DE1954972A1

DE1954972A1 - Lippendichtung

Info

Publication number: DE1954972A1
Application number: DE19691954972
Authority: DE
Inventors: Fern Alan Gregory
Original assignee: Dowty Seals Ltd
Current assignee: Dowty Seals Ltd
Priority date: 1968-10-31
Filing date: 1969-10-31
Publication date: 1970-05-14
Also published as: DE1954972C3; FR2033195A1; NL6915900A; DE1954972B2; SE351475B

Description

Dr. Ing. H. Nogendank

Dipl. Ing, H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

8 München 15, Mozartstr. 23

Tel. 5 3805 86

Dowty Seals Limited

Aahchuroh, Tewkesbury

.Gloucestershire, England 27. Oktober 1969

Anwaltsakte M-894

Lippendichtung

Die Erfindung betrifft eine Lippendichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen, bei der ein Dichtungslippenabschnitt an einer der Flächen angreift. Durch solch eine Dichtung wird verhindert, daß Strömungsmittel zwischen den Flächen ausfließt. Eine Dichtung dieser Art ist eine Wellendichtung.

Es ist bekannt, spiralförmige Nuten oder Ausnehmungen neben der Dichtlippe einer Wellendichtung anzubringen,, um Strömungsmittel unter dynamischen Bedingungen abzudichten. Diese Nuten arbeiten zufriedenstellend, wenn zwischen den Flächen nur eine Drehrichtung möglich ist.Wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, ergibt sich dann aber der Nachteil, daß ein Strömungsweg gebildet wird, über den das Strömungsmittel auslecken kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen zu schaffen,

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die wirksam abdichtet.

Eine Lippendichtung ist daher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge um den Dichtlippenabschnitt mit Abständen auf der 'Seite angeordnet . sind, die von dem abzudichtenden Strömungsmittel entfernt liegt, wobei jeder Vorsprung an der von dem Dichtlippenabschnitt erfaßten Fläche mit solch einem Kontaktbereich angreift, daß die Flüssigkeit von einer Seite des Dichtlippenabschnittes zur anderen Seite desselben unabhängig von der Drehrichtung der Flächen gegeneinander gepumpt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Lippendichtung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung an der Fläche, an der die Dichtlippe anliegt, mit einer Kontaktfläche angreift, deren gegenüberliegende Seiten anfänglich oder nach einer Betriebszeit sich von der Lippe weg erstrecken und auseinanderlaufen, so daß jede Seite unter einem spitzen Winkel zu dem Teil des danebenliegenden Dichtlippenabschnittes geneigt ist. Wenn die -Dichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Teilen eingesetzt ist, wächst die Kraft unter dem Vorsprung mit dem axialen Abstand von dem Dichtlippenabschnitt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Lippendichtung dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei gegenüberliegende Seiten der Kontaktfläche von der

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■^ichtlippe weg um einen solchen axialen Betrag erstrecken, der größer als die axiale Breite der Kontaktfläche der Dichtlippe ist und daß die Seiten auseinanderlaufen, so daß jede Seite unter einem spitzen Winkel zu dem anliegenden Teil der Dichtlippe geneigt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine zum Teil geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wellendichtung, die abdichtend an einer Welle eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet ist;

Pig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Wellendichtung aus Fig. 1; .

Fign. 3, 4 und 5 Schnitte entlang der Linie A-A, B-B und C-G von Fig. 2;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Kontaktfläche zwischen der dichtung una der Welle; .

Flg. 7 einen Schnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wellendichtung;

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Figo 8 einen Schnitt durch einen Teil eines Aus führunga*> beispiels einer erfindungsgemäßen Dichtung mit axialer Stirnfläche; und

Pig. 9 einen Schnitt durch einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dichtung mit axialer Stirnfläche.

In den Fign. 1 bis' 5 ist die Dichtung 1 für eine sich drehende Welle in einem Gehäuse 2 angeordnet, die an einem Ende eines Getriebgehäuses 3 angeformt ist. Eine Welle 4 steht aus dem Getriebegehäuse hervor und ist mit einer geeigneten Einrichtung 5 mit einer Vorrichtung verbunden, die von der Welle angetrieben wird. Die Welle 4 ist in dem Getriebegehäuse durch ein Lager 6 gelagert. Die Dichtung 1 dichtet den Raum zwischen der Welle und der Wand des Gehäuses ab, die parallel zu der Achse der Welle angeordnet ist, um das Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Getriebe in den Außenraum zu verhindern.

Daa in den Fign. 2 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der .Dichtung 1 hat im wesentlichen Ringform, wird vorzugsweise gegossen und besteht aus einem dichtungsmaterial, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Material. Sie weist einen äußeren, durch einen eingesetzten Metallring 8 versteiften Haltering 7 und einen inneren biegsamen Flansch 9 auf. Eine

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Ringbandfeder 1o -umspännt den Flansch 9.

Der innere biegsame Plansch 9 hat zwei Flächen 11 und 12, die jeweils unter 'einem Winkel gegenüber der Achse der Dichtung geneigt sind, so daß sie aneinanderstoßen und eine Dichtlippe 13 bilden.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, liegt die Fläche 1t im Gebrauch neben der Flüssigkeit, die abdichtend eingeschlossen werden soll. Die Fläche 11 liegt daher auf der Ölseite der Dichtung und die Fläche 12 auf der Luftseite der Dichtung.

Auf der Fläche 12 und am Innenumfang derselben sind mehrere Vorspränge vorgesehen, die zusammentreffen und einen einstückigen Vorsprung 14- mit der Seitenwand 15 bilden. Diese, Seitenwand 15 ist im wesentlichen parallel zu der Achse der Dichtung und der Abstand dieser Seitenwand 15 von der Achse der Dichtung ändert sich zyklisch um die die Fläche 12, wobei ihr minimaler Abstand gleich dem Radius der Lippe 13 isto Die axiale Länge der Seitenwand 15 (Fign. 3» 4 und 5) ändert sich von einem Maximum bei der Lippe 13 zu einem Minimum (das gleich Full sein kann) an den Punkten, die am weitesten von der Lippe 13 entfernt liegen.

Wenn die Dichtung in ein Gehäuse eingesetzt ist und an.einer Welle angreift (Fig. 1) greift sie an der Welle mit einer Passung mit Übermaß an. Die Kontaktfläche des Diehtlippen-

abschnitte 13 mit der Welle ist eine dünne kontinuierliche Fläche und die Kontalctflache des Vorsprunges H mit der Welle wird durch mehrere mit Abständen angeordnete Kontaktflächen 15 (Fig. 6) gebildet. Jede dieser Kontaktflächen 15 hat zwei gegenüberliegende Seiten, die sich von dem Lippenabschnitt weg erstrecken und auseinanderlaufen. Auf diese Weise ist jede der gegenüberliegenden Sexten unter einem spitzen Winkel zu einem Teil des Dichtlippenabschnitts geneigt, der daneben liegt. Unter statischen Bedingungen wächst die Fläche unter dem Vorsprung auf der Welle im wesentlichen bis zur Außenkante der Kontaktfläche, während der Abstand von dem Dichtlippenabschnitt unter einem rechten Winkel dazu wächst.

Im Betrieb wird jegliches Strömungsmittel, das an der Dichtlippe zur Luftseite austritt, um die sich drehende Welle herumgeführt, li&rm. sich die Flüssigkeit der Seite der Kontaktfläche des Vorsprunges nähert, wird sie aufgrund der Form der Kontaktfläche zur Dichtlippe hin bewegt, so daß ein keilförmiges Flüssigkeitspolster gebildet wird. Aufgrund der Drehung der Welle wird in dem keilförmigen Flüssigkeitskissen ein Druck aufgebaut. Dieser Druck überwindet den Kontaktdruck zwischen der Lippe 13 und dem Teil des Vorsprunges neben der Lippe 13. Die Kraft unter dem Vorsprung wächst jedoch, wenn der axiale Abstand von der ^'iehtlippe 13 wächst, so daß die Leckflüssigkeit einer dynamischen Pumpwirkung ausgesetzt ist und unter der Lippe hindurch auf die Ölseite

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gedrückt wird. Die Auebildung des keilförmigen Kissens wird durch die Seitenwand 15 unterstützt, die zu der Fläche der Welle in dem Bereich der Seite der Kontaktfläche konvergiert.

Dieser dynamische Pumpeffekt wird unabhängig von der Drehriohtung der Welle erreicht, da zwei entgegengesetzt divergierende Seiten der Fläche des Kontaktbereiches des Vorsprungs mit der Welle vorhanden sind. Ferner wird auch eine wirksame Abdichtung geschaffen, wenn die Welle steht, weil die Anlage des Dichtlippenabschnittes an der Welle kontinuierlich ist.

Bei Verwendung der beschriebenen Wellendichtung tritt eine kontinuierliche Zirkulation der'Flüssigkeit unter dem Dichtlippenabschnitt und unter einem wesentlichen Teil jedes Vorsprungs auf, der in Anlage mit der Welle steht, -^iese Zirkulation der Flüssigkeit wirkt nicht nur als Schmierung und verhindert die unerwünschte Abnutzung des Dichtlippenabachnittes und eines Teiles des Vorsprunges, sondern kühlt auch den Dichtlippenabschnitt und den Vorsprung.

Die tatsächliche Abnutzung tritt bevorzugt an dem Teil des Kontaktbereiches des V_Orsprunges auf, der am weitesten von dem ^ichtlippenabschnitt entfernt ist. Obwohl die ursprüngliche Kontaxtfläche des Vorsprunges vorzugsweise die in Fig. 6 gezeigte Fora haben soll, kann der Kontaktbereich beim Beginn der Benutzung der erfindungsgemäßen Dichtung im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Seiten haben.

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Wach einer bestimmten Benutzungszeit bewirkt die tatsächliche Abnutzung, daß die Kontaktfläche eine Form annimmt, die der in Ji¹Ig, 6 gezeigten Form ähnlich ist.

Die in den Fign. 1 bis 6 gezeigte Dichtung hat eine Lippe, die im Betrieb an einer sich drehenden Fläche angreift. Die Dichtlippe liegt auf der Innenseite der Dichtung. Fig. 7 zeigt eine Dichtung, die sich im Betrieb mit der Welle 16 dreht. ·

Die Dichtung weist einen inneren, durch einen eingesetzten Metallring 18 versteiften Haltering 17 und einen äußeren flexiblen Flansch 19 auf. Eine Ringbandfeder 2o ist auf dem Flansch 19 angeordnet. Der äußere biegsame Flansch 19 hat zwei Flächen 21 und 22, die jeweils unter einem Winkel zur Achse der Dichtung geneigt sind, so daß sie aneinanderstoßen und eine Dichtlippe 23 bilden. Die Fläche 22 hat einen einstückigen Vorsprung 24 mit einer Seitenwand 25, der dem Vorsprung 14 in den Fign. 2 bis 5 gleicht mit der Ausnahme, daß der Abstand der Seitenwand 25 von der Achse der Dichtung an der Lippe 23 ein Maximum erreicht.

Die Dichtlippe 23 und der Vorsprung 24 dichten gegen eine stationäre Gehäusefläche 26 ab.

Die Wirkungsweise der dichtung ist die gleiche wie im Zusammenhang mit den Fign. 1 bis 6 beschrieben wurde.

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' In Fig. 8 ist eine Dichtung mit axialer Dichtfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.

Die axiale Flächendichtung 28 (Fig. 8) hat einen auf eine drehbare Welle 29 passenden Haltering 28 und einen biegsamen Flansch 3o. Der Ring 28 ist durch zwei becherförmige Preßteile 31t 32 als Unterlagscheiben versteift, zwischen denen ein Federglied 33 gehalten ist. Der Preßteil 31 sitzt mit einem Übermaß auf dem Ring 28 und der Preßteil 32 sitzt mit einem Übermaß auf dem Federglied 33. Das Federglied 33 drückt den Flansch 3o gegen eine feststehende Fläche 34 eines Gehäuses.

Der biegsame Flansch/ 3o hat zwei Flächen 35 und 36, die unter einem Winkel zueinander geneigt sind und aneinanderstoßen, um eine Dichtlippe 37 zu bilden. Die Fläche 36 hat einen einstückigen Vorsprung 38, der ähnlich wie die Vorsprünge 14 und 24 der beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist.

Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Axialflächendichtung. Die Axialflächendichtung 39 hat einen Haltering 4ö, der auf die Fläche 41 eines stationären Gehäuses 42 paßt. Der Ring 4o wird durch zwei becherförmige, als Unterlagacheiben dienende Preßteile 43, 44 versteift, zwischen denen ein Federglied 45 gehalten wird. Der Preßteil 45 hat eine Passung mit Übermaß auf der Fläche 41, und de τ,. Preß teil

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44 eine Passung mit Übermaß auf dem Federglied 45. Das Federglied 45 drückt den Flansch 4ö gegen eine Fläche eines sich drehenden Teiles 47.

Der biegsame Flansch 46 hat zwei Flächen 48 una 49, die unter einem v/inkel zueinander geneigt sind und aneinanderstoßen, ' um eine -^ichtlippe 5o zu bilden. Die Fläche 48 hat einen einstückigen Vorsprung 51, der ähnlich wie die Vorsprünge 14, 24 und 38 der drei vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgeführt ist.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Kontaktbereich 15 jeweils durch einen einfachen kontinuierlichen Vorsprung auf der geneigten Fläche 12 gebildet. Solch ein kontinuierlicher Vorsprung ist nicht wesentlich. Mehrere mix Abständen angeordnete einzelne Vorsprünge, die jeweils eine oder mehrere Kontaktflächen ähnlich der Kontaktfläche 15 bilden, können einstückig mit der geneigten Fläche ausgebildet sein, die bei Verwendung der Dichtung auf der dem abzudichtenden Strömungsmittel entfernt liegenden Seite liegt.

Die erfindungsgemäßen Lippendichtungen für Strömungsmittel können auf einfache Weise so ausgestaltet sein, daß sich eine optimale oder erwünschte Pumpwirkung ergibt. Dazu muß lediglich die Länge (in Richtung eines rechten Kinkels zu dem Dichtlippenabschnitt) der Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung

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und einer Welle oder einem anderen Teil und/oder die Keilwinkel geeignet gewählt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Lippendichtung für Strömungsmittel, die als Wellendichtung verwendet werden soll, sind größere Abweichungen von der konzentrischen Lage der Vtellenachse gegenüber der Gehäuseachse möglich.

Die erfindungsgemäße Dichtung kann in zwei oder mehrere Teile aufgeteilt werden, die zur Bildung der Dichtung aneinander anstoßen.

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Claims

Petentanwälte

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Dipl. Ing. H. Hauck

Dipt. Phys. W. Schmitz

8 M ü η Α·η 15, Moze i+str. 23

Tel. 5 38C5ÖO

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Ashchurch, Tewkesbury

Gloucestershire, England 27. Oktober 1969

Anwaltsakte M-894

' Patentansprüche

(1.1 Lippendichtung zwischen zwei gegeneinander drehbaren Flächen, bei der ein Dichtungslippenabschnitt an einer der rläche angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (14,24,38,51) um den Dichtlippenabschnitt (13,23, 37,5o) mit Abständen auf der Seite angeordnet sind, die von dem aozudichtenden Strömungsmittel entfernt liegt, wobei jeder vorsprung (14,24,38,51) an der von dem Dichtlippenabschnitt erfaßten Fläche mit solch einem Kontakt« bereich angreift, daß die Flüssigkeit unabhängig von der relativen Drehrichtung der Flächen von einer Seite auf die andere Seite des Dichtlippenabschnittes. (13,23,37,56) gepumpt wird.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (14,24,38,51) an der Fläche, an der' die Dichtlippe (13,23,37,5o) anliegt, mit einer.

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en

Kontaktfläche angreift, der/gegenüberliegende Seiten anfänglich oder nach einer Betriebszeit sich von der Lippe (13, 23, 37, 5o) weg· erstrecken und auseinanderlaufen.
3· Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft unter den an der Fläche angreifenden Vorsprüngen (14, 24, 38_V 51) wächst, während der Abstand von der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) unter einem rechten Winkel dazu im wesentlichen bis zu der Außenkante des Bereiches wächst.
4· Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (14, 24, 38, 51) eine Seitenwand aufweist, die sich an jede der auseinanderlaufenden Kanten der Kontaktfläche anschließen, und daß die beiden Seitenwände auseinanderlaufen, wobei jede Seitenwand unter einem spitzen Winkel zu der neben dem Vorsprung (14, 24, 38, 51) liegenden Fläche geneigt ist. ·
5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand eines Vorsprungs (14, 24, 38, 51) sich an die anliegende Seitenwand des danebenliegenden Vorsprungs (14, 24, 38, 51) anschließt und kontinuierlich damit ausgebildet ist.
6«, Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der'Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) am nächsten liegende Teil der Kontaktfläche einen kleinen

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Abstand von der Dichtlippe hat.
7. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche sich von der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) unter einem rechten Winkel zu der Dichtlippe um einen Betrag erstreckt, der größer als die Breite der Kontaktflache der Dichtlippe (13, 23, 37, 5o) ist, und daß die Kontaktflächen auseinanderlaufen.

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