DE2938484A1 - Dichtringe - Google Patents

Description

• Dichtring
• Die Erfindung betrifft einen Dichtring für den Spalt zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Maschinenteilen, bestehend aus zwei ineinander angeordneten Ringen, die dichtend mit dem jeweiligen Maschinenteil verbunden sind, und von denen das Erste auf dem Umfang eine sich in radialer Richtung erstreckende Faserschicht aufweist und das Zweite Gewinderillen, von denen die Enden der Faserschicht bei einer Drehung in die Richtung des abgedichteten Mediums geführt werden, und wobei die Enden der Fasern und die Oberfläche der Stege zwischen den Gewinderillen jeweils einen Kreisbogen beschreiben.
• Der vorstehend angesprochene Dichtring ist bekannt aus DE-OS 23 13 234.
• Sowohl die Faserschicht als auch die Gewinderillen sind dabei der Rotationsachse symmetrisch zugeordnet, woraus sich der Nachteil ergibt, daß die Faserenden nach Einleitung der Drehbewegung aus den eigentlichen Gewinderillen herausgefördert werden. Sie liegen bei weiterer Drehbewegung auf der Oberfläche der Stege zwischen den Gewinderillen flach und mehr oder weniger ruhend auf. Die Gewinderillen selbst neigen in starkem Maße zur Verschmutzung, und der beabsichtigte Förderungs- und Abdichtungseffekt ist nicht mehr gewährleistet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring der vorstehend genannten Art nunmehr derart weiter zu entwickeln, daß ein verbesserter Fördereffekt mit dem Ziel eines verbesserten Abdichtungsergebnisses erhalten wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mittelpunkt des Kreisbogens, auf dem die Faserenden angeordnet sind und/oder der Mittelpunkt des Kreisbogens, auf dem die Oberfläche der Gewindestege angeordnet ist, der Rotationsachse des Dichtringes exzentrisch zugeordnet sind, mit einer derartigen summierten Mittelpunktsverlagerung, daß der Gesamtbetrag im wesentlichen identisch ist mit der Tiefe der Gewinderillen.
• Um bei einer solchen Ausführung zu gewährleisten, daß die Faserenden frei beweglich und ohne eine gewaltsame Verkrtmmung den Nutgrund der Gewinderillen zu erreichen vermögen, ist es erforderlich, daß die Faserenden auf einem Umfang angeordnet sind, dessen Durchmesser um wenigstens die Tiefe der Gewinderillen vermindert ist gegenüber dem größten Durchmesser des Gewindeprofils.
• Die Faserenden einer solcherart ausgebildeten zaserschicht sind vollkommen frei beweglich, wobei der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke davon ausgeht, daß die Fasern durch die Einleitung der Drehbewegung nur auf einem Teil des Umfanges axial in Richtung des abgedichteten Mediums abgelenkt werden, wonach sie sich auf dem übrigen Teil des Umfanges aus den Gewinderillen heraus heben und schließlich an einer vorbestimmten Stelle in die Ausgangsposition zurückfedern. Durch diesen kreisenden Bewegungsablauf, den die Faserenden beschreiben, ergibt sich eine gleitende Reibung der Faserenden aneinander und dadurch ein sehr niedriger Reibungskoeffizient, was die Gesamtbeweglichkeit begünstigt. Nach längerem Stillstand möglicherweise anhaftender Staub und Schmutz wird durch die Bewegung der Faserenden abgesprengt. Der erfindungsgemäße Dichtring ist deshalb in besonders guter Weise zur Abdichtung drehender Maschinenelemente unter schwierigen Umgebungsbedingungen geeignet. Beispielsweise für die Abdichtung langsam laufender Lager von Erdbaumaschinen.
• Der erfindungsgemäße Dichtring eignet sich in besonders guter Weise zur Abdichtung von fettgeschmierten Lagern bzw. als Vorschaltdichtung für einen üblichen Wellendichtring. Uberraschenderweise hat sich gezeigt, daß in einer solchen Verwendung auch in dem Bereich, in den; die Faserenden keinen unmittelbaren Kontakt zu der Oberfläche der Stege zwischen den Gewinderillen haben, Feuchtigkeit und Schmutz in einem störenden Maße nicht eindringt.
• Die erfindungswesentliche Mittelpunktsverlagerung kann sich ausschließlich auf den Nenndurchmesser der Faserschicht beziehen oder ausschließlich auf den Nenndurchmesser des Gewindes. Ebensogut ist es möglich, die Hittelpunktsverlagerung summiert aus den beiden Exzentrizitäten zu erhalten, wobei beide Mittelpunktsverlgerungen auf einer Geraden gemessen werden müssen, die durch die Rotationsachse und wenigstens einen der anderen Mittelpunkte gelegt ist. Als vorteilhaft hat es sich jedooh erwiesen, wenn die Mitt.elpunktsverlagerung insgesamt ca. 1 bis 5 % größer ist als die Tiefe der Gewinderillen. Hierdurch wird der notwendige freie Raum für ein vollständiges Zurückfedern der Faserenden erhalten.
• Die erzielte Dichtwirkung unter Verwend(!llg des erfindungsgemäßen Dichtringes läßt sich verbessern, indem man mehrere Dichtringe in einer Reihe hintereinander anordnet. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Mittelpunktsverlagerung des jeweils folgenden Kreisbogens der Faserenden bzw. der Gewindestege in einer Richtung vorgenommen ist, die in der Mitte zwischen der Richtung der MittelpunktsveMlagerungen der vorausgegangenen, entsprechenden Kreisbögen liegt. Die einzelnen Dichtringe können dabei vollkommen identisch ausgefuhrt sein, und die einzelnen Ringe können mit der jeweiligen Stirnfläche unmittelbar aufeinander aufliegen. Man kann die einzelnen Ringe auch durch Abstandshalter einer geringen Breite voneinander trennen. Hierdurch wird insbesondere die Funktionssicherheit erhöht, wenn die Gefahr besteht, daß die Fasern als Folge stärkerer Verschmutzungserscheinungen einen Teil ihrer ursprünglichen Elastizität eingebüßt haben.
• Die Abstandhalter weisen zweckmäßigerweise sich in axialer Richtung erstreckende Vorsprünge auf, um zu gewährleisten, daß eine relative Verdrehung der einzelnen Ringe im Anschluß an den Einbau ausgeschlossen ist.
• Ausreichend ist es bereits, wenn nur eine Stirnfläche eines jeden Ringes einen einzigen Vorsprung aufweist, beispielsweise in Gestalt eines zylindrischen Zapfens, dem auf der Gegenfläche des Anschlußringes eine entsprechende Bohrung zugeordnet ist. Ist die Bohrung mehrfach vorhanden, beispielsweise in einer Winkelteilung von 1800, 900 und 600, dann lassen sich zwei, vier oder sechs Dichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung in der richtigen Weise zu einer Einheit zusammenfassen, ohne daß dazu besondere zusätzliche Maßnahmen notwendig werden.
• Funktionswesentlich flir den erfindungsgemäßen Dichtring ist die Elastizität der in die Gewinderillen eingreifenden Fasern. Diese bilden vorzugsweise eine bürstenähnlich ausgebildete Schicht, wobei die Länge der frei beweglichen Fasern vorzugsweise 2 bis 3,5 mal so lang ist wie die Tiefe der Gewinderillen. Die Fasern dürfen nicht zu dicht zusammengepreßt sein, sondern sie müssen einen so großen Abstand voneinander halben, daß sie auf einem zwischeneingelagerten Schmiemittelfilm sehr leicht zu gleiten vermögen. Die relative Beweglichkeit wird hierdurch erheblich verbessert.
• Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, den Durchmesser der Fasern nicht zu fein zu wählen. Bei Fasern aus Polyamid hat sich ein Durchmesserbereich von 10 bis 15 mm als vorteilhaft erwiesen.
• Es ist nicht unbedingt notwendig, da9 sämtliche Fasern der Faserschicht den gleichen Durchmesser haben, sondern in bezug auf die Abdichtung von zu Verkrustungserscheinungen neigenden Schmutzstoffen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn auf der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seite Fasern mit einem relativ gröberen Durchmesser angeordnet sind als auf der P.ückseite. Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn zumindest ein Teil dieser Fasern aus einem Werkstoff besteht, der eine besonders große Widerstandsfähigkeit gegentber mechanischen Belastungen und gegenüber dem Eintreten von Relaxationserscheinungen aufweist.
• Die Stege zwischen den Gewinderillen des Gewinderinges sollten außerdem ein abgerundetes Profil haben, um ein Abscheren der Flanken der Faserenden zu vermeiden.
• Die Faserenden können untereinander auch durch eine flexible Schicht verhunden sein, beispielsweise durch eine Gummifolie oder durch einen Verbund, wie er beispielsweise in einem Vliesstoff gegeben ist. \richtig ist es in jedem Falle, daß der Verbund die tatsächliche Beweglichkeit der Faserenden nicht wesentlich beeinträchtigt.
• In der normalen Ausführungsform für die Abdichtung einer sich drehenden zelle ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Faserenden auf dem Innenring befestigt sind, und daß ihre Faserenden in radialer Richtung nach außen weisen. Die primär auf die Elastizität des. Fasermaterials gegrtindete Beweglichkeit wird bei einer solchen Ausführung unterstützt durch die auf die Faserenden einwirkenden Fliehkräfte. Diese bevorzugte Ausfiihrungsform schließt es aber natürlich nicht aus, daß bei anderen denkbaren Ausführungsfortien gegebenenfalls die Fasern an dem Außenring befestigt sind, derart, daß die Faserenden in radialer Richtung nach innen weisen.
• Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird in der in der Anlage beigefügten Zeichnung in beispielhafterweise verdeutlicht. Es zeigen: Figur 1 den erfindungsgemäßen Dichtring in längsgeschnittener Darstellung.
• Figur 2 einen Dichtring gemäß Figur 1 in Vorderansicht.
• Figur 3 die schematische gegenseitige Zuordnung von drei Dichtringen gemäß der vorliegenden Erfindung, die unmittelbar hintereinander geschaltet sind.
• Bei dem Dichtring gemäß Figur 1 ist konzentrisch auf der sich nach links drehenden Welle ein Innenring 4 dichtend befestigt. Der Innenring 4 weist auf der Außenseite eine U-förmig umlaufende Nut auf, in der eine Schicht aus in radialer Richtung abstehenden Fasern 3 in einer Kunststoffeinbettung 2 verankert ist. Die Kunststoffeinbettung kann beispielsweise aus einem Polyurethangießharz bestehen. Die freibeweglichen Enden der Fasern 3 enden auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt identisch ist mit der Drehachse der Welle.
• Ebenfalls identisch mit der Drehachse der Welle ist der Mittelpunkt des Außenumfanges des Gewinderinges 1. Der Mittelpunkt des rotationssymmetrisch ausgebildeten Innendurchmessers ist um das Maß A gegenüber der Rotationsachse der Welle nach unten versetzt. Das Maß A entspricht im wesentlichen der Tiefe der Gewinderillen.
• Die Gewinderillen sind auf dem Innendurchmesser des Gewinderinges angeordnet. Sie haben ein abgerundetes Profil. Durch' sie wird bei einer Drehung des Innenringes 4 in der dargestellten Weise im oberen Teil des Dichtringes eine Ablenkung der Faserenden in Richtung des abgedichteten Mediums nach rechts bewirkt. Bei einer weiteren Drehung des Innenringes 4 federn die Faserenden auf der Unterseite wieder in ihre ursprüngliche, mittlere Position zurück.
• Figur 2 verdeutlicht das unterschiedlich tiefe Eindringen der Faserenden in die Tiefe der Gewinderillen und den damit bewirkten Pumpeffekt.
• Figur 3 verdeutlicht die gegenseitige Zuordnung der Lage der Mittelpunkte der einzelnen Gewinde wenn drei Dichtringe hintereinander geschaltet sind.
• Das Maß A bezeichnet die Exzentrizität entsprechend den Figuren 1 und 2.
• Die liinkelzuordnung beträgt jeweils 1200.

Claims (6)

1. Patentansprüche Dichtring für den Spalt zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Maschinenteilen, bestehend aus zwei ineinander angeordneten Ringen, die dichtend mit dem jeweiligen Maschinenteil verbunden sind, und von denen das Erste auf dem Umfang eine sich in radialer Richtung erstreckende Faserschicht aufweist und das Zweite Gewinderillen, von denen die Enden der Fasern der Faserschicht bei einer Drehung in Richtung des abgedichteten Mediums geführt werden, und wobei die Enden der Fasern und die Oberfläche der Stege zwischen den Gewinderillen jeweils auf einem Kreisbogen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Kreisbogens der Faserenden und/oder der Mittelpunkt des Kreisbogens der Gewindestege der Rotationsachse des Dichtringes exzentrisch zugeordnet sind mit einer derartigen summierten Mittelpunktsverlagerung, daß der Betrag im wesentlichen identisch ist mit der Tiefe der Gewinderillen.
2. 2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunktsverlagerung 1 bis 5 % größer ist als die Tiefe der Gewinderillen.
3. 3. Dichtring nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunktsverlagerung des jeweils folgenden Kreisbogens der Faserenden bzw. der Gewindestege bei einer Mehrfachanordnung eine Richtung aufweist, die in der Mitte zwischen den Richtungen der Mittelpunktsverlagerungen der vorausgegangenen Kreisbögen liegt.
4. 4. Dichtring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der frei beweglichen Faserenden des 2 bis 3,5-fiachen der Tiefe der Gewinderillen beträgt.
5. 5. Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden untereinander verbunden sind.
6. 6. Dichtring nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden in radialer Richtung nach außen weisen.