DE2930462C2 - Schlammdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für den Spalt vor einem fettgeschmierten Wellenlager gegenüber einer abwechselnden Beaufschlagung mit trockenem und nassem Erdreich, enthaltend einen WeHendichtring üblicher Bauart und eine Vorschaltdichtung aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff, die durch den sich in radialer Richtung erstreckenden Schenkel des Wellendichtringes abgestützt wird und in axialer Richtung mit der mit der Welle umlaufenden Dichtscheibe zusammenwirkt

Eine solche Dichtung ist aus dem DE-OS 23 30 468 eine vergleichbare aus der GB-PS 9 22 642 bekannt. Die Vorschaltdichtung liegt in beiden Fällen reibend an der Dichtscheibe an. Neben einem großen Verschleiß wird insbesondere die ungenügende Dichtwirkung beanstandet

Die US-PS 34 21 768 zeigt eine dynamisch wirkende Dichtung für Flüssigkeiten und Gase, bei der die mit der Welle umlaufende Dichtscheibe einen axialen Abstand von der Stirnwand des feststehenden Gehäuses aufweist Letztere ist mit einer die Welle spiralig umgebenden Rückförderrille versehen. Abzudichtendes Medium kann hierdurch bei Wellenstillstand den Dichtspalt passieren. Eine Anwendung in Bezug auf die abwechselnde Beaufschlagung mit trockenem und nassem Erdreich wird nicht erwähnt

Die AT-PS 3 24 788 zeigt einen Radialwellendichtring mit einer der eigentlichen Flüssigkeitsdichtung vorgeschalteten Dichtlippe aus elastischem Werkstoff, die an einer mit der Welle umlaufenden Dichtscheibe anliegt Die Dichtlippe hat nur eine geringe mechanische Widerstandsfähigkeit und vermag einer Beaufschlagung mit trockenem und nassem Erdreich nicht in wünsehenswertem Maße zu widerstehen.

Bei der Dichtung nach der GB-PS 5 80 957 ist zwischen der Vorschaltdichtung und der Dichtscheibe ein axialer Abstand vorhanden, um zu verhindern, daß die Vorschaltdichtung bei hohen Drücken so strrk gegen die Dichtscheibe gepreßt wird, daß sie der Bewegung der sich drehenden Welle folgt und beschädigt wird.

Um gegebenenfalls abrasiv wirkenden Staub von der eigentlichen Dichtlippe fernzuhalten, ist es bei der Ausbildung von Wellendichtringen bekannt, diese auf der der Außenluft zugewandten Seite mit einer weiteren Dichtlippe, einer sogenannten Staublippe, zu versehen. Diese hat gewöhnlich eine ähnliche Gestalt wie die die Flüssigkeitsabdichtung bewirkende Dichtlippe. Sie liegt ebenfalls federelastisch auf der Oberfläche der abzudichtenden Welle auf. In Bezug auf die erzielte Lebenserwartung können jedoch die Gebrauchseigenschaften noch nicht befriedigen. Dies trifft insbesondere zu auf die Lagerung fettgeschmierter Wellen, die mit sehr geringer Geschwindigkeit umlaufen, und die mit grobem

Schmutz einer häufig wechselnden Konsistenz und eines starken Schwankungen unterworfenen Feuchtigkeitsgehaltes beaufschlagt sind. Soäche Lagerungen kommen beispielsweise vor bei einer Vielzahl von Erdbearbeitungs- und Baumaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung insbesonderü für diesen Anwendungsbereich zu entwickeln, die weitgehend unempfindlich gegen groben Schmutz einer unterschiedlichen Konsistenz und eines unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehaltes ist Die Dichtung soll insbesondere weitgehend unempfindlich sein gegenüber einer abwechselnden Beaufschlagung mit trockenem und nassem Erdreich.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Dichtung dadurch gelöst, daß der radiale Schenkel des Wellendichtringes ausgesteift ist, ciaß die Vorschaltdichtung aus wenigstens einem die Welle konzentrisch umgebenden Wulst mit glockenkurvenartig ausgebildetem Profil besteht, der aus dem elastomeren Werkstoff des Wellendichtringes herausgeformt ist, und daß die Dichtscheibe aus einem elastisch nachgiebigen Blech besteht und einen axialen Abstand von dem Wulst von 0,05 bis 0,4 mm aufweist.

Die Aussteifung kann dadurch bewirkt werden, daß in das Innere des Wellendichtringes ähnlich wie bei den bekannten Wellendichtringen ein Versteifungsring aus Metall einvulkanisiert ist Im Gegensatz zu den Versteifungsringen konventioneller Ausführungen muß dieser Versteifungsring jedoch so steif ausgebildet sein, daß er den in axialer Richtung auftreffenden Belastungen ohne eine wesentliche elastische Verformung standzuhalten vermag.

Um diesen Effekt zu vergrößern ist es auch möglich, aus dem elastomeren Werkstoff des Wellendichtringes herausgeformte Verstärkungsrippen in dem winkelförmigen Profil derart anzubringen, daß die sich in radialer und axialer Richtung erstreckenden Schenkel aufeinander abgestützt sind. Die Verstärkungsrippen sollten gleichmäßig auf dem gesamten Umfang verteilt sein. Ihr gegenseitiger Abstand voneinander sollte nicht größer sein als ihre jeweilige Breite. Diese beträgt vorzugsweise bei Menndurchmessern in der Größenordnung von 50 bis 100 mm ca. 3 bis 4,5 mm.

Der radial nach innen weisende Schenkel des Wellen-

dichtringes kann auch verstärkt werden durch in das Innere des elastomeren Werkstoffes eingelagerte Fäden aus Glas oder aus Metall. Die Fäden können gegebenenfalls untereinander in Gestalt eines Vliesstoffes oder eines Gewebes verbunden sein. Die Verwendung eines Vliesstoffes hat den wesentlichen Vorteil, daß dieser in jeder Richtung vollkommen isotrope Festigkeitseigenschaften hat Daraus ausgestanzte und einvulkanisierte Plantinen verleihen einem armierten Wellendichtring auf dem gesamte-/ Umfang isotrope Festigkeitseigenschaften.

Durch die Aussteifung wird gewährleistet, daß die Wülste m ihrer geometrischen Lage gegenüber dem Lagergehäuse und der Welle stets in einer gleichbleibenden Position zugeordnet sind. Die Wülste bestehen aus einem elstomeren Werkstoff. Sie haben dadurch die Möglichkeit, plötzlich auftretenden Oberlastungen in einem solchen Maße auszuweichen, daß eine Beschädigung verhindert wird.

Das glockenkurvenartig ausgebildete Profil der Wülste kann dem radial nach innen weisenden Schenkel des Versteifungsringcs unsymmetrisch zugeordnet sein, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, daß eük: durch den Wendepunkt der äußeren Hüllkurve gezogene Tangente einen Winkel mit dem radial nach innen weisenden Schenkel in der Größenordnung von 45 bis 60 Grad bildet Die größte Breite soll zur größten Höhe des Wulstes auch in diesem Falle ein Verhältnis von QJS bis 1,2 haben.

Die konstruktive Ausbildung der elastisch auf der Oberfläche der abgedichteten Welle aufliegenden Dichtlippe kann von bekannten Ausführungsformen eines vergleichbaren Dichtungseffektes entnommen werden. In Bezug auf das hier angesprochene Anwendungsgebiet ist es jedoch vorteilhaft, als Muster eine Ausführung zu wählen, die neben der die eigentliche Fettabdichtung bewirkenden Dichtlippe eine zusätzliche Staublippe aufweist

Die in radialer Richtung vorspringende, ringförmige Dichtscheibe ist der Welle konzentrisch zugeordnet, und ist verdreLsicher mit der Welle verbunden. Eine flüssigkeitsdichte Verankerung auf der Welle ist nicht erforderlich.

Bezüglich des vorgeschlagenen Effektes ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Dichtscheibe elastische Eigenschaften aufweist, und daß zwischen der Stirnfläche und de»i Wülsten ein Abstand voii 0,05 bis 0.4 mm vorhanden ist Der Wertebereich umschließt die üblichen Nenndurchmesser zwischen 30 und 100 mm. Er kann bei anderen Nenndurchmessern gegebenenfalls geringfügig variiert sein. Die Dichtscheibe kann mit einem leichten Klemmsitz in einer Nut der Welle gelagert sein. Dk. Nut gewährleistet dabei die Einhaltung des gleichbleibenden Abstandes von den Wulsten. Im Gegensatz zu Anwendungen von Passungen mit großer Vorspannung ergibt sich durch einen leichten Klemmsitz eine völlige Verspannungsfreiheit der Dichtscheibe. Diese weist deshalb auch nach der Durchführung der Montage keinerlei Verformungen auf. und sie besitzt die Gestalt, die ihr während der Herstellung verliehen wurde.

Die Dichtscheibe besteht vorzugsweise aus einem nicht korrosionsgefährdeten, jedoch elastischen Blech. Als besonders geeignet erwiesen hat sich die Verwendung eines vermessingten bzw. eines vernickelten Stahlbleches mit einer Dicke von 0,3 bis 1,6 mm, bezogen auf einen Durchmesser von 30 bis 100 mm.

Der durch die Verwendu ,g einer Dichtscheibe dieser Ausführung bewirkte Effekt besteht im wesentlichen darin, daß grober Schmutz von dem eigentlichen Dichtbereich der Welle ferngehalten, bzw. weggefördert wird. Verkrustete Schmutzbestandteile finden an der glatten Außenfläche der Scheibe keinen festen Halt, und sie können deshalb bei erneuter Wellenbewegung leicht abgesprengt werden. Gleichzeitig wird eine Beschädigung der eigentlichen Dichtung als Folge von punktweise auftretenden Überlastungen dadurch vermieden, daß diese durch die elastische Verformbarkeit der Dichtscheibe auf einen größeren Flächenberdch verteilt werden. Die Dichtscheibe kehrt unmittelbar danach wieder an ihre ursprüngliche neutrale Lage zurück, wobei sie wiederum den ursprünglich eingestellten, bestimmten Abstand von den Wulsten der Dichtlippe einnimmt

Nach einer bestimmten Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Dichtscheibe auf der dem Wulst zugewandten Seite Drallrippen aufweist Diese können ein unterschiedliches Querschnittsprofil haben, wobei jedoch gewährleistet sein muß, daß bei der vor»--sehenen Drehrichtung der die mit-iahme der Scheibe ^wirkenden Welle auf der Oberfläche abgelagerter Schmutz zum Außenumfang gefördert wird. Bei einer einseitigen Drehrichtung genügt deshalb ein einfacher Drall, aer durch einen mechanischen Bearbeitungsvorgang in der Stirnfläche der Dichtscheibe angebracht werden kann. Wechselt hingegen die Drehrichtung der abgedichteten Welle, dann ist es notwendig, einen Mehrfachdrall vorzusehen, d. h., eine Ausführungsform der eingearbeiteten Erhebungen bzw. Vertiefungen, durch die unabhängig von der Drehrichtung eine Förderung gegebenenfalls eingedrungenen Schmutzes zum Außenumfang bewirkt wird

Als vorteilhaft hat sich diesbezüglich eine Ausführung erwiesen, bei der der Drall aus einem oder aus mehreren in sich geschlossenen, sinuskurvenähnlich begrenzten Vorsprüngen besteht

Eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Schlammdichtung ist in der in der Anlage beigefügten Zeichnung dargestellt Diese wird nachfolgend nähere .läutert:

F i g. 1 zeigt eine Schlammdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in längsgeschnittener Darstellung.

Dabei ist der mit einem Versteifungsring 1 versehene Wellendichtring durch einen Preßsitz flüssigkeits- und gasdicht in der Gehäusebohrung verankert Die an dem Wellendichtring angebrachten Dichtlippen liegen federelastisch auf der Oberfläche der abgedichteten Welle auf.

Der Dichtring weist auf dem in radialer Richtung ausgesteiften Teil mehrere in axialer Richtung vorspringende, konzentrisch umlaufende Wülste 2 auf. Diese sind aus ffom elastomeren Werkstoff des Wellendicht· ringes geformt und besitzen ein glockenkurvenähnliches Profil.

In einer Nut 4 der Welle ist die zugehörige Dichtscheibe 3 gelagert. Diese hat eine kreisförmige Gestalt mit planparallelen, eben ausgebildeten Oberflächen. Sie hat einen Abstand voi. der Oberfläche der Wülste 2. Sie besteht aus Federstahl mit einer Dicke von ca. 03 mm, und sie weist eine galvanische Oberflächenveredelung zur Verbesserung der Korrisionsbeständigkeit auf.

Der radiale Abstand des Außendurchmessers der Dichtscheibe von der aufnehmenden Gehäusebohrung ist wesentlich größer als der axiale Abstand der Dichticheibe von dem sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Schenkel des Wellendichtrinees. Loslö-

sung und Herausführung verkrusteter Schmutzbestandteile aus dem Innenraum der Dichtung werden hierdurch begünstigt.

Mit der Bezugsziffer 5 ist der mit Fett geschmierte Innenraum des Lagers bezeichnet. Mit 6 ist der Außenraum bezeichnet, aus dessen Richtung die Schmutzbelastung des Lagers auftritt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungsformen der den Wülsten zugewandten Stirnfläche der Dichtscheibe. F i g. 2 zeigt eine Ausführung bei der die Drallrippen aus einem in sich selbst geschlossenen, sinuskurvcnähnlich begrenzten Vorsprung 7 bestehen. Der beanspruchte Abstand zwischen der Dichtscheibe und den Wülsten bezieht sich hierbei auf den Abstand zwischen den Vorsprüngen und den Wülsten. Die Ausführung ist geeignet für abwechselnde Drehrichtungen der abgedichteten Welle.

F i g. 3 zeigt eine Ausführung für eine nur in einer bestimmten Richtung bewegten Welle. Die Drallrippen 8 haben deshalb Stirnflächen mit gleichem Richtungssinn. Sie sind ähnlich den Vorsprüngen 7 aus F i g. 2 erhaben in Bezug auf die übrige Oberfläche der Dichtscheibe ausgebildet. Der Abstand bezieht sich auch hierbei auf den Abstand zwischen den Vorsprüngen und den Wülsten. Die relative Höhe der Vorsprünge über dem Niveau der eigentlichen Dichtscheibe beträgt im allgemeinen 0,1 bis 0,5 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dichtung für den Spalt vor einem fettgeschmierten Wellenlager gegenüber einer abwechselnden Beaufschlagung mit trockenem und nassem Erdreich, enthaltend einen Wellendichtring üblicher Bauart und eine Vorschaltdichtung aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff, die durch den sich in radialer Richtung erstreckenden Schenkel des WeI-lendichtringes abgestützt wird und in axialer Richtung mit der mit der Welle umlaufenden Dichtscheibe zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Schenkel (1) des WeI-lendichtringes ausgesteift ist, daß die Vorschaltdichtung aus wenigstens einem die Welle umgebenden Wulst (2) mit glockenkurvenartig ausgebildetem Profil besteht, der aus dem elastomeren Werkstoff des Wellendichtringes herausgeformt ist, und daß die Dichtscheibe (3) aus einem elastisch nachgiebigen Blech besteht und einen axialen Abstand von dem Wulst von 0,05 bis 0,4 mm aufweist

2. Die Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe auf der dem Wulst zugewandten Seite Drallrippen (8) aufweist

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallrippen aus einem oder aus mehreren in sich selbst geschlossenen, sinuskurvenähnlich begrenzten Vorsprung bestehen (T).

4. Dichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe aus einem vermessingten bzw. ve-.nickeli-.,n Stahlblech besteht, das bei einem Durchmesser von 30 bis 100 mm eine Dicke von 03 bis 1,6 mm aufv» st