DE3541816A1 - Drehdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Drehdichtungen werden bei Maschinen benötigt, um das Austreten von Schmierstoff sowie das Eindringen von Schmutz zu vermeiden.

Es sind Drehdichtungen bekannt in Form von Wellendichtringen, welche einen Ela­ stomerring aufweisen, der die Welle berührt und auf dieser gleitet. Unter schwierigen Voraussetzungen verschleißt der Elastomerring und dichtet dann nur noch ungenügend ab. Außerdem unterliegen diese Ringe einer schnellen Alterung, so daß nur ungenügende Standzeiten erzielt werden.

Des weiteren sind berührungslose Dichtungen auch Labyrinthdichtung genannt be­ kannt, welche mehrere berührungsfreie Drosselstellen aufweisen, in welchen die Strömungsgeschwindigkeit des durchströmenden Mediums vermindert wird. Diese Dichtungen können aber nicht gänzlich das Austreten von Schmierstoffen vermei­ den, so daß sie nur bedingt einsetzbar sind. Dieser Dichtung fehlt ein Rückför­ derungseffekt, welcher gewährleistet, daß in den Dichtspalt eingedrungene Schmierstoffe zurückgefördert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehdichtung zu schaffen, welche das Austreten von Schmierstoffen und dergleichen so gut wie unmöglich macht, ohne Standzeiten aufweist, möglichst keine Wärmeentwicklung verursacht und ein­ fach in der Herstellung sowie der Montage ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hierbei handelt es sich um eine Dichtung, welche aus einer Vielzahl von Einzeldichtungen besteht, deren Dichtstellen sich unmittelbar gegenüber liegen und die unter dem Einfluß von Drehzahl bzw. Zentrifugalkraft einen Rückfördereffekt aufweist.

Damit die Dichtstellen auf lange Zeit hin, sich unmittelbar gegenüber liegen, also auch bei auftretendem Verschleiß, kann eine selbsttätige Nachstellung vor­ gesehen werden. Hierdurch können auch fertigungsbedingte Ungenauigkeiten, welche bei der 1. Inbetriebnahme zu einem Einlaufeffekt führen, ausgeglichen werden, so daß kein unerwünscht großer Dichtspalt entsteht. Durch die Möglichkeit eines Einlaufens der Dichtung, wird deren Qualität erheblich verbessert.

Um den Einlauf der Dichtung zu beschleunigen, kann eine geeignete Werkstoffpaa­ rung von Dichtungsinnenteil und Dichtungsaußenteil gewählt werden, so daß nach kurzer Einlaufsphase ohne große Wärmeentwicklung die Dichtung schon ihren Ideal­ zustand erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 Eine Wellendichtung im montierten Zustand mit gezahntem und axial verschieblichem Innenteil;

Fig. 2 Wellendichtung nach Fig. 1 während der Montage;

Fig. 3 Wellendichtung im montierten Zustand mit fest angeordnetem und verzahnten Innenteil und axial verschieblichem Außenteil;

Fig. 4 Wellendichtung nach Fig. 3 während der Montage.

Die Zeichnungen stellen nur einen Ausschnitt aus einer Maschine oder einem Ge­ triebe dar, wobei die Dichtung beispielsweise zur Anwendung gelangen kann. Be­ sonders bei schwierigen Verhältnissen, wie hohe Drehzahlen, hohe Temperaturen und dergleichen mehr, erfüllen die herkömmlichen Dichtungen ihre Aufgabe in nicht zufriedenstellender Weise. In einem Gehäuse 9 ist eine Welle 7 mittels ei­ nes Lagers 10 axial und radial gelagert. Damit kein Schmierstoff aus der Maschi­ ne herausgelangen kann, ist auf der Außenseite eine Drehdichtung vorgesehen. So trägt die Welle auf der Außenseite ein Innenteil 3, welches axial beweglich auf dieser angeordnet ist. Das Innenteil trägt am Außendurchmesser eine Vielzahl von ringförmigen Dichtungszähnen 2, deren Köpfe 1 in einer Kegelmantelfläche liegen. Die Köpfe der Dichtungszähne sind in einer kegeligen Bohrung eines Außenteils 5 angeordnet und weisen einen minimalen Abstand hierzu auf oder berühren die kege­ lige Bohrung soeben. In Fig. 1 ist das Außenteil 5 gleichzeitig als Lagerdeckel ausgeführt und mit dem Gehäuse 5 mittels nicht dargestellter Verschraubungen fest verbunden. Das Außenteil 5 dient gleichzeitig zur axial Festlegung des La­ gers 10. Das axial beweglich auf der Welle 7 angeordnete Innenteil wird mittels eines O-Ringes 6 auf dieser gehalten. Er verhindert eine Relativbewegung zwi­ schen Innenteil und Welle. Gleichzeitig verhindert der O-Ring, daß das Innenteil sich axial weiter zum Lager hin bewegt, wodurch sich der Dichtspalt vergrößern würde. Es ist deutlich sichtbar, daß der O-Ring 6 an der radial Stirnfläche des O-Ring-Einstiches im Innenteil anliegt, welche der Außenseite der Maschine oder des Getriebes am nächsten liegt.

Anhand der Fig. 2 soll näher erläutert werden, wie die Montage einer derartigen Drehringdichtung abläuft und welche Funktion der O-Ring bei der Montage sowie im Betrieb hat. In Fig. 2 ist eine in Fig. 1 dargestellte Drehringdichtung zu Be­ ginn der Montage dargestellt. Nachdem Welle 7 und Lager 10 im Gehäuse wie dar­ gestellt montiert wurden, wurde das Innenteil 3 mit dem O-Ring 6 ein Stück auf die Welle 7 geschoben, aber noch nicht in die voraussichtliche Endlage. Dann wurde das Außenteil 5 mit seiner kegeligen Bohrung auf das mit Dichtzähnen ver­ sehene kegelige Innenteil aufgesetzt, bis sich Dichtzähne und Bohrung berühren. Dabei ragt die Zentrierung des Außenteiles bereits in die Lagerbohrung. Nun wird das Außenteil 5 (gemeinsam mit dem Innenteil 3 und dem O-Ring 6) bis an das Ge­ häuse 9 geschoben und mit diesem verschraubt. Bei dem Verschieben des Innentei­ les muß die Reibkraft zwischen O-Ring und Welle überwunden werden, wodurch das elastische Material des O-Ringes sich ein wenig staucht und verdrillt, so daß nach Beendigung der Montage der O-Ring verspannt ist und versucht das Innenteil wieder zurück zu drücken. Der Rückstellweg ist zwar verhältnismäßig klein, reicht aber aus, um den beim Einlauf der Dichtung entstehenden Verschleiß auszu­ gleichen bis diese an allen möglichen Berührungspunkten ausreichend trägt. So­ bald die Rückstellkräfte des O-Ringes ausgeglichen sind, läuft die Dichtung praktisch berührungs- und spielfrei. Somit wird schon nach kurzer Zeit ein opti­ males Dichtungsverhalten erreicht. Der O-Ring bedingte Rückstellweg kann durch die Dimensionierung von Querschnitt, Passung und Härte in gewissen Grenzen kon­ struktiv beeinflußt werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Drehrichtung ist das Innenteil 3 auf der Welle 7 fest angeordnet, während das Außenteil 5 im Deckel 8 axial verschieblich ange­ ordnet ist. Die Abdichtung zwischen Außenteil und Deckel erfolgt wiederum durch einen O-Ring 6.

In Fig. 4 soll die Montage einer Drehdichtung nach Fig. 3 demonstriert werden. Das Innenteil 3 wird bis zum Anschlag auf die Welle 7 geschoben. Das Außenteil 5 wird mit dem O-Ring im Deckel 8 derweise vormontiert, daß es eine Position ein­ nimmt, die der Maschineninnenseite näher kommt als im fertig montierten Zustand. Dann wird das Außenteil mit dem Deckel auf das Innenteil aufgesetzt und der Dec­ kel mit dem Gehäuse fest verbunden, wobei sich das Außenteil im Deckel nach außen verschiebt. Hierdurch entsteht wiederum wie zuvor beschrieben im O-Ring 6 eine Vorspannung, die das Außenteil gegen das Innenteil drückt. Nach erfolgtem Einlauf hat sich die Vorspannung im O-Ring abgebaut und die Dichtung arbeitet nahezu berührungsfrei.

Die Dichtzähne 2 am Innenteil können mit einer gewindeartigen Steigung ausge­ führt sein, so daß eine Pumpwirkung in Richtung Gehäuseinneres erfolgt. Diese Pumpwirkung ist allerdings drehrichtungsabhängig. Um bei einer Ausführung mit gewindeförmigen Dichtungszahn keinen freien Öffnungsquerschnitt zu haben, muß zumindest der äußere Dichtungszahn am kleinen Durchmesser ohne Steigung ausge­ führt sein, so daß eine geschlossene ringförmige Richtungsfläche gebildet wird.

Es ist auch möglich, das axial bewegliche Innenteil oder Außenteil durch ein anderes federelastisches Element als den O-Ring vorzuspannen und zu betätigen.

Claims (7)

1. Drehdichtung für zueinander rotierende Teilen, bestehend aus einem In­ nenteil mit mehr als einem Dichtungszahn und einem Außenteil mit einer Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (1) der Dichtungszähne (2) des Innenteiles (3) in einer Kegelmantelfläche angeordnet sind und die Bohrung (4) des Außenteiles (5) eben diese Kegelmantelfläche auf­ weist, also kegelig ist, und die Köpfe (1) und die Bohrung (4) sich so­ eben berühren oder einen minimalen Abstand zueinander aufweisen.

2. Drehdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) oder das Außenteil (5) axialbeweglich angeordnet ist und mittels ei­ nes federelastischen Elementes (6) in Richtung Dichtspaltverengung betä­ tigt wird.

3. Drehdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das In­ nenteil (3) oder das Außenteil (5) mittels eines O-Ringes (6) gegenüber dem tragenden, benachbarten Konstruktionsteil (7, 8) abgedichtet ist und gehalten wird.

4. Drehdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring in Betriebsstellung, zumindest zu Beginn des ersten Betriebes eine Verdril­ lung aufweist, welche das Innenteil (3) oder das Außenteil (5) in Rich­ tung Dichtspaltverengung axial vorspannt.

5. Drehdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) oder das Außenteil (5) ganz oder teilweise aus abreibbarem Material (z. B. Graphit, Bronze, Messing usw.) besteht, so daß sich die Berüh­ rungsflächen einlaufen und anpassen können.

6. Drehdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Dichtungszähne (2) eine gewindeartige Steigung aufweisen zur Erzielung einer Pumpwirkung und zumindest der Dichtzahn am kleinsten Durchmesser keine Steigung aufweist.

7. Drehdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (6) in einer Nut im axialbeweglichen Innenteil bzw. Außenteil angeordnet ist.