DE7016874U

DE7016874U - Wellendichtung.

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Publication number: DE7016874U
Application number: DE7016874U
Authority: DE
Original assignee: George Angus and Co Ltd
Current assignee: George Angus and Co Ltd
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1970-07-30
Also published as: FR2042516A6; ES200784U; SE346149B; DE2022017A1; US3620540A; ZA702774B; ES200784Y; GB1302198A; JPS499129B1

Description

PATENTANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl.ing. H. ZIMMERMANN

8 MUnchcn 2, Rosental 7, 3 Auf

τ·ι.-Adr. lelapat MQMhwi

5. Mai 1970

Unter Zeichen

Z/Va/Kg - S

GEORGE ANGUS & COMPANY LIMITED, Newcastle upon Tyne 1/En£and

Wellendichtung

Die Neuerung betrifft Wellendichtungen, die auch als Öll3<=»lr»*in +: sind nnr) 7ira ilhrH r.hf.en ceifin das \p.r.\cP.n von

Flüssigkeit entlang von Wellen, wie Kurbelwellen oder Kraftfahrzeugantriebsübertragungswellen, die aufgrund von Faktoren wie Wellendurchbjegung, Torsionsschwingung und exzentrischer Bewegung schwer abzudichten sind.

Es ist seit langem bekannt, dass das Abdichten solcher Wellen dadurch verbessert werden kann, dass man am abgeoichteten Umfang eine Art Rückförderschraube oder Rückförderschnecke vorsieht, die durch eine schraubenlinige Rippe oder Rille an der Oberfläche der Welle oder der Dichtung ausgebildet ist. Durch geeignete Wahl der Richtung der Schraubenlinie in bezug auf die normale Drehrichtung der Welle bewirkt die relative Drehung, dass das Öl oder eine andere Flüssigkeit, die dazu neigt, durch die Dichtung zu lecken, zurückbefordert wird.

Die am besten geeignete Art zur Schaffung ein3r Rückförderwirkung besteht darin, die erforderliche Rippe oder Rille am Abdichtungsumfang der-i>ichtung auszubilden, so dass eine Veränderung der Welle nicht erforderlich ist und aie Dichtung

auf der zylindrischen Oberfläche jeder Welle geeigneter Grosse in Tätigkeit tritt.

Nach Einern älteren Vorschlag ist eine Wellendichtung bekannt, die in jeder Drehrichtung der Welle eine Rückförderwirkung ausübt.

Die Dichtung des älteren Vorschlags besteht aus einem geformten Dichtungsring aus elastischem Material, der eine Umfangsdichtungslippe mit einem sich über den Umfang erstreckenden Dichtungsband zwischen einer inneren und einer ausseren kegelstumpfförmigen Fläche aufweist, die im Betrieb der Dichtung der abgedichteten Flüssigkeit zu- bzw. abgekehrt sind, und bei dem wenigstens ein durch eine Rippe oder Rille gebildetes Leitflächenteil, dessen Enden das Dichtungsband in entgegengesetzten Umfangsrichtungen schneiden und ein Paar entgegengesetzt gerichteter Leitflächen bilden, die auf das Dichtungsband in einem Winkel von nicht mehr als 20° zur Ebene des Dichtungsbandes auftreffen, bogenförmig über einen Teil der ausseren kegelstumpfförmigen Fläche erstreckt.

Die Leitflächen bewirken bei jeder Richtung der Wellendrehung, wenn die Dichtung in Betrieb ist, eine Rückförderung ;on hinter das Dichtungsband leckender Flüssigkeit auf dieses zu.

Die Neuerung stellt eine Weiterentwicklung der Dichtung gemäss dem älteren Vorschlag dar und sieht einen erweiterten Bereich hinsichtlich der Verteilung und der Abstände der Leitflächen in bezug auf das Dichtungsband vor.

Gemäss der Neuerung sind bei einer Dichtung nach dem älteren Vorschlag wenigstens zwei solche Leitflächenteile in Form von Rippen vorgesehen, die sich so über die äussere kegelstumpfförmige Fläche des Dichtungsrings bogenförmig erstrecken, dass sie sich schneiden.

Die Dichtung weist somit wenigstens zwei, vorzugsweise mehrere Paare entgegengesetzt gerichteter Leitflächen auf und durch

geeignete Ausrichtung der sich schneidenden Rippen können ihre Verteilung und ihre Abstände in bezug zum Dichtungsband so ge-KQhIt spwsn riaRR sis dan sn Di nhinnpen gestellten AnforöeruD—

gen entsprechen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist jede Rippe ein Teil eines Kreises, der in einer schräg zur Ebene des Dichtungsbandes liegenden Querebene liegt. Der Schrägheitswinkel ist vorzugsweise bei allen Rippen gleich, jedoch sind die schrägen Ebenen der sich schneidenden Rippen um die Achse der Dichtung verschieden ausgerichtet.

Bei geeigneter Wahl der Anzahl und der Abstände der sich schneidenden Rippen und Gruppen von Rippen, ihres Schrägheitswinkels und ihrer Ausrichtung in bezug zur Achse der Dichtung können eine gewünschte Anzahl und Abstände entgegengesetzt gerichteter Paare von Leitflächen auf dem Dichtungsband erzielt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Wellendichtung gemäss der Neuerung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der kreisförmigen Dichtungskante der Dichtung gemäss dem älteren Vorschlag,

Fig. 3 eine soheaatiSGbe Darstellung der kreisförmigen Dichtungskante der Dichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der kreisförmigen Dichtungskante eiaer anderen Ausführungsform der Neuerung,

Fig. b als Flächenabwicklung die lussere kegelstumpffönaige Fläche und die sch schneidenden Rip-

pen der Dichtung gemäss Fig. 1 und 3, und

Fig. 6 in stark vergrössertem Masstab eine Schnittansicht eines Teils der Dichtungslippe entsprechend der rechten Seite der Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine Dichtung, die im Hinblick auf ihre Hauptkonstruktion als Innendichtung bekannt ist und die flüssigkeitsdicht in ein Gehäuse eingepasst wird und durch eine elastische Lippe rund um die zylindrische Oberfläche einer Welle abdichtet-..

Die Dichtung besteht aus einem geformten Dichtungsring aus synthetischem Gummi od.dgl. mit rinnenartigem Querschnitt, der eine äussere zylindrische Wand 1 aufweist, die durch eine Einlage 2 mit L-förmigeiL querschnitt versteift ist, so dass ein Halteteil; gebildet wird, das in ein Gehäuse eingepasst werden kann, und ei-^s η en flexiblen Flansch 3, der von einer Badialfeder 4 umgeben ist und die Dichtungslippe bildet. \

Eine kreisförmige Dichtungskante 5 wird durch die Verbin- . dung zwischen der äusseren und inneren kegeistumpfförniigen Flächen 6 und 7 gebildet, die koaxial zur Achse X-X 3er Dichtung ver-j laufen.

Bei der üblichen Herstellung der Dichtung wird die Fläche 6| über die volle axiale Ausdehnung des Flansches 3 geformt, wie durqh gestrichelte Linien bezeichnet, und die Fläche 7 wird dann durch ; Drehung der Dichtung um die Achse X-X gegen ein schräggestelltes ; Messer ausgeschnitten, wodurch die Dichtungskante 5 an der Verbin-j dung der Flächen 6 und 7 gebildet wird. Im Betrieb der Dichtung wird durch die Anfangsabnutzung gegen die ftellenoberflache, als i "Einlaufen" bekannt, die Kante 5 zu einem schmalen Band axial ver-| breitert. Der Ausdruck "Dichtungsband" wird zur Bezeichnung sowohl der anfänglichen Dichtungskante als auch des sich ergebsnden schmalen Bandes verwendet.

Soweit bisher beschrieben, entspricht die Dichtung nach Fig. 1 der bekannten .Praxis. Die Ausführungsform gemäss der Ite^a- I rung sieht die Schaffung von zwei Gruppen sich schneidender Rip- ^!

pen Y und Z vor, die auf der äusserer V^gelstumpfförmigen Fläche 6 geformt sind. Jede Gruppe besteht a..:.. ■ iü-or abgestuften Reihe parallel über den Umfang verlaufender Eip^sn.

Die Rippen sind kreisförmig und die Rippen jeder Gruppe s. ' in gleichen Abständen und koaxial jeweils um eine leicht, im dargestellten Beispiel um 5° in bezug auf die Achse X-X der Dichtung geneigte Achse angeordnet.

Die Rippen liegen somit in schräg in einem Winkel von 5° zur Ebene der Dichtungskante verlaufenden yuerebenen, wobei die Ebenen der Rippen in jeder Gruppe zueinander parallel liegen, jede Gruppe jedoch um die Achse X-X der Dichtung verschieden ausgerichtet ist.

'Wenn die Dichtung geformt worden ist, erstrecken sich die Rippen über die volle axiale Ausdehnung der Fläche 6, wenn jedoch die Fläche 7 geschnitten wird, werden Bogen der Rippen an der Dichtungskante 5 weggeschnitten, so dass die Enden der Rippen in die Dichtungskante 5 übergehen und Paare von Leitflächen Y , Y usw. bzw. Z , Z usw. bilden.

Wenn nur eine Gruppe von Rippen, beispielsweise von Rippen Y, vorgesehen wäre, würde die Dichtung eine einfache Dichtung ge-

3 dem älteren Vorschlag sein. Eine solche Dichtung ist in Fig.2 schematisch dargestellt, die drei Paare von Leitflächen Y , Y und Y^ zeigt, die in die Dichtungskante 5 übergehen. Die schräge Achse ■der Rippen Y, die um 5° zur Dichtungsachse geneigt ist, ist mit Y⁰ bezeichnet und es ist zu sehen, dass die Leitflächen symmetrisch Ium entgegengesetzteHalbkreise der Dichtungskante 5 gruppiert sind, !wobei die Leitflächen der einen Gruppe in der anderen Gruppe entgegengesetzter Umfangsrichtung verlaufen.

Fig. 3 erläutert die Erfindung, bei der die zweite Gruppe von Rippen Z eingeführt ist, die in jeder Hinsicht der Gruppe der Rippen Y gleicht, mit der Ausnahme, dass ihre schräge Achse eiue andere Ausrichtung um die Dichtungsachse, und zwar um 90° von der Achse Y⁰ versetzt aufweist, wie durch Z⁰ in Fig. 3 dargestellt.

Dießurch die Rippen Z gebildeter] Paare von Leitflächen Z , Ζ*~ und Z^ entsprechen den durch die Rippen Y gebildeten Leitflächenpaaren, sie sind jedoch in bezug au diesen um 93^υ um die Dichtungskante 5 herum veisetzt, die dadurch mit sechs in gleichen Abständen am Umfang angeordneten Leitilächenpaaren versehen ist.

Das Muster der sich schneidenden Rippen 1 und Z der Dichtung nach Fig. 1 unc 3 ist als Fläjhenabwicklung in Fig. 5 dargestellt. Zur Erleichterung der Darstellung sind die Rippen Y in den Fig. 1 und 5 durch dickere Linien bezeichnet als die Rippen Z.

Die Beziehung zwischen den Fig. 1, 3 und 5 kann durch Vergleichen der betreffenden als 0° bis 360° bezeichneten Kardinalpunkte festggstellt werden, die übereinstimmen, nämlich 90°, 180° bzw. 270°. Das dargestellte Muster der Rippen ist um den Mittelpunkt 180° symmetrisch.

Eine Berücksichtigung der Geometrie zeigt, dass die im wesentlichen regeImässigeη Abstände zwischen den Leitflächen bei einem solchen symmetrischen Muster nicht mit einer einzigen Gruppe koaxial um eine schräge Achse verlaufenden Rippen erzielt werden können. Selbst uit engeren Abständen zwischen den Rippen einer einzigen Gruppe zum Zwecke der Erhöhung der Anzahl von Leitflächen- _; paaren würden sich die Abstände vom Mittelpunkt des Musters weg beträchtlich vergrössern.

ftie Fig. 1 und 5 am besten zeigen, schneiden sich die zwei Gruppen von Rippen Y bzw. Z an Kreuzungsverbindungen 8 und bilden zwischen sich ein Muster im wesentlichen rhomboidischer Zwischenräume 9 vcn fortlaufend verschiedener Gröaee, deren Hauptachsen sich jeaocn alle im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken.

Die Dichtung kann auf übliche Weise, wie oben beschrieben, uuich Formen cei Fläche 6 komplett mit den Rippen Y und Z bis zur vollen axialen Ausdehnung der Lippe 3 und darauffolgendes Ausschneiuen aer r'läche 7 hei gestellt werdej. Es ist nicht notwendig, das rtUoSchm-iden mit grosser Genauigkeit durchzuführen, um die Dichtungskante i? anzuordnen, vorausgesetzt, dass diese Kante deutlich

durch αϊ3 ,. ..jeuräume 9 ^tatt aurch die Kreuzungsverbinaungen 8 verläuft.

Die .-.evorzugte ^uerschnittsform aer Rippen ϊ und Z ist i^ wesentlichen eine L-förmige bzw. rechtwinklige DreiecKEform, bei aer eine Seitenfläche parallel zur Dichtungsachse λ-λ verläuft.

Statt die Fläche 7 auszuschneiae i, können auch aie Flächen 6 und 7 vollstancig mit ae^ gt:.¹-. dchten Eipuenmuster geformt weraen, jeacch ist der Ve_xgleich aer Kosten für die Formwerkzeug.- und das Veriiieiaen oaer entfernen aes Forma us triebs für eine wirtschaftliche Herstellung zu berückcicntigen.

Die 'ctuerschnittsforiü aer Rippen ist in Fig. 6 in vergrösserteiü Masstab una etwas übeitrieben aargeatellt, uüj zu veranschaulichen, wie aie Rippen in aie Dichtungütante 5 übergehen una sich bei der Verbindung 8 schneiden.

λώ cien Mittelpunkten aer Verbindungen stimmen aie .>,uerschnittsformen aer Rippen überein, was auch der in Fig. 6 dargestellte Radialschnitt aer Rippen zeigt. Die Seitenfläche 10 jeder Rippe liegt parallel zur Dichtungsachse, so aass aiese Seitenflächen zylindrisch uüj die Dichtungsachse verlaufen.

Selbstverständlich Können je nach aer anzahl und den Abständen aer Rippen und der Länge aer kegelstumpfför^igen Fläche 6, einige geformte Rippen auch nicht auf die Dichtungskante 5 auftreffen und somit als vollständige schräge Ringe auf der Fläche 6 erhalten bleiben.

erstreckt sich aas Formen aer am weitesten von aer späteren Dichtungskante 5 entfernten Rippen nicht über die äussere Kante 11 der Kegelstumpfförmigen Fläche 6 hinaus, so dass aie Kante 11 die Mittelbögen dieser auftreffenaen Rippen tatsächlich abschneiaet.

in Fig. 6 sina die abmessungen aer Rippen zum Zwecke besserer Klarheit vejgröusert, in aer Praxis sind die Rippen jedoch sehr fein, so dass sie nur leicht von aer Fläche 6, auf der sie ausgeformt bina, vorspringen una in aie Dichtungs^ante 5 übergehen, ohne

Vorsprung« zu bilden, die den vollständigen LiaienkoDtakt der i>ichtucgskante 5 mit aer Oberfläche . iner Welle mit geeignetem Durchmesser stören würde.

Die tatsächlichen tosse der Rippen hängen von der Grosse und Art aer Dichtung ab, die folgenden Beispiele können jedoch als adequate Leitwerte dienen.

"ninkel der äusseren kegeistumpff örmigen Fläche ^ 30° Wellenuürchmesser 76,2 mm

Scbrägheitswinkel der Rippen 5° \

Teilung der Rippen in jeder Gruppe 5,5 pro cm

radiales Mass jeder Rippe 0,127 mm

axiales Mass jeder Rippe 0,22 mm

Obwohl oben in gcio mit bezug auf die Fig. 1, 3, 5 und 6 beschriebenen Beispiel zwei Gruppen von Rippen \.j.t einer Differenz von 90° in der .ausrichtung ihrer schrägen Aohisen vorgesehen sind, können geaäss der Neuerung auch nur zwei sich schneidende Rippen _: vorhanden sein, die zwei Leitflächenpaare, z.b. Y und Z^d , bilden. Es können auch mehr als zv<ei Gruppen von Rippen und jede geeigne- ; te Differenz in der Ausrichtung ihrer schrägen Achsen vorgesehen sein. j

Eine alternative Anordnung ist sehenatisch in ^ig 4 · - ^vstellt, die die Virkung einer Differenz von 180° in der hll. .ic .-tung der schrägen Achsen Y⁰ und Z⁰ um die Dichtungsachs^ λ λ zeigt, wobei die Rippen Y und Z sonst so beschaffen sind, .ie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Fig. 4 zeigt, dass die Leitflächen in geringen Abständen ; entgegengesetzt gerichtet und an den entgegengesetzten Seiten der Dichtungskante gruppiert sind.

Durch Wahl der Zahl und der Abstände eier Rippen oder Rippengruppen und der Differenz in ihrer Ausrichtung kann eine grosse Verschiedenartigkeit der Verteilung der Leitflächen in bezug zur Dichtungbkante erzielt werden.

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Die Neuerung ist in bezug auf ihre Verwendung als innere rvellenüichtung beschrieben una aargestellt v.oruen, oie kann jedoch auch bei einer äußeren Wellendichtung verwendet werden, die beKannciich bo auf einer imelle beieüligi wiru, daß sie biuh mit ihr dreht una gegen eine sie umgebende zylindrische Fläche eines Gehäuses abdichtet. Bei einer Außenaicbtung sind die Stellungen der als Halteteil ausgebildeten Wand 1 una die des Flansches 3 umgekehrt in bezug zueinander una die Kadialfeaer 4 wirkt radial nach außen.

Das elastische Material des Dichtungsrings kann, v.ie oben erwähnt, synthetischer Gummi oder auch Naturguuiiui odsr ähnliches Material sein, z.B. als Elastomere bekannte Kunststoffe.

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Claims

- 10 . jhutzanspriiche :

1. .·.ellendichtung aus einem geformten Dichtungsring aus elastischem Material, der eine "u ml angsdichtungs lippe mit einem sich aber den umfang erstreckenden Dichtungsband zwischen einer inneren und einer äußeren kegelstumpf^ ^;rmigen Fläche aufweist, die im Betrieb der Dichtung ö ... abgedichteten Flüssigkeit ?vozw. abgekehrt sind, und bei der sich wenigstens ein durch eine Rippe oder Rille gebildetes I-eitflächenteil, dessen Enden das Dichtungsband m entgegengesetzten ürafangsrichtungen schneiden und ein Paar entgegengesetzt gerichteter Leitfiäcnen bilden, die auf das Dichtungsband in einem Winkel von nicht mehr als 20 , zur Ebene des Dichtungsbandes euftreffen, bogenförmig über einen Teil der äußeren kegelstumpfförmigen Fläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei solcher Leitflächenteile in Form von Rippen (Y, Z) vorgesehen sind, die sich so bogenförmig um die äußere kegelstumpfföraige Fläche (6) des Flansches (5) des Dichtungsrings erjtrecKen, dai2 sie sich schneiden (3).

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da^ die äußere Kegelstumpfförmige Fläche (o) des Dichtungsrings ■wenigstens zwei auf ihr geformte, sich schneidende Gruppen über

den Umfang parallel verlaufender Rippen (Y , Y , Z , Z .)

aufweist, wobei jeae läppe in einer zur Ebene des Dichtungsband es (?) schräg verlaufenden Ebene liegt und die Schräge der

der nippen
Ebenen/jeder Gruppe eine andere Ausrichtung um die Achse (X-X) des Dichtungsrings als zwischen einer Gruppe und der anderen aufweist und wenigstens eine Rippe jeder Gruppe ein Leitflächente 1 i D L 1Q e t .

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3. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dau die Ri^ en (Ϊ, Z) jeweils einen im wesentlichen L-fömiigen Querschnitt aufweisen, bei dem eine Seitenfläche (10) im wesentlichen zylindrisch um die Achse (X-X) dec Dicntungsrings verläuft, und daß die Querschnitte der Rippen an den Mittelpunkten der Schnittpunkte (8) der sich se meidenden Rippen übereinstimmen.

701687Ί30.7.70