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Dichtung in Gestalt eines umlaufenden, einseitig festgelegten Dichtungsringes
mit radialem Federungsvermögen seines axial gerichteten Dichtteiles Die Erfindung
bezieht sich auf eine Dichtung in Gestalt eines mit dem abzudichtenden Drehteil
umlaufenden, leinseitig festgelegten Dichtungsringes mit radialem Federungsvermögen
seines axial gerichteten Dichtungsteiles, der sich bei Drehung durch den Einfluß
der Fliehkraft von der Gegenfläche abhebt und bei Stillstand sich wieder unter Auswirkung
der vorhandenen Schließkraft dichtend ,anlegt.
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Ihre Anwendung ist nicht auf die Abdichtung von Flüssigkeiten, z.
B. Lageröl, beschränkt, sondern kann durch den besonderen Aufbau, der sich durch
große Einfachheit und geringe axiale wie radiale Abmessungen ;auszeichnet, auch
für gasförmige Stoffe angewendet werden. Ebenso ist die Anwendbarkeit auch für Teile
mit Relativbewegung gegeben. Bekannt sind Dichtungen, die insbesondere bei Flüssigkeitsgetrieben
und Schlupfkupplungen zur Verwendung gelangen, wobei eine L-förmige Ringmanschette
mit vorzugsweise zusätzlicher Federbelastung sich bei Stillstand um die -Welle dicht
anlegt, bei Drehung :aber unter dem Einfluß des hier vorhandenen LTberdruckes und
der gleichzeitig einwirkenden Fliehkräfte von der Dichtfläche abgehoben wird, was
der hier vorliegenden Aufgabenstellung entsprach.
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Hierbei war also nur eine Dichtwirkung in Ruhelage zur Vermeidung
von Flüssigkeitsverlusten vorhanden, während eine Abdichtung im Betrieb (Bewegung)
nicht notwendig war.
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Es ist ferner eine Abdichtung bekanntgeworden; bei der .ebenfalls
eine etwa L-förmige Ringmanschette in einen als Schleuderring
ausgebildeten
Haltering eingesetzt und der axial gerichtete Manschettenteil sich auf einen Halsring
als Gegenfläche im Ruhezustand anlegt, bei Drehung unter Fliehkrafteinwirkung abhebt,
wobei dann der in diesem Zustand mögliche ungehinderte Austritt der abzudichtenden
Flüssigkeit zwischen Manschette und Halsring durch die vorhandene Schleuderwirkung
des Halteringes abgedrosselt bzw. ganz aufgehoben «,-erden soll.
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?abgesehen davon, daß durch den durch das zur Vermeidung eines Streifens
und damit verbundener Zerstörung der - Teile bedingte Azialspiel zwischen stillstehendem
und bewegtem Teil vorhandenen Spalt eine sichere und vollständige Abdichtung bei
dieser 2.usführung nicht möglich ist, ergeben sich auch bei dieser Dichtung noch
,andere Mängel, die die gewünschte Wirkung nicht erreichen lassen.
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Vielseitige Versuche mit Dichtungen gemäß der Erfindung haben ergeben,
daß die federnde Eigenelastizität des Werkstoffes der Dichtmanschettb allein nicht
genügt, um insbesondere beim Stillsetzen der Drehbewegung die für die Dichttvirkung
notwendige schnelle Auflagebewegung herbeizuführen. Vielmehr war immer eine zusätzliche
Schließkraft erforderlich. Dies ist um so mehr notwendig, da die elastischen Manschetten
aus Werkstoffen hergestellt werden, die entweder von der Zeit abhängig oder auch
bei Temperatureinwirkung einer Nachhärtung unterliegen, bei höheren Temperaturen
sogar erweichen und damit jede Eigenspannung, die sich als Schließkraft auswirken
kann, verlieren.
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Es ergab sich ferner, daß die gewünschte Dichtwirkung bei abgehobener
Dichtmanschette nur erhalten wurde, wenn die Rückfördereinrichtung unmittelbar vor
oder in dem Ringspalt selbst angeordnet -wurde und diese selbst in sich geschlossen
war.
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alle diese Mängel, insbesondere aber der Mangel, daß jeweils nur bei
einem Bewe gungszustand eine Dichtwirkung vorliegt, wird erfindungsgemäß dadurch
beseitigt bzw. ganz -aufgehoben, daß der Dichtteil des von der Fliehkraft beeinflußten
Dichtungsringes in seinem Querschnitt so geformt ist, daß sich beim Abheben von
dem Halsring ein nach dem abzudichtenden Raum sich erweiternder Ringspalt ergibt,
dessen Größe durch eigen festen, mitdrehenden Anschlag begrenzt wird, wobei er an
sich bekannte Rückfördereinrichtungen für etwa in den Ringspalt eindringendes Flud
aufweist. Die Rückfördereinrichtung kann mit Abdeckungen versehen sein, .die die
Rückfö.rderöffnunaen nur bei ihrem Wirksamwerden freigeben.
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Weitere in den Ausführungsbeispielen beschriebene Einrichtungen erhöhen
die Dichtwirkung und vervollkommnen die Erfindung.
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1n den Abb. i bis 3 ist die Erfindung beispielsweise, und zwar als
Wellendichtung, dargestellt. abb. i zeigt die neue Dichtung und die Lage der Dichtungsteile
zueinander im Schnitt bei stehender und abb. a bei sich drehender Welle, während
Abb.3 eine besonders für Pumpen und Gebläse geeignete Ausführung im Schnitt angibt.
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In diesen Abbildungen bezeichnet i eine Welle, 2 das Lager und 3 einen
beiderseits der Lagerschale angeordneten Trägerring, an welchem mit Hilfe eines
äußeren Ringes 6 ein federnder Ring .l. befestigt ist. Dieser federnde Ring ist
etwa U-förmig gestaltet und ist mit dem einen Schenkel mit dem Tei13 fest verbunden,
während der freie Schenkel Rückförderöffnungen ta aufweist. Der Stegteil 24 zwischen
den Schenkeln ist dünner gehalten, so daß bei Drehung der freie Schenkel radial
ausfedern kann. Er ist u-eiterhin auf seinem Innenumfang finit einer abdichtenden,
ölfesten Auflage 5 versehen. Außerdem trägt er am freien Schenkel außen die Rückförderöffnungen
zt abdeckende federnde oder elastische Teile g bzw. 14 (Abb. 3). Der Teil
9 hat Ringform, während der Teil i 4 aus einzelnen Federklappen besteht,
die ebenso wie der Ring c) nur mit einer Seite an dem freien Schenkel. des Ringes
.f befestigt sind. Der Ring s drückt mit seinem freien Schenkel federnd auf einen
in den Lagerkörper öldicht eingepreßten oder auch mit der Lagerschale dicht verbundenen
Halsring ,~, wenn die Welle steht, und legt sich mit dem gegebenenfalls angebrachten
Abdekkungen gegen den als Anschlag -wirkenden Ring 6, wenn die Welle schnell dreht.
Die Auflage 5 kann auch auf dem Hals des Ringes 7 aufgebracht sein.
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Mit S ist eine aus einem Federzungenring bestehende Rillendichtung
bezeichnet, die in Verbindung mit dem federnden Ring .l arbeitet, bei stillstehender
Welle und bei Überdruck im Abdichtraum sich um die Welle legt und bei Drehung derselben
die Pumpwirkung des federnden Ringes .l drosselt. Durch die im federnden Ring ..l
befindlichen Förderöffnungen tr soll durchtretendes öl in den abdichtraum zurückgeführt
-werden, -nenn der elastische, die öffnungen im Ruhezustand der Welle verschließende
Ring t@ oder die besonderen Federklappen 14 r s. Abb.3) gelüftet -werden.
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Im Ruhezustand der Welle, -wenn der federnde Ring. auf dem Hals des
Ringes; aufliegt, bleibt zwischen dem federnden Ring .l und dem Anschlagring 6 ein
Spalt s, und oberhalb des Ringes #i ein kegelförmiger Spalt s: auch der ausfedernde
vordere Teil
des Ringes 4. hat gegenüber der ihn überdeckenden Brust
des Ringes 7 Spiel. Der Durchtritt von öl ist aber, weil der Belag 5 des federnden
Ringes 4 ,auf dem Hals des Ringes ; unter Druck :aufliegt nicht möglich, selbst
wenn ein gewisser Innendruck den Ring 4. von der Auflagefläche abzuheben bestrebt
ist.
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Kommt die Welle in schnelle Umdrehung, dann hebt sich der Ring 4 mit
dem Ring 9 mit seiner Dichtfläche vom Halse des Ringes 7 ab und nimmt infolge der
Fliehkrafteinwirkung die in Abb. z dargestellte Lage ein, wobei die Spalte s1 und
s2 verschwinden. Es findet nun eine Abdichtung durch den freien Schenkel des Federringes
4 an der Stelle p der Brust des Ringes 7 statt, und es entsteht der Spalt t1 zwischen
dem freien Schenkel des Ringes 4 und dem Abdeckring 9 -und der Spalt t@ zwischen
dem Ring .4 und den Ring 7. Diese Spalte ermöglichen einen geringen Umlauf durch
die Förderöffnungen u, während bei o nur noch ein reibungsloses Gleiten auftritt;
es kann sich aber bei o auch :ein geringer Spalt bilden. Der nach dem abzudichtenden
Raum sich .erweiternde Ringspalt hat eine Drosselwirkung zur Folge. Ferner treten
zwischen dem Ring ,^ und dem freien Ende des federnden Ringes 4. Drosselstellen
im radialen Spalt auf, die das Abdichten unterstützen.
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Um den Ring federnd zu gestalten, kann dessen freier Schenkel mit
Schlitzen oder mit wellenförmig ausgefrästen Nuten versehen sein; hinter dem Kopfteil
bis zur Einspannstelle ist der Verbindungssteg 24 *zur Erhaltung der gewünschten
Federung dünn gehalten.
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Zur Unterstützung der Dichtwirkung und zur Erzeugung der in diesem
Sinne wirkenden Turbulenz können noch ,an der Stirnseite des freien Schenkels des
Ringes 4. zusätzlich weitere Drosselstellen in Gestalt von konzentrischen Ringen
13 mit gegebenenfalls zusätzlichen Einschnitten angeordnet werden, die in
Aussparungen des Halsringes ? mit Spiel eingreifen. Diese Ringe 13 können aus demselben
Werkstoff wie der der Dichtungsschicht 5 bestehen.
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Statt des Federzungenringes 8 können auch einzelne Abdeckteile 15
gewählt werden (Abt. 3).
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Der axial gerichtete Hals des Ringes 7 wird insbesondere bei Vorhandensein
höherer Temperaturen zweckmäßigerweise als hohler Kühlkörper 16 .ausgebildet, damit
das Gefüge der Dichtungsschicht 5 sowie 'der Zungen 15 keinen Schaden erIeidet.
Es ist nicht notwendig, daß der Ring 7 feststeht; :er kann auch eine Relativbewegung
gegenüber dem federnden Dichturigsteil4 besitzen. Der Trägerring 3 kann mit dem
Außenring 6 auch aus einem Stück bestehen und der federnde Ring 4. mit einer Mutter
auf der Tragringnabe befestigt werden; statt dieser Befestigung ist auch eine Verschweißung,
Verlötung oder Vernietung des Ringes 4 mit dem Ring 6 angebracht.
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Eine Regelungsmöglichkeit für die Größe der Auffederung des Ringes
4 besteht in der Anwendung von Verstellschrauben, die im Außenring 6 eingesetzt
sind; die gleiche Wirkung kann auch durch einen Verstellring erzielt werden. Diese
Ausführungsart- ist nicht dargestellt.
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Der federnde Ring .4 kann bei Bedarf auch im ganzen geteilt ausgeführt
werden.