigt, definiert. Hier und im folgenden wird alles,
was zur Schulter 5 weist (oder sich in Richtung des
Pfeils 6 bewegt), als "nach innen" des Wellensitzes 2
weisend verstanden; und alles, was in die
entgegengesetzte Richtung weist (oder sich in eine der
Richtung des Pfeils 6 entgegengesetzte Richtung bewegt),
wird als "nach außen" des Wellensitzes 2 weisend
verstanden.
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Die Dichtung 1 umfaßt eine Metallstütze 10 und
ein an der Stütze 10 ausgehärtetes elastomeres Element
11, das eine oder mehrere ringförmige Dichtlippen 12
aufweist, die so ausgeführt sind, daß sie im Gebrauch auf
gleitende und fluiddichte Weise mit der äußeren
Seitenfläche 3a der Welle 3 zusammenwirken. In dem
gezeigten nicht einschränkenden Beispiel umfaßt das
Element 11 eine Lippe 12, die einen V-förmigen, radialen
Abschnitt enthält und radial nach außen (d.h. auf der der
Welle 3 gegenüberliegenden Seite) mit einer bekannten
ringförmigen Schraubenzugfeder 13 versehen ist.
Insbesondere (Figur 2) definiert die Lippe 12 radial zur
Symmetrieachse A der Dichtung 1 hin, und mit der
Drehachse der Welle 3 zusammenfallend, ein Loch 14 zur
Anordnung und Einführung der Welle 3.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die
Dichtung 1 des weiteren einen Staubschutzring 16, der,
wie später beschrieben, so angebracht und ausgeführt ist,
daß er als Schutz- und Zentrierelement für die Dichtlippe
12 wirkt. Der Ring 16 definiert radial nach innen zur
Achse A ein Loch 18 zur Anordnung und Einführung der
Welle 3, das gemäß der vorliegenden Erfindung einen
Durchmesser aufweist, der kleiner als der des durch die
Lippe 12 definierten entsprechenden Lochs 14 und auf
jeden Fall kleiner als der Durchmesser der Welle 3 ist.
Mittels des Lochs 18 kann der Ring 16 somit durch
Preßpassung an der Welle 3 angebracht werden, bleibt im
Gebrauch winkelförmig einstückig damit verbunden und
dreht sich somit zusammen mit der Welle 3.
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Der Ring 16 ist lose und mit Axialspiel in einem
ringförmigen kanalförmigen Sitz 20 untergebracht, der zur
Achse A weist und mit der Stütze 10 einstückig
ausgebildet ist. Der Sitz 20 befindet sich axial nach
außen bezüglich der Dichtlippe 12 in Einführungsrichtung
der Dichtung 1 in den Wellensitz 2, d.h., er ist auf der
der Schulter 5 gegenüberliegenden Seite der Stütze 10
ausgebildet, um den Ring 16 im Vergleich zur Lippe 12
dichter an den Einlaß des Sitzes 2 zu halten. Der Sitz 20
wird von dem umfangsmäßig äußeren Rand 21 des Rings 16 in
Eingriff genommen, so daß der Ring 16 nicht zurückziehbar
und einstückig mit der Dichtung 1 als Bestandteil davon
aufgebildet ist.
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Die Stütze 10 liegt in Form eines schalenförmigen
Körpers 31 vor, dessen Konkavität von dem Ring 16 weg
weist, und enthält einen ersten Flanschteil 32, der die
Endwand des schalenförmigen Körpers 31 definiert, und
einen Hülsenteil 33, der in Einführungsrichtung in den
Wellensitz 2 hervorsteht (d.h. weg von Ring 16) und sich
senkrecht zum Flanschteil 32 erstreckt, welcher das
elastomere Element 11 in Einführungsrichtung in den
Wellensitz 2 radial nach innen, d.h. auf der dem Ring 16
gegenüberliegenden Seite, aufweist.
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Des weiteren umfaßt die Stütze 10 einen zweiten
Flanschteil 34, der umfangsmäßig nach außen des
Hülsenteils 33 auf der dem Teil 32 gegenüberliegenden
Seite angeordnet, um 180º um eine Biegung 37 an den Teil
33 und parallel dazu (und zu Achse A) gebogen ist und mit
Teil 33 eine Seitenwand 38 des schalenförmigen Körpers 31
definiert, damit die Anordnung des Körpers 31 und der
Dichtung 1 als ganzes an dem Wellensitz 2 ermöglicht
wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der
Kanalsitz 20 des Rings 16 durch den L-förmigen Rand 35
des Flanschteils 34 definiert. Die Stütze 10 ist dabei
aus einem relativ starren, aber dauerhaft verformbaren
Material hergestellt und so ausgebildet, daß sich der
Rand 35 parallel zu den Teilen 33, 34 erstreckt, wie in
Figur 2 gestrichelt gezeigt. Anschließend wird der Rand
nach dem Aushärten des Elements 11 und dem Anbringen
des Rings 16 (getrennt hergestellt) am Teil 32 auf der
dem Element 11 gegenüberliegenden Seite auf bekannte
Weise üm 90º derart gebogen, z.B. gerollt, daß er sich
parallel zu dem Teil 32 und somit dem Sperring 16
erstreckt.
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Gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich das elastomere Element 11 auf der gleichen
Seite (d.h. der dem Ring 16 gegenüberliegenden Seite)
aller drei Teile 32, 33, 34 der Stütze 10 derart, daß die
Seitenwand 38 des durch die Stütze 10 definierten
schalenförmigen Körpers 31 durch das elastomere Element
11 sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers 31
bedeckt ist. Insbesondere ist am Teil 34 im wesentlichen
bündig mit dem Rand 35 ein ringförmiges elastomeres Lager
39 mit einer wellenformigen Außenfläche gebildet, das mit
der Innenseite des Sitzes 2 auf fluiddichte Weise in
Reibungseingriff steht und bei Biegung 37 eine Schulter
bildet, die so ausgeführt ist, daß sie im Gebrauch mit
der Schulter 5 zusammenwirkt.
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Wie in Figur 2 gezeigt, umfaßt der
Staubschutzring 16 einen ersten radial innenliegenden
ringförmigen Teil 41 aus elastomerem Material, so daß er
mit Welle 3 in Reibungseingriff steht, und einen zweiten
radial außenliegenden ringförmigen Teil 42 mit einem Rand
21 und aus einem relativ starren Material, vorzugsweise
synthetischem Kunststoff wie zum Beispiel Polyamid, der
sich mit sehr geringer Reibung im Sitz 20 drehen kann.
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Auch auf die Figuren 3 und 4 Bezug nehmend, weist
die Fläche 44 des Rings 16, die in die der
Einführungsrichtung der Dichtung 1 in den Wellensitz 2
entgegengesetzte Richtung weist, d.h. auf der dem
Flanschteil 32 gegenüberliegenden Seite liegt, Windungen
auf, die so ausgeführt sind, daß sie im Gebrauch
jegliche Verunreinigungsstoffe wegschleudern. Bei der
Ausführung nach Figur 4 werden die Windungen 45 in dem
gezeigten Beispiel durch mehrere Turbinenschaufeln
gezeigten Beispiel durch mehrere Turbinenschaufeln
ähnelnde Schaufeln 46 definiert, die in einem Ring
angeordnet und mit dem Teil 42 einstückig ausgebildet
sind. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführung in größerem
Maßstab umfaßt der Ring 16 hingegen einen starren Einsatz
50, an dem ein elastomeres Element 51 ausgehärtet ist,
das radial vom Einsatz 50 zur Achse A ragt und so einen
Teil 41 bildet, der mit der Welle 3 in Eingriff steht,
und das sich derart über die Fläche 54 des Einsatzes 50
auf der gegenüberliegenden Seite der Stütze 10 erstreckt,
daß es die Fläche 54 bedeckt und daran mehrere Nasen 55
bildet.
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Nach Anbringen des Rings 16 an der Stütze 10, wie
oben beschrieben, wird die Dichtung 1 in allen Fällen an
der Welle 3 durch Einführen der Welle durch die Löcher
14, 18 angebracht. Da das Loch 18 kleiner als das Loch 14
ist, unterliegt der Ring 16 dem durch das Gleiten über
die Fläche 3a bei der Montage verursachten Verschleiß und
schützt somit die Lippe 12; und da der Ring koaxial zur
Stütze 10 und Lippe 12, aber mit einer gewissen
Bewegungsfreiheit, angebracht ist, sorgt der Ring 16 auch
für eine Zentrierung der Lippe 12 und Dichtung 1 als
ganzes auf der Welle 3. Nach der Montage führt die
Preßpassung mit der Welle 3 dazu, daß der Ring 16 im
Gebrauch bezüglich des Sitzes 20 und des Rests der
Dichtung 1 gedreht wird, so daß jegliche äußere
Verunreinigungen mit der Fläche 44 (oder 54) des Rings 16
in Berührung kommen und nach außen geschleudert werden,
wobei diese Schleuderwirkung bei einer gegebenen
Umdrehungsgeschwindigkeit durch die Windungen 45 erhöht
wird. Schließlich sorgt der Ring 16 dafür, daß Fett dicht
an der Lippe 12 gehalten wird, wodurch die Dichtwirkung
verbessert, Reibung vermindert und die Lebensdauer der
Dichtung 1 verlängert wird.