DE2103398A1 - Wellendichtung - Google Patents

Description

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1 River Eoad Schenectady, N.Y. /USA

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Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung insbesondere für eine durch, ein Druckgehäuse führende zylindrische Welle.

Es ist bereits eine U-schalenförmige Dichtung bekannt, die eine elastische innere Fase aufweist, die auf der zylindrischen Oberfläche einer Welle sitzt und eine elastische äußere Nase hat, die auf einer entsprechenden zylindrischen Oberfläche in dem Wellengehäuse sitzt, bei der ihre Dichtungsnasen

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mit Hilfe eines Druckringes, der zwischen der inneren und der äußeren Nase durch eine axial gerichtete Federkraft eingeklemmt ist, gegen die entsprechenden Berührungsflächen gedrückt werden. Obgleich die Dichtung in vielen Fällen befriedigend arbeitet, weist das beschriebene Druckverfahren erhebliche Nachteile auf. Bei der üblichen Anwendung einer derartigen Dichtung ist die innere Nase einem gleitenden Kontakt oder einer Drehbewegung relativ zur Welle unterworfen, während die äußere Nase in dem Wellengehäuse fest angeordnet ist. Die innere Nase ist daher einem höheren Verschleiß unterworfen als die äußere und wenn der Abrieb auf der inneren Dichtungsnase einen gewissen Punkt erreicht, kann der einzige Druckring zwischen der inneren und der äußeren Nase keine ausreichende Klemmwirkung mehr ausüben, welche ausreicht, die innere Nase gegen die Berührungsfläche zu drücken. Die Dichtung führt daher zur Leckage und muß ersetzt werden. Eine ähnliche Situation kann bei neuen Teilen auftreten, wenn es die Gesamttoleranz in einer aus mehreren Teilen bestehenden Anordnung zuläßt, daß der aus einem einzigen Stück bestehende Druckring nur gegen die äußere oder die innere Dichtungpiase eine feste Klemmwirkung ausübt. Ein dritter Fall, bei dem der bekannte Dichtungsaufbau nachteilig ist, ist derjenige, bei dem auf die abzudichtende Welle Seitenbelastungen wirken, die zu einer Verformung der inneren Nase der U-schalenförmigen Dichtung führen, wodurch zwischen der Dichtung und der zylindrischen Oberfläche der Welle eine Strömungsmittelleckage auftritt.

Zur Vermeidung dieser aufgezeigten Nachteile wird mit der Erfindung eine neue Kombination vorgeschlagen, die ein U-schalenförmiges Dichtungselement und Seitenbelastungen ausübende Vorrichtungen aufweist, um die Dichtungsnasen des Dichtungselementes gegen die entsprechenden Berührungsflächen unabhängig vom Druck auf der anderen Dichtungsnase zu drücken. Mit der vorliegenden Erfindung wird daher

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eine Dichtung vorgeschlagen, die eine höhere Lebensdauer aufweist, die entschieden weniger empfindlich bezüglich der Gesamttoleranz in der Gesamtvorrichtung ist, und die eine erhöhte Toleranz hinsichtlich der Seitenbelastungen aufweist, die auf die abgedichtete Welle wirken.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Wellendichtung vorgeschlagen, die ein Dichtungselement aufweist, das eine elastische innere ringförmige Fase und eine elastische äußere ringförmige Nase und zwei unabhängig wirkende Vorspannelemente aufweist, um jede der genannten Nasen in einen Dichtungskontakt mit ihren Berührungsflächen zu spannen. In einer Ausführungsform weisen die Spannelemente innere und äußere Druckringe auf, wobei der innere Druckring innerhalb des äußeren Druckringes verschachtelt ist, und jedes Vorspannelement eine getrennte Feder zur Ausübung von Axialkräften auf die Druckringe besitzt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird diese anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Figur 1 einen Schnitt einer Betätigungseinrichtung mit der Dichtung nach der Erfindung und

Figur 2 einen Teilschnitt der Dichtung nach der Erfindung in einem vergrößerten Maßstab.

Figur 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1o, die ein Gehäuse 12 mit einer zylindrischen Bohrung 14 und einem Kolben 16 aufweist, der in der Bohrung 14 gleitend gelagert ist. Das Gehäuse 1o besitzt eine Trommel 18, Endw^nde 2o, 22 und Verbindungsstäbe 24, welche die Trommel 18 zwischen den Endwänden 2o und 22 verklemmen. Ein Betätigungsstab

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ist mit einem Kolben 16 verbunden, und erstreckt sich durch die Endwand 2o, wobei die Endwand 2o gegen Leck_age um den Stab 26 durch eine Wellendichtung 28 abgedichtet ist, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. An jedem Ende der Bohrung 14 ist ein Stromungsmitteleinlaß 3o vorgesehen, um ein unter Druck stehendes Strömungsmittel in die Betätiguungsvorrichtung einlaufen lassen zu können.

In Figur 2 sind Einzelheiten der Wellendichtung 28 dargestellt. Die Dichtung 28 weist ein Dichtungselement 32 auf, das aus einer standartisierten U-schalenförmigen Einrichtung besteht, die eine innere Nase 34 und eine äußere Nase 36 aufweist, welche durch eine ringförmige Wand 37 miteinander verbunden sind, wobei die ringförmige Wand 37 axial durch eine Endplatte 38 abgestützt wird, die mit der Endwand 2o befestigt ist. Die elastischen Nasen 34 und 36 sind gegen ihre entsprechenden zylindrischen Berührungsflächen auf der Welle 26 und der Endwand 2o mit Hilfe von ■Vorspannelementen vorgespannt, die bei der äußeren Nase 36 einen Druckring 4o und eine Feder 42 und bei der inneren Nase 34 einen inneren Hing 44 und eine Druckfeder 46 aufweisen. Der äußere Druckring 4o ist ein Kreisring, mit einem abgeflachten Flächenteil 48, um eine radiale Komponete der Axialkraft von der Feder 42 auf die Nase 36 zu übertragen. Der innere Druckring 44 besitzt in ähnlicher Weise ein abgeflachtes Flächenteil 5o, das in gleicher Weise wirkt, um die innere Nase 34 gegen die Welle 26 zu belasten.

Um die Raumerfordernisse auf ein Minimum zu halten, sind die Dichtungskomponenten derartig ausgelegt, daß die Spannvorrichtung für die innere Nase 34 mit der Spannvorrichtung für die äußere Nase 36 verschachtelt ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Verschachtelung dadurch erreicht, daß der innere Druckring 44 aus einer zylindrischen Schale 52 besteht, die an der einen Seite mit dem abgeflach-

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veinen ten Flächenteil 5o endet und die an der anderen Seiten nach außen gerichteten radialen Plansch 54 besitzt. Die äußere Fläche 55 des Flansches 54 grenzt an die Feder 46, welche ihrerseits von der Endwand 2o durch eine radial verlaufende Fläche 56 gehalten wird. Die Vorspanneinrichtung für die äußere Dichtungsnase 36 umfasst eine äußere Federstützvorrichtung: 58, welche eine zylindrische Schale 6o besitzt, die durch die radiale Fläche 56 axial gestützt wird und die an ihrem axial freien Ende mit einem n_ach innen gerichteten Flansch 62 endet, wobei die Schale 6o dicht über den äußeren Umfang des Flansches 54 und die Innenseite des Flansches 62 dicht über den äußeren Umfang der Schale 52 geschoben ist. Die Feder 42 wird axial durch die Außenfläche 63 des Flansches 62 axial gestützt und der äußere Druckring 4o ist über das Ende des inneren Druckringes 44 der zylindrischen Schale 52 geschoben.

Für die Federn 42 und 46 können die verschiedensten Arten von Federn verwendet werden, um die Druckringe 4o und 44 axial gegen ihre entsprechenden Dichtungsnasen zu drücken. Um jedoch der Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu genügen die Anordnung kompakt auszugestalten, werden Ringfederanordnungen bevorzugt, (beispielsweise sogenannte Belleville-Federn oder Wellenringe).

Wie aus der vorangehenden Beschreibung und der Zeichnung, insbesondere der Figur 2, entnommen werden kann, ist die Dichtung besonders für eine unabhängige Druckbeaufschlagung der Dichtungsnasen 34 und 36 der U-schalenform!gen Dichtung 32 geeignet, so daß ein durch den Verschleiß der inneren Oberfläche der Dichtungsnase 34 erforderliche Ausgleich durch eine Axialverschiebung des Druckringes 44 unabhängig vom Verschleiß oder einem Mangel an der Dichtungsnase 36, durchgeführt werden kann. In ähnlicher Weise können irgend-

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welche üngenauigkeiten bei der Herstellung der abgeflachten Flächenteile 48 und 5o oder üngenauigkeiten bei anderen Komponenten, die zu irgendwelchen ungünstigen Toleranzanhäufungen beitragen, durch die unabhängige Druckausübung gemäß vorliegender Erfindung ausgeglichen werden, s© daß zu Beginn der Benutzung der Dichtung nach der Erfindung und auch während der gesamten Lebensdauer der Dichtung jede Nase 34- und 36 in. angemessener Weise gegen die entsprechenden Kontaktflächen "gespannt werden, unabhängig von dem äimensionsmäßigen Zustand der einzelnen Nasen.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   yDichtung für eine durch ein Druckgehäuse führende zylindrische Welle, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungselement (28) eine elastische innere ringförmige Nase (34) und eine elastische äußere ringförmige Nase (36) aufweist, daß die innere N_ase (34) derartig ausgebildet ist, daß sie mit der zylindischen Fläche der Welle (26) eine Berührungsdichtung bildet und daß die äußere Nase (36) derartig ausgebildet ist, daß sie mit einer zylindrischen Fläche des Gehäuses eine Berührungsdichtung bildet, wobei mindestens eine der Nasen (34-» 36) sich an ihre berührten Flächen bewegbar anschmiegt und daß zwei unabhängig voneinander wirkende Federvorrichtungen (4-2, 4-6) vorgesehen sind um jede Nase (3²S 36) mit ihren berührten Flä chen in eine Berührungsdichtung zu spannen.
2. 2. Dichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzei chn e t, daß die Spannvorrichtung einen kreisförmigen Druck-· ring (4o, 44) aufweist, der eine abgeflachte Flache (48, 5o) besitzt, die mit einer Nase (34, 36) in Berührung steht, so daß die Nase (34, 36) in Richtung eines Kontaktes mit ihrer entsprechenden berührten Fläche gestoßen wird, und daß die Spannvorrichtung ferner Federelemente (42, 46) aufweist um zwischen den abgeflachten Flächen (48, 5o) und der Nase (34, 36) eine Berührung aufrechtzuerhalten.
3. 3· Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t, daß die Spannvorrichtung (44) für die innere Nase (34) zur'Federvorrichtung (4o) für die äußere Nase (36) konzentrisch ausgebildet ist und mit dieser verschachtelt ist.

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4. 4. Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d adurch gekennzeichnet, daß der innere Druckring (44) ringförmig ausgebildet ist, der eine zylindrische Schale (52) aufweist, die an einer Seite mit einer abgeflachten Fläche (5o) und an der anderen Seite durch einen nach außen gerichteten ringförmigen Flansch (5²O endet, wobei der äußere Druckring (4o) mit seinen Federvorrichtungen (42) über das zylindrische Teil (52) des inneren Druckringes (44) geschoben ist, und daß zur axialen Unterstützung der Federvorrichtung (42) die mit dem äußeren Druckring (4o) verbunden ist, Stützeinrichtungen (58) vorgesehen sind.
5. Dichtung nach Anspruch 4,-dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (58) ringförmig ausgebildet ist, und eine zylindrische Schale (6o) aufweist, die über den nach außen gerichteten Flansch (54) geschoben ist, und daß die zylindrische Schale (6o) mit einem nach innen gerüiteten ringförmigen Flansch (62) endet, der über das zylindrische Teil (52) des inneren Druckringes (44) geschoben ist.
6. 6. Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d adurch gekennzeichnet, daß diese für eine Betätigungsvorrichtung verwendet wird, welche aus einem Gehäuse (12), einer zylindrischen Welle (26) welche sich durch eine Wand (2o) des Gehäuses erstreckt, und aus Vorrichtungen zur Bewegung der Welle relativ zum Gehäuse besteht, und daß die Dichtung ein Dichtungselement (32) aufweist, das eine ringförmige Wand (37) besitzt, die die Nasen (34,36) verbindet, und welche in dem Gehäuse axial unterstützt wird, wobei zwei unabhängig voneinander wirkende Spanneinrichtungen (42, 46) vorgesehen sind, welche auf die Nasen (34, 36) eine Spannung ausüben, derart, daß diese mit ihren berührten Flächen eine Berührungsdichtung bilden.

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7. 7· Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d adurch gekennzeichnet, daß ,jede Spanneinrichtung Federeinrichtungen (42, 46) aufweist, um einen Eontakt zwischen den abgeflachten Flächen (48 bzw. 5o) und den Nasen (54 bzw. 36) aufrechtzuerhalten.
8. 8. Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d adurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (55) des Flansches (54) die Federeinrichtung (46) berührt, und daß diese von einer radial ausgerichteten Fläche (56) in dem Gehäuse (12) gestützt wird.

   9· Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Druckring (4o) kreisringförmig ausgebildet ist und im Querschnitt betrachtet an einer Seite mit einer abgeflachten Fläche (48) und auf der anderen Seite durch eine kreisringförmige Fläche endet, welche normal zur Achse des Ringes gerichtet ist, und daß die normal gerichtete Kreisringfläche die Federeinrichtung (42) für den äußeren Druckring (4o) berührt, wobei die Federeinrichtung (42) durch eine Stützeinrichtung (58) gestützt wixd, die mit der radial gerichteten Fläche (56) in Kontakt steht.

   io. Dichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Schale (6o) an dem Teil, das von der radial gerichteten Fläche (56), entfernt ist mit einem nach innen gerichteten kreisringförmigen Flansch (62) endet, und daß der nach innen gerichtete Flansch (62) die Federeinrichtung (42) des äußeren Druckringes stützt·

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