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Flüssigkeitsdichtung für umlaufende Wellen, besonders Wasserpumpen
von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsdichtung für
umlaufende Wellen, insbesondere Wasserpumpen von Kraftfahrzeugen bei der ein an
der Drehung verhinderter Schleifring von kleinem Trägheitsmoment von einer Feder
über einen elastischen Dichtungsring selbsttätig eingestellt wird. Gemäß. der Erfindung
ist der Schleifring so bemessen, daB: die Differenz zwischen seinem Außendurchmesser
und dem Innendurchmesser des Drucklagers kleiner ist als die Differenz zwischen
seinem Innendurchmesser und dem Durchmesser der Welle, damit der Schleifring gegenüber
der Welle .und dem Drucklager ein so hohes Spiel hat, daß er niemals zur Anlage
an die Welle kommt und sich etwaiger, durch Lagerabnutzung hervorgerufener Verlagerungen
der Welle anpassen kann.
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Bekannt ist eine Abdichtung für umlaufende Wellen, die in der Weise
erfolgt, daß ein elastisch und dichtend mit der Welle verbundener Schleifring federnd
an den fest und dichtend- mit dem Gehäuse verbundenen Deckel angedrückt wird, auf
den er vermittels radialer Gleitflächen gleitet. Die federnde Verbindung des Schleifringes
mit der Welle ist durch eine mit ihr verlötete wellrohrfärmige Membran hergestellt,
die ihrerseits mit einem dichtend und fest auf der Welle sitzenden
Ring
verlötet ist. Zwischen dem Schleifring und dem festen Ring ist eine Schraubenfeder
angeordnet, durch welche die federnde Aneinanderpressung der beiden Gleitflächen
herbeigeführt wird. Der Schleifring hat, weil aus Metall bestehend, ein relativ
hohes Trägheitsmoment und dreht sich mit der Welle. Er kann sich deshalb Verlagerungen
der Welle nicht anpassen.
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Bei einer anderen, für einen Kompressor bestimmten Schleifringdichtung
ist in einer Aussparung der Verschlußkappe der Stopfbüchse eine doppelkonische Ringpackung
vorgesehen, an der ein konischer Druckring anliegt unter dem Druck einer starken
Schraubenfeder, deren anderes Ende durch einen gehärteten Stahlring abgestützt ist.
Zwischen diesem Stahlring und einer Schulter der Kurbelwelle ist ein an der Drehung
der Welle nicht teilnehmender Schleifring aus Bronze eingeschaltet. Gleichviel ob
dieser Bronzering gegenüber der Kurbelwelle und gegenüber dem durch die Verschlußkappe
der Stopfbüchse gebildeten Drucklager Spiel hat oder nicht, für die vorliegende
Erfindung liegt in dieser bekannten Abdichtung kein Vorbild, zumal da der Ring von
hohem Trägheitsmoment und nicht plastisch ist.
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Eine weitere Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin,
daß der Schleifring an dem anliegenden Flansch des elastischen Dichtungsringes durch
in Öffnungen des Schleifringes eintretende Nasen einer als Widerlager für die Einstellfeder
dienenden Scheibe festgelegt ist. Bei einer bekannten Dichtung für die Welle eines
Magnetapparates wird der Schleifring über eine gekröpfte Scheibe durch eine Feder
und gegen eine auf der Welle sitzende und mit ihr umlaufende Scheibe angedrückt.
Die Feder selbst sitzt zwischen der Welle und dem Schleifring und ist an einer Scheibe
abgestützt, die am Magnetapparat festgelegt ist und mit einem an ihr befestigten
zylindrischen Teil und der umlaufenden Scheibe ein Gehäuse für den Schleifring bildet.
An der abstützenden Scheibe ist auch die gekröpfte Scheibe durch Vorsprünge festgelegt.
Bei dieser Anordnung des Schleifringes ergeben sich große Abmessungen und eine ungünstige
Belastung des Schleifringes, so daß taumelnde Be-,negungen des Schleifringes unvermeidlich
sind. Bei dieser bekannten Dichtung ist die Sicherung des Schleifringes gegen Mitdrehung
durch Festlegen der gekröpften Scheibe an einem feststehenden Teil des Gehäuses
notwendig. Beim Gegenstand der Erfindung ist dagegen die Sicherung des Schleifringes
normaler Weise schon durch den elastischen Dichtungsring gegeben und die Festlegung
des Schleifringes gegenüber dem Sicherungsring nur eine zusätzliche Sicherung.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung.
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Fig. z ist, teilweise abgebrochen, der Schnitt einer Wasserpumpe,
bei welcher die Abdichtung gemäß der Erfindung angeordnet ist; Fig.2 stellt in vergrößertem
Maßstab den Schnitt der Abdichtung nach Abb. z dar; Fig. 3 ist ein Schnitt nach
3-3 der Fig. 4; Fig.4 zeigt eine bei der Dichtung verwendete Federanordnung; Fig.
5, stellt in vergrößertem Maßstab den Schnitt einer anderen Dichtung dar und Fig.
6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Das Gehäuse.2o der Pumpe hat eine Bohrung 22, die zwei Lagerbüchsen
24 und 26 aufnehmen kann. Die Lagerbüchse 26 hat einen Flansch 27, der an dem Pumpengehäuse
2o anliegt. Die Lagerbüchsen 24 und 26 bestehen vorzugsweise aus poröser Bronze.
Sie werden in bekannterWeise aus D'ronzepulver hergestellt, welches nach der Formgebung
durch Sinterung in einen im wesentlichen homogenen Bronzeschwamm übergeführt wird.
Eine Ölkammer 28, die von den Wandungen des Gehäuses 2o gebildet wird, steht mit
zwei unter den Lagerbüchsen 24 und 26 liegenden Kanälen 30 in Verbindung.
Wenn der Behälter 28 mit 01 gefüllt ist, sind die Lagerbüchsen im wesentlichen
in Öl eingetaucht. Eine Verschraubung 32 ist an der Decke der Ölkammer 28 vorgesehen,
durch welche das Öl in die Kammer 28, eingeführt wird. Die Lagerbüchsen 24 und 26
haben infolge ihrer porösen Eigenschaft das Bestreben, Öl aufzunehmen, und infolge
der Kapillarwirkung der Poren sickert das Öl durch die Lagerbüchsen hindurch, um
im wesentlichen einen Schmierfilm an den Innenflächen der Lagerbüchsen aufrecht
zu erhalten.
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Die Welle 36 ist in den Lagerbüchsen 24 und 26 gelagert und trägt
außen eine Nabe 38, die an ihr unverrückbar befestigt ist. Eine Riemenscheibe 40
und ein Ventilator 42 sind an der Nabe 38 mittels Bolzen 41 befestigt.
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Das andere Ende der Welle 36 ragt in die Wasserkammer 44 des Pumpengehäuses
2o hinein und trägt das Flügelrad 46. Die Innenfläche 48 der Nabe des Flügelrades
ist poliert und liegt an dem Flanschring 5o an, der in die Bohrung 5 z des Gehäuses
2o gedrückt wird. Der Ring 5o; der vorzugsweise auch aus poröser Bronze besteht
und die Flanschfläche 29 der Lagerbüchse 2,6 wirken an den beiden Enden der Welle
36 als Drucklager und verhindern so ein übermäßiges Spiel der Welle.
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Damit Wasser von der Kammer 44 nicht längs der Welle 36 nach außen
durchsickern und auch nicht Schmieröl von der Kammer 28 längs der Welle 36 nach
innen gelangen kann, ist die Dichtungsanordnung 52 vorgesehen, die in Fig. 2 in
größerem Maßstab veranschaulicht ist. Die Dichtungsanordnung 52 enthält einen
Schleifring 53, dessen innerer Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser
der Welle 36 und dessen äußerer Durchmesser etwas kleiner ist als der innere Durchmesser
des Drucklagers 5o. Das Drucklager 5o und der Schleifring 53 sind so bemessen, daß
dasDrucklager 5o ausreichend auf den Ring 53 und die. gesamte Anordnung wirkt. Auf
diese Weise kann der Ring 53 bei seiner Verschiebung senkrecht zur Achse niemals
in Berührung mit der umlaufenden Welle kommen. Er kann daher auch nicht in taumelnde
Bewegungen geraten, die zu Undichtheiten und Zerstörungen führen.
Der
Schleifring 53 besteht aus leichtem Werkstoffkunstharz, Preßstoff mit Metallzusatz,
wie Bronzepulver usw., hat also die Zusammensetzung der jetzt allgemein üblichen
Schleif- und Dichtungsringe.
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Ein zweites Abdichtungsglied 52 bzw.54 (Fig.2), welches auf der Welle
36 angeordnet ist, besteht vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff, der im
wesentlichen gegen die abzudichtende Flüssigkeit unempfindlich ist. Dabei können
Gummi, synthetische Gummi oder ein mit @diesen Werkstoffen imprägniertes Gewebe
benutzt werden Das Abdichtungsglied hat die aus Fig. 2 zu ersehende Form und besitzt
zwei Flansche 56 und 58. Der Flansch 56 stößt an den Schleifring 5 r, während der
Flansch 58 in der Bohrung 51, des Pumpengehäuses 2o aufsitzt. Das Abdichtungsglied
52 bzw. 54, welches in der Längsrichtung etwas größer ist als der in der Bohrung
51 vorgesehene Zwischenraum, ist bestrebt, den Schleifring 53 axial zur Welle 36
nach außen zu drücken, und zwar in Eingriff mit der Fläche 48 des Flügelrades 46.
Damit die Abdichtungskraft zwischen den Teilen erhöht wird, ist eine Feder 6o vorgesehen,
welche auf der Achse 36 angeordnet ist und im wesentlichen in dem Abdichtungsglied
54 liegt. Eine Metallscheibe 62 stützt das eine Ende der Feder ab und ist so ausgebildet,
daß sie an der Innenfläche des Flansches 58 anliegt. Eine zweite Scheibe 64 weist
einen Flansch 65 auf, um das andere Ende der Feder 6o aufzunehmen, und sitzt an
der Innenfläche des Flansches 56.
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Wie aus Fig. 3 und 4 zu ersehen, hat die Scheibe 64 drei Nasen 66,
die gleichmäßig um die Welle verteilt sind und sich in entgegengesetzter Richtung
zum Flansch 65 erstrecken. Diese Nasen 66 sind lose in drei Aussparungen 68, an
der Innenseite des Schleifringes 53 angeordnet. Auf diese Weise ist bei zusammengestellter
Abdichtung der Ring 53 locker mit dem Abdichtungsglied 54 gekuppelt, so daß eine
Relativdrehbewegung zwischen dem Ring 53 und dem Teil 54 verhindert wird. Das aus
elastischem Werkstoff bestehende Abdichungsglied 54 hat einen verhältnismäßig hohen
Reibungskoeffizienten und dreht sich demzufolge nicht in der Öffnung 51, wenn die
Welle 36. umläuft. Der Schleifring 53 hat infolge der eingebetteten metallischen
Bestandteile einen verhältnismäßig niederen-Reibungskoeffizienten und gleitet demzufolge
leicht an der polierten Fläche 48 des sich drehenden Flügelrades 46. Eine Relativdrehung
zwischen dem Flansch 56 des Dichtungsgliedes und dem Schleifring wird durch die
Scheibe 64 verhindert.
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Der Schleifring 53, der, wie bereits gesagt, aus plastischem Werkstoff
mit in diesem verteiltem Metall in Pulver- oder Körnerform besteht, trägt zur Abdichtung
wesentlich bei. Ein derartiger Ring hat ein beträchtlich geringeres Gewicht als
die üblichen Metallringe entsprechender Größe und daher ein geringes Trägheitsmoment;
er folgt der exzentrischen Bewegung der Welle und des Antriebsrades leicht. Wenn
so die Fläche 48 des Flügelrades 46 sich exzentrisch infolge einer leichten Abnutzung
der Lagerschalen 24 und 26 dreht, folgt der Schleifring 53 infolge seines kleinen
Trägheitsmomentes der Bewegung der Welle 36 ohne Unterbrechung der Abdichtflächen.
In gleicher Weise folgt das nachgiebige Glied 52 bzw. 54 den exzentrischen Bewegungen
des Ringes 53. Das Abdichtungsglied 54 kann .sich infolge der elastischen Eigenschaften
und der Wirkung der Feder 6o axial zur Welle 36 bewegen und dadurch bei vorhandenem
Spiel die Dichtung aufrechterhalten.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Abdichtung nach Fig.
z. Bei ihr wird ein elastisches Abdichtglied 75 in Gestalt eines Ringes von U-förmigem
Querschnitt benutzt, das ebenfalls zwei Flansche 77 und 79 hat. Der Flansch
77 liegt an dem Schleifring 53 an, während der Flansch 79 in einer Aussparung
&r im Gehäuse 2o ruht. Eine der Scheibe 5:o ähnliche Scheibe 83 drückt den Flansch
79 in die Aussparung 81. Eine ringförmige Scheibe 85 sitzt an der Innenseite des
Flansches 77. Sie hat einen Flansch 8,7, der an dem schleifenförmigen Teil 89 des
Gliedes 75 anliegt und die Feder 6o auf der Welle 36 hält. An der Scheibe 85 vorgesehene
Nasen 9i, von denen nur eine dargestellt ist, greifen in den Schleifring 53, in
ähnlicher Weise ein, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben worden ist.
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Der schleifenförmige Teil 89 des Dichtungsgliedes 75 ist genügend
elastisch und wirkt so federnd, daß das Glied 75 dem Schleifring 53 leicht axial
zur Achse zwecks Beseitigung des Spiels folgen kann.
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Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtungsanordnung,
bei welcher die Scheibe 6 der Fig. 2 weggelassen ist und die Feder 6o sich unmittelbar
an der Lagerbüchse 24 abstützt, wodurch das Glied 154 auseinandergespreizt und eine
Dichtung mit dem Gehäuse 2o erzielt wird. Das Glied 154 ist dem Glied 54 nach Fig.
2 ähnlich, hat aber einen etwas stärkeren Flansch 158, der gut passend in
der Bohrung 5, sitzt.
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Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen kann beispielsweise
die Scheibe 64 oder 85 weggelassen werden, und der Schleifring 53 kann an dem Dichtungsglied
befestigt sein. Wenn die Drehzahl des Flügelrades nicht übermäßig hoch ist, ist
die Reibung zwischen den genannten Teilen groß genug, um eine relative Drehung zu
verhindern; in diesem Falle kann eine Bindung weggelassen werden. Bei dieser Ausführungsart
bleibt die Feder direkt an der Innenfläche des Flansches, oder eine Metallscheibe
ohne Nasen (nicht gezeigt) kann als Sitz für die Feder Verwendung finden.
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Die Fläche 4& an der Nabe des Flügelrades wirkt bei allen Ausführungsformen
nicht nur als Gleitfläche, welche an dem Drucklager So anliegt, sondern wirkt auch
als Dichtungsfläche gegen den Ring 53.
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Die vorliegende in Verbindung mit einer Wasserpumpe gebrachte Beschreibung
beschränkt selbstverständlich die Erfindung keineswegs, und diese kann beispielsweise
auch bei Waschmaschinen, Kompressoren und anderen Geräten Verwendung
finden,
bei denen eine Flüssigkeitsdichtung erforderlich ist.