DE2003035B2 - Wellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung mit zwei axial hintereinander angeordneten Dichtungen, insbesondere Lippendichtungen, zwischen denen ein Schmiermittelraum vorgesehen ist.

Derartige Wellendichtungen werden besonders dort angewendet, wo Wellen die Wand eines Gehäuses, z. B. eines Pumpengehäuses, durchsetzen, in dem Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit oder Gas enthalten ist und in dem ein Druck herrscht, der über dem Umgebungsdruck liegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Schmiermittelkammer zwischen den Dichtungen einen Überdruck zu bilden und aufrechtzuerhalten, um mit Hilfe des Schmiermittels eine wirksame Abdichtung der feststehenden Teile gegenüber der Welle zu erzielen.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, womit also die zwischen der Dichtung und der Welle auftretenden Reibungskräfte ausgenutzt werden und mit ihrer Hilfe der Überdruck in der Schmiermittelkammer erzeugt wird. Das Hauptmerkmal hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus der Erfindung besteht darin, daß die Dichtung, die auf der Welle in axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung bewegbar ist, mit einem nicht verdrehbaren Teil mittels einer zylindrischen oder konischen Hülse verbunden ist, die von der Welle einen Abstand hat und aus einem dünnen und flexiblen Material besteht, das nicht oder nur in sehr geringem Maße dehnbar ist, wodurch diese Hülse dann über einen beträchtlichen Umfangswinkel verwindbar ist und dabei Falten bildet, die schräg zur Achsrichtung verlaufen, wodurch die Hülse in ihrer axialen Richtung verkürzt wird. Hierdurch wird die eine Dichtung, wenn die Hülse verdreht wird, was durch die Reibungskräfte zwischen ihm und der Welle zustande kommt, in axiale Richtung gezogen und übt so auf das in der Hülse eingeschlossene Schmiermittel einen Druck aus.

An Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen Figur eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung wird die Erfindung noch deutlicher offenbar. Die Zeichnung zeigt in der oberen Hälfte einen Längsschnitt, in der unteren Hälfte eine seitliche Ansicht der Wellendichtung.

Mit U ist eine sich drehende Welle bezeichnet, die gegenüber der Wand 13 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wellendichtung abgedichtet werden soll, so daß entlang der Welle weder Gase noch Flüssigkeiten verschiedenster Art austreten können und die Drücke und Temperaturen auf den jeweiligen Seiten der

ίο Wandung erhalten bleiben. Die Wand 13 kann z. B. eine Wand eines Pumpengehäuses sein, das mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist und unter Überdruck steht In dem Fall überträgt die Welle die Antriebskraft von einem Motor zum Pumpenrad, das im

ι s Gehäuse beispielsweise auf dem freien Wellenende sitzt Die Welle ist in Lagern (nicht gezeigt) drehbar gelagert, die sich außerhalb des Gehäuses befinden. In gewissen Fällen braucht die Abdichtvorrichtung lediglich Staub und Schmutzpartikel daran zu hindern, durch den Wellenspalt auf die andere Seite der Wand hindurchzudringen und dann Lager oder sonstige empfindliche Teile ;:u beschädigen.

Die in der Zeichnung gezeigte Abdichtvorrichtung, die so bemessen ist, daß sie einen auf der rechten Seite der Wand vorhandenen Überdruck abzuschirmen in der Lage ist besteht aus drei Lippendichtungen 15, 17, 19, die in Achsrichtung gegeneinander einen Abstand haben und so ausgebildet sind, daß sie eine elastische hülsenförmige Dichtungslippe aufweisen, die mittels eines Federringes 20 gegen die zylindrische Wellenfläche so gedrückt werden, daß die Lippe die Welle auf ihrem gesamten Umfang umschließt Die Dichtungslippen der Dichtungen 15 und 17 sind einwärts in Richtung auf die Druckseite hingerichtet und werden deshalb durch die Druckdifferenz zwischen ihren beiden Seiten gegen die Welle gedrückt. Der Überdruck auf der rechten Seite der Wand 13 ist auf die beiden Dichtungen verteilt. Die Lippendichtungen 15 und 17 sind in einem äußeren Haltering 21 bzw. 23 gehalten, und diese beiden

-»o Ringe sind zusammengeschraubt und mit der Wand 13 so verbunden, daß sie sich nicht drehen können.

Die dritte Lippendichtung 19 ist mit einem gewissen Abstand von der Dichtung 17 angeordnet, so daß zwischen diesen beiden ein Platz für eine Schmiermittelkammer 25 verbleibt, die die Wand 11 vollständig umgibt, so daß ein Teil der Welle innerhalb der Schmiermittelkammer läuft Das Schmiermittel selbst kann dem Behälter 25 über einen Nippel 27 und einen anschließenden Kanal 29 zugeführt werden, der sich durch die Halteringe 21 und 23 erstreckt und in den ein Rückschlagventil 31 eingesetzt ist.

Die Dichtung 19 ist an einem äußeren Haltering 33 befestigt, der jedoch nicht wie die anderen beiden Halteringe 21 und 23 örtlich festgelegt ist sondern gegenüber diesen sich in gewissem Maße bewegen kann. Diese Beweglichkeit, die eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung darstellt, ist möglich, da der Haltering 33 mit dem Ring 23 über eine dünnwandige zylindrische Schlauchhülse 35 verbunden ist, die leicht deformiert werden kann. Die beiden Enden der Schlauchhülse sind über die Halteringe 23 und 33 übergestreift und mit diesen verklebt, verschmolzen oder verklammert oder mit einem Band oder einem Draht umwickelt oder sonstwie befestigt. Der Mittelteil

°>> der Schlauchhülse 35 ist jedoch von keiner Seite unterstützt und kann deshalb auch andere Formen annehmen als die ursprünglich zylindrische Gestalt. Die Schlauchhülse wird durch eine dünnwandige Folie

gleichförmiger Dicke von nicht metallischem Material gebildet, die leicht deformierbar jedoch nicht oder nur in sehr geringem Maße dehnbar ist Das Material sollte außerdem weich und zäh sein, so daß es auch wiederholte Faltungen auszuhalten vermag. Es gibt unter den modernen Plastikwerkstoffen eine Reihe geeigneter Materialien, z. B. Polyäthylen, Polyester, Nylon. Die Schlauchhülse umgibt die Welle mit einem erheblichen Abstand, wobei ihr Durchmesser wenigstens 50% größer ist als der Wellendurchmesscr. Vorzugsweise beträgt die freie verformbare Länge 25 bis 100% des Durchmessers. Bei diesen Abmessungen (die für die gute Wirksamkeit keine einschränkende Bedingung darstellen) wird eine verhältnismäßig große Schmiermittelkammer gebildet, die nicht sehr oft aufgefüllt zu werden braucht Die Hülse 35 bildet dabei die äußere Wand dieser Schmiermittelkammer, der im übrigen durch die beiden einander gegenüberstehenden Dichtungen 17 und 19 und ihre Halteringe 23, 33 begrenzt wird. Die an der Welle anliegende Dichtungslippe der Dichtung 19 weist in entgegengesetzter Richtung wie die anderen beiden Lippen, jedoch wie diese in Richtung auf den Innenraum der Schmiermittelkammer, so daß bei Vorhandensein eines Überdrucks darin der Auflagedruck der Dichtungslippe 19 auf der Welle verstärkt wird. Ein solcher Überdruck wirkt auch in axialer Richtung gegen die Dichtung 19 und ihren Haltering 33, wodurch die Schlauchhülse in axialer Richtung gestreckt wird. Dreht sich die Welle nicht, so ist der Diuck innerhalb der Schlauchhülse gleich dem Druck auf ihrer Außenseite, denn der Außendruck wird, da die Hülsa gegen Deformation keinen Widerstand darstellt, auch nach innen übertragen. Ist jedoch die Schmiermittelkammer gerade frisch aufgefüllt worden und ist noch kein Schmiermittel ausgetreten, so daß die Hülse durch das Schmiermittel voll ausgedehnt ist, so kann der Druck im Kammerraum über dem Außendruck liegen, auch wenn sich die Welle nicht dreht.

Sobald die Welle in Drehung versetzt wird, übt sie infolge der Reibungsverbindung auf die Dichtung 19 in Drehrichtung eine Kraft aus, und da diese nur lose gehalten ist, kann sie sich etwas mitdrehen, so daß die Schlauchhülse etwas schraubenförmig verwunden wird und sich dabei verkürzt, da das Hülsenmaterial undehnbar ist Die Bewegung der Dichtung 19 in Umfangsrichtung wird also von einer axialen Verschiebung in Richtung auf die anderen Lippendichtungen 15, 17 begleitet Dadurch wird das Volumen des Schmiermittelbehälters verringert und das Schmiermittel unter einem bestimmten Überdruck gehalten. Dieser hydraulische Überdruck wirkt auf die Teile 19 und 33 und drückt diese in der entgegengesetzten axialen Richtung, so daß die beschriebene Bewegung des Dichtelementes 19 etwas gedämpft wird. Es stellt sich also ein Gleichgewicht automatisch ein, wodurch das Schmiermittel unter einem bestimmten Überdruck gehalten ist Wegen des Überdruckes können Fremdkörper nicht in den

ίο Schmiermittelbehälter eindringen, sondern lediglich das Schmiermittel kann bei den Dichtelementen hindurchtreten, und zwar nur in Richtung nach außen. Der Verbrauch an Schmiermittel ist jedoch gering, da der Überdruck im Innern des Schmiermittelbehälters nur klein ist und wegen des Überdruckes die Dichtungslippen dicht gegen die Welle gedrückt werden, wodurch der Überdruck in der Kammer ansteigt Wird dann im Laufe der Zeit Schmiermittel verbraucht, so wird die Lippendichtung 19 noch stärker verdreht und die Hülse weiter deformiert Die Hülse erhält dabei schraubenförmig verlaufende Falten, die gestreckt rippenförmige Abschnitte 37 und dazwischen Vertiefungen 39 aufweisen. Die beiden Halteringe 23 und 33 nähern sich einander dabei immer mehr. In der äußersten Endstellung kann der Haltering 33 etwa um Vi₆ des Umfanges verdreht worden sein, was etwa einem Winkel von 60 bis 70° entspricht wobei dann die Falten so stark ausgeprägt sind, daß sie gegen den Haltering 23 gedrückt werden. Bevor diese äußerste Stellung jedoch

so erreicht ist, wird vorzugsweise neues Schmiermittel in die Kammer 25 eingebracht, so daß die Dichtung 19 und ihr Haltering 33 wieder nach rechts verschoben werden und die Hülse 35 ihre zylindrische Gestalt wieder annimmt Bei Betrieb über längere Zeit wird die

3.0 Dichtung 19 auf der Welle vermutlich des öfteren hin- und hergeschoben, so daß sich in ihrer Oberfläche nicht so leicht Nuten und Furchen eingraben.

Die Dichtungsvorrichtung kann dazu verwendet werden, Schmiermittel in einem Lager zu halten und

AO dieses Lager gegen Eindringen kleiner Fremdkörper zu schützen. Es ist dann bei dem dargestellten Beispiel die Dichtung 17 durch ein Kugellager oder ein sonstiges Lager ersetzt zu denken und statt der Wand 13 eine Lagerschale anzunehmen.

4j Die Lippe der Dichtung 19 kann auch in die entgegengesetzte Richtung weisen, oder sie kann durch ein Dichtungselement anderer Gestaltung und Art ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wellendichtung mit zwei axial hintereinander angeordneten Dichtungen, insbesondere Lippendichtungen, zwischen denen ein Schmiermittelraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Dichtungen (19) mit dem abzudichtenden Gehäuse (21) bzw. mit der anderen Dichtung (17) lediglich über eine zylindrische oder konische, dünnwandige, flexible, den Schmiermittelraum (25) begrenzende Schlauchhülse (35) verbunden und gehalten ist, die die Welle (11) im Abstand umgibt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schlauchhülse (35) wenigstens 50% größer als der Durchmesser der Welle (11) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freie, deformierbare Länge der Schlauchhülse (35) etwa 25 bis 100% von deren Durchmesser beträgt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Lager der Welle (11) zwischen die beiden Dichtungen (17,19) eingesetzt ist