DE3601238C2 - Dichtungsvorrichtung für Walzenlager - Google Patents
Dichtungsvorrichtung für WalzenlagerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsvorrichtung
für Walzenlager, bei der der Walzenzapfen zwischen der Wal
zenstirnfläche und dem Lagerzapfen einen konischen Abschnitt
aufweist, auf den ein ringförmiger flexibler Dichtungskörper
aufschiebbar ist, der an der der Walzenstirnseite zugewandten
Ringseite eine, sich in axialer Richtung erstreckenden Ring
dichtungslippe und eine radial, nach außen gerichtete, auf
einer ortsfesten Dichtfläche aufliegende Ringdichtungsrippe
aufweist, wobei beim Aufschieben des Dichtungskörpers auf
den konischen Walzenzapfenabschnitt durch den dabei wirksam
werdenden radialen Druck, unter Aufbringen eines Biegemomentes
die Ringdichtungslippe in eine, zur axialen Richtung geneigte,
an der Außenfläche des konischen Walzenzapfenabschnitts an
liegende Stellung gespannt wird.
Bei einer gattungsgemäßen Ausbildung dieser Dichtungsvorrich
tung (US-PS 41 65 881 und DE-PS 27 31 313) ist in dem Dich
tungskörper eine Bewehrung eingebettet, die aus der Kombi
nation einer Schraubenfeder mit einem Stahlseil besteht. Der
Dichtungskörper weist neben dem sich in axialer Richtung er
streckenden Ringdichtansatz, der die Wasserseite der Dichtungs
vorrichtung abdichtet, einen weiteren, dem Lager des Walzen
zapfens zugewandten Ringdichtungsansatz auf, der sich eben
falls an die Außenfläche des konischen Walzenzapfenabschnitts
anlegt und die Ölseite der Dichtvorrichtung abdichtet. Neben
der auf einer ortsfesten Dichtfläche aufliegenden Ringdich
tungsrippe, die ebenfalls die Wasserseite abdichtet, ist eine
zweite gleichgeformte Ringdichtungsrippe vorgesehen, die die
Ölseite abdichtet. Beide Ringdichtungsrippen sind axial durch
eine zylindrische Umfangsfläche des Dichtungskörpers ge
trennt. Beide Ringdichtungsrippen weisen außenseitig flexible
Dichtringlippen auf und der Walzenzapfen lagert mit einer auf
diesen aufgeschobenen Zapfenbuchse in einer Lagerbuchse im
ortsfesten Lagereinbaustück der Walze. Die ortsfeste Dicht
fläche, an der die Ringdichtlippen anliegen, ist Teil eines
lagerfesten Ringkörpers, der mit dem Lagereinbaustück verbun
den ist. Dieser Ringkörper weist einen zwischen die beiden
Ringdichtungsrippen ragenden Ringbund auf, dessen äußerer
Ringrand in radialem Abstand von der zylindrischen Fläche
des Dichtungskörpers endet. Beiderseits dieses Ringbundes
sind die zylindrischen Dichtflächen angeordnet, auf denen
die Ringdichtlippen der Ringdichtungsrippen aufliegen. Zur
Dichtungsvorrichtung gehört ferner noch eine innere Dichtungs
scheibe, die mit einem elastischen Knopf an der Walzenstirnsei
te anliegt. Die innere Ringkante dieser Dichtungsscheibe be
rührt den Dichtungskörper an dem Übergang zwischen dem der
Walzenstirnseite zugewandten Ringdichtungsansatz und der
Ringdichtrippe. Die innere Ringdichtungsscheibe wird von
einem äußeren Dichtungsring umfaßt. Eine ähnliche Ausbildung
der Dichtvorrichtung zeigt die DE-OS 19 08 374.
Während des Betriebes rotiert der Walzenzapfen mit der Zap
fenbuchse in der lagerfesten Lagerbuchse und das ständig
durch die Lagerflächen gedrückte Öl wird kontinuierlich
in einem Lagersumpf gesammelt und von dort über Leitungs
systeme abgeführt, gekühlt, gefiltert und wieder zum Lager
zurückgeleitet.
Die Walze wird naß betrieben, d. h. es fließt ständig ein Was
serstrom über den Walzenkörper insb. dessen Stirnseiten. In
folge der Zentrifugalkräfte, die das Wasser ständig von dem
Walzenkörper wegschleudern, sucht ein Teil des Wassers seinen
Weg entlang der Außenfläche des Walzenzapfens in Richtung auf
das Lager hin. Die Dichtungsvorrichtung, bestehend aus in
ortsfesten Dichtflächen des Ringkörpers und dem rotieren
den Dichtungskörper mit seinen Ringdichtungsansätzen und
Ringdichtungsrippen soll dabei verhindern, daß Wasser in
das Lager infiltriert wird und dabei das Lageröl verunreinigt
und umgekehrt gleichzeitig das Austreten von Öl und die damit
verbundenen Ölverluste verhindern.
Obgleich diese gattungsgemäße Dichtungsvorrichtung im all
gemeinen störungsfrei arbeitet, haben praktische Betriebser
fahrungen gezeigt, daß dann, wenn der Dichtungskörper auf
den konischen Abschnitt des Lagerzapfens aufgeschoben worden
ist, der Dichtungskörper selbst in radialer Richtung gespannt
und der Ringdichtungsansatz in radialer Richtung expandiert
wird. Das radiale Ausdehnen dieses Ringdichtungsansatzes
führt zu einem kreisförmig verlaufenden Biegemoment im Dich
tungskörper, das darauf gerichtet ist, die wasserseitige Ring
dichtungsrippe aus einer rechtwinkligen Lage zur Rotations
achse des Dichtungskörpers im entspannten Zustand in eine ab
gewinkelte Lage zu drängen, bei der die Gefahr entsteht, daß
die dem Ringbund des Ringkörpers zugewandte äußere Ringkante
der Ringdichtungsrippe diesen Ringbund mit Reibungskontakt
berührt. Dieser Reibungskontakt kann zu einem schnellen Ver
schleiß der Ringdichtungsrippe im Bereich des Übergangs zu
den Ringlippen und damit zu Undichtigkeiten führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese auf der Aus
biegung der Ringdichtrippen beruhenden Schwierigkeiten zu be
seitigen.
Diese Aufgabe wird durch
die, im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Mit dieser Ausbildung und Anordnung und dem aufgebrachten Bie
gemoment entgegenwirkenden Elementen wird erreicht, daß sich
die Biegemomente praktisch gegenseitig neutralisieren und
bewirken, daß die wasserseitige Ringdichtungsrippe ihre Lage
rechtwinklig zur Rotationsachse des Dichtkörpers beibehält,
wenn der Dichtungskörper auf den Walzenzapfen aufgeschoben
und durch dessen konischen Zapfenabschnitt gespannt wird.
Zusätzliche, die Erfindung weiterbildende Ausbildungen sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand des, in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 den Dichtungskörper nach der Erfindung im Axialschnitt,
Fig. 2 den in ein Ölfilmlager eingesetzten Dichtungskörper
nach Fig. 3 im Axialschnitt.
Fig. 3 den Dichtungskörper einer gattungsgemäßen Ausbildung
der Dichtungsvorrichtung im Axialschnitt,
Fig. 4 den in ein Ölfilmlager eingesetzten Dichtungskörper
nach Fig. 1 ebenfalls im Axialschnitt,
Die Dichtungsvorrichtung nach der US-PS 4 165 881 und der DE-PS 27 31 313 weist, wie aus Fig. 3 zu ersehen, einen Dich tungskörper 12 auf, in den eine Schraubenfeder 14 mit einem Stahlseil 16 als Bewehrung eingesetzt ist. Der Dichtungskörper 12 ist mit ringförmigen wasserseitigen und ölseitigen Ring dichtungslippen 18, 20 und ebenfalls wasserseitigen und öl seitigen Ringdichtungsrippen 22, 24 versehen sowie mit einem Ölabstreifring 26. Wenn sich der Dichtungskörper im entspann ten Zustand wie in Fig. 3 dargestellt, befindet, erstreckt sich die ölseitige Ringdichtungslippe 20 winklig nach innen vom Dichtungskörper 12 weg und die Ringdichtungsrippen 22 und 24 erstrecken sich radial von dem Dichtungskörper 12 rechtwinklig zu der Rotationsachse des Dichtungskörpers 12, die mit a bezeichnet ist. Die Ringdichtungsrippen 22, 24 sind axial durch eine zylindrische Umfangsfläche 28 von einander getrennt und jede dieser Ringdichtungsrippen 22, 24 ist am Umfang mit einer flexiblen Ringlippe 30 versehen, die sich von einem Radialsteg 32 aus winklig nach außen er streckt.
Die Dichtungsvorrichtung nach der US-PS 4 165 881 und der DE-PS 27 31 313 weist, wie aus Fig. 3 zu ersehen, einen Dich tungskörper 12 auf, in den eine Schraubenfeder 14 mit einem Stahlseil 16 als Bewehrung eingesetzt ist. Der Dichtungskörper 12 ist mit ringförmigen wasserseitigen und ölseitigen Ring dichtungslippen 18, 20 und ebenfalls wasserseitigen und öl seitigen Ringdichtungsrippen 22, 24 versehen sowie mit einem Ölabstreifring 26. Wenn sich der Dichtungskörper im entspann ten Zustand wie in Fig. 3 dargestellt, befindet, erstreckt sich die ölseitige Ringdichtungslippe 20 winklig nach innen vom Dichtungskörper 12 weg und die Ringdichtungsrippen 22 und 24 erstrecken sich radial von dem Dichtungskörper 12 rechtwinklig zu der Rotationsachse des Dichtungskörpers 12, die mit a bezeichnet ist. Die Ringdichtungsrippen 22, 24 sind axial durch eine zylindrische Umfangsfläche 28 von einander getrennt und jede dieser Ringdichtungsrippen 22, 24 ist am Umfang mit einer flexiblen Ringlippe 30 versehen, die sich von einem Radialsteg 32 aus winklig nach außen er streckt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Dichtungsvorrichtung 10
auf den konischen Abschnitt 34 eines Walzenzapfens 36 aufge
schoben, der von einem Ölfilmlager getragen wird. Das Lager
besteht aus einer Zapfenbuchse 38, die mit dem Walzenzapfen
36 in bekannter, nicht dargestellter Weise verbunden ist
und mit diesem rotiert. Die Zapfenbuchse 38 weist eine
äußere zylindrische Lagerfläche auf, die mit der Lagerfläche
einer lagerfesten Lagerbuchse 40 zusammenwirkt, die von einem
Lagereinbaustück 42 getragen wird.
Die Zapfenbuchse 38 rotiert zusammen mit dem Walzenzapfen 36,
während das Lagereinbaustück 42 und die von diesem getragene
Lagerbuchse 40 ortsfest bleiben. Das Öl wird kontinuierlich
zwischen die aufeinanderliegenden Flächen der Zapfenbuchse
38 und der Lagerbuchse 40 gedrückt. Ein Ringansatz 44 des
Lagereinbaustücks 42 bildet dabei einen Ölsumpf 46, in den
das aus den beiden aufeinanderliegenden Lagerflächen austre
tende Öl gelangt und kontinuierlich gesammelt wird. Dieses Öl
wird dann aus dem Ölsumpf 46 durch eine geeignete, nicht darge
stellte Leitungsanordnung herausgebracht, um gekühlt und ge
filtert zu werden, bevor es wieder zwischen die Lagerflächen
gedrückt wird.
Wenn die Walze unter nassen Bedingungen arbeitet, wird kon
tinuierlich Wasser über den Walzballen 48 geflutet und
fließt auf die Stirnflächen 50 der Walze zu. Infolge der
durch die Rotation bewirkten Zentrifugalkräfte, die das
Wasser von der Walze wegschleudern, suchen Teile des Was
sers ihren Weg entlang des Außenumfangs des Walzenzapfens
36 in Richtung auf das Walzenlager. Die gemeinsam mit 52 an
gedeuteten Teile der Dichtungsvorrichtung und der flexible
Zapfendichtungsabschnitt 10 der Dichtungsvorrichtung sind
dazu bestimmt, das Wasser daran zu hindern, in das Lager
zu infiltrieren und dabei das Öl zu verschmutzen und zu ver
wässern und umgekehrt gleichzeitig den Verlust von Öl aus
dem Lager zu verhindern.
Zusätzlich zu der auf dem Walzenzapfen 36 sitzenden flexiblen
Dichtungsvorrichtung 10 weisen die Teile 52 der lagerfesten Dichtungsvorrichtung
10 noch aus einem starren Ringkörper 54, der an
das Lagereinbaustück 42 montiert ist. Dieser Ringkörper weist
einen nach innen ragenden starren Ringbund 56 auf, der senkrecht
zu der Lagerachse verläuft. Der innere Ringrand des
Ringbundes 56 endet in radialem Abstand von der zylindrischen
Umfangsfläche 28 des Dichtungskörpers 12. An dem Ringbund 56 sind
zylindrische Ringschultern 58 beidseits des Fußes des Ringbundes
56 vorgesehen. Die zylindrischen Außenflächen 60 dieser
Ringschultern umfassen die Ringdichtungsrippen 22, 24 und
werden gleitend von den flexiblen Ringlippen 30 berührt.
Die Teile 52 Dichtungsanordnung weisen ferner noch eine innere Dichtungsscheibe
62 mit elastischen Knöpfen 64 auf, die auf der Walzenstirnfläche
50 aufliegen. Die innere Kante dieser inneren
Dichtungsringscheibe 62 berührt den Dichtungskörper 12 an
der Übergangsstelle 66 zwischen der Ringdichtungslippe 18
und der Ringdichtungsrippe 22. Weiter umschließt eine äußere
Dichtungsringscheibe 68 den inneren Dichtungskörper 12.
Die zylindrische Umfangsfläche 28 des Dichtungs
körpers 12 wird von einem Verstärkungsband 70 aus Metall
umschlossen.
Während des Walzbetriebes arbeitet diese Dichtungsvorrich
tung wie folgt: Die innere Dichtungsscheibe 62, die
flexible Dichtungsvorrichtung 10 und die Zapfenbüchse 38 rotieren
zusammen mit dem Walzenzapfen 36. Die äußere Dichtungsscheibe
68, der starre Ringkörper 54, Lagereinbaustück 42 und Lagerbuchse
40 verbleiben ortsfest. Das Öl schließt kontinuierlich
zwischen den Lagerflächen der Zapfenbuchse 38 und der Lagerbuchse
40. Der größte Teil dieses Öls wird durch den Ölabstreifring
26 von der Dichtungsvorrichtung 10 weg in
den Ölsumpf 46 gelenkt. Öl, das an dem Ölabstreifring 26 vorbei
gelangt, wird von der ölseitigen Ringdichtungsrippe 24 zurückgehalten
und durch die Ringlippen 30, die dichtend mit
den zylindrischen Außenflächen 60 der Ringschultern 58 zusammenarbeiten,
daran gehindert, nach außen zu dringen. Entsprechend wird der
größte Teil des Wassers, das auf die Walze aufgebracht wurde,
durch die innere Dichtungsscheibe 62 zurückgehalten. Wasser,
das diese innere Dichtungsscheibe 62 passiert, wird durch die
wasserseitige Ringdichtungsrippe 22 mit Hilfe der die zylindrische
Außenfläche 60 der Ringschultern 58 dichtend beaufschlagenden
Ringlippe 30 daran gehindert auszutreten. Wenn
der Dichtungskörper 12, wie in Fig. 4 dargestellt, auf den
konischen Abschnitt 34 des Walzenzapfens aufgeschoben wird, ergibt
sich eine radiale Spannung des Dichtungskörpers 12 und die
wasserseitige Ringdichtungslippe 18 wird in radialer Richtung
expandiert. Diese radiale Ausdehnung erzeugt in dem Dichtungskörper
12 ein ringförmiges Biegemoment M₁, das die wasserseitige
Ringdichtungsrippe 22 aus ihrer, im entspannten
Zustand rechtwinkligen Lage zur Rotationsachse a des Dichtungskörpers
12, wie in Fig. 3 dargestellt, in eine abgewinkelte
Lage drückt, wie in Fig. 4 gezeigt. Diese abgewinkelte
Lage der Ringdichtungsrippe 22 führt dazu, daß der
Radialsteg 32, der die Ringdichtrippe 22 mit der Ringlippe
30 verbindet, in Reibungskontakt mit dem Ringbund 56 des
Ringkörpers 54 bringt. Dies kann zu einem schnellen Ver
schleiß der Ringdichtungsrippe 22 im Bereich des Radial
steges 32 führen und das Entstehen von Leckstellen zur Folge
haben.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungsvorrichtung nach
den Fig. 1 und 2 wird mit den für die Darstellung in Fig. 3
und 4 verwendeten Bezugsziffern erläutert, soweit diese übereinstimmen.
Der Dichtungskörper 12 der Dichtungsvorrichtung 10 weist
auf der konisch verlaufenden Ringaußenfläche 74 nach innen
gerichtete Ringbundansätze 72 auf. Diese Ringbundansätze 72 haben Dreieckquerschnitt
und die Spitze 76 ist radial auf die
wasserseitige Ringdichtungsrippe 22 ausgerichtet. Vorteilhafterweise
kann die Spitze 76 axial in einer Bezugsebene P₁ mit einem Abstand d von
einer Bezugsebene P₂ abgesetzt sein, die die Ringdichtungsrippe
22 halbiert. Die Dreieckspitze 76 ist dabei nach der, der Ringdichtungslippe
18 abgewandten Seite abgesetzt.
Der Fußbereich 22a der Ringdichtungsrippe 22 ist ausgehend
von der zylindrischen Umfangsfläche 28 des Dichtungskörpers 12
verdicht bis etwa zur radialen Mitte der Ringdichtungsrippe 22.
Der Fußbereich 22a weist dabei einen abgeschnittenen Dreieckquerschnitt
auf, vorzugsweise den eines rechtwinkligen Dreiecks,
dessen Hypothenusenseite der ölseitigen Ringdichtungsrippe 24
zugewandt ist.
Wie in Fig. 2 diagrammartig dargestellt, arbeitet die Ringaußenfläche
74 des Dichtungskörpers 12 mit dem konischen
Abschnitt 34 des Walzenzapfen in der Weise zusammen, daß ein zweites
Biegemoment M2 den Dichtungskörper 12 in Ge
genrichtung zu dem Biegemoment M1 beeinflußt,
das durch die Ausdehnung der wasserseitigen Ringdichtungs-
lippe 18 entsteht. Das Biegemoment M₂ wirkt dem Biegemoment M₁ mit dem Ergebnis entgegen, daß die wasserseitige Ringdichtungsrippe 22 in der erwünschten Lage senkrecht zu der Rotationsachse des Dichtungskörpers 12 und dem Ringbund 56 verbleibt.
lippe 18 entsteht. Das Biegemoment M₂ wirkt dem Biegemoment M₁ mit dem Ergebnis entgegen, daß die wasserseitige Ringdichtungsrippe 22 in der erwünschten Lage senkrecht zu der Rotationsachse des Dichtungskörpers 12 und dem Ringbund 56 verbleibt.
Die Gegenwirkung des Biegemomentes M₂ wird durch die Verstärkung
der Ringdichtungsrippe 22 in deren Fußbereich gegenüber dem, an diese anschließenden
aufstehenden Rippenabschnitt 22b,
22a unterstützt. Diese Ausbildung des Fußbereiches trägt
ebenfalls dazu bei, einen Reibungskontakt der Ringdichtungsrippe
22 mit dem Ringbund 56 zu verhindern.
Wie bereits gesagt, ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch,
daß der Ringbundansatz 72 eine zusätzliche Dichtlinie zwischen
den Dichtlinien bildet, die an der Wasserseite und an der
Ölseite durch die Ringdichtungslippen 18 und 20 gebildet
werden.
Claims (5)
1. Dichtungsvorrichtung für Walzenlager, bei der der Walzenzapfen
zwischen der Walzenstirnfläche und dem Lagerzapfen einen
konischen Abschnitt aufweist, auf den ein ringförmiger, flexiblen Dichtungskörper
aufschiebbar ist der an der der Walzenstirnseite
zugewandten Ringseite eine, sich in axialer Richtung erstreckende
Ringdichtungslippe und eine radial, nach außen gerichtete,
auf einer ortsfesten Dichtfläche aufliegende Ringdichtungsrippe
aufweist, wobei beim Aufschieben des Dichtungskörpers
auf den konischen Walzenzapfenabschnitt durch den dabei
wirksam werdenden radialen Druck, unter Aufbringen eines
Biegemomentes die Ringdichtungslippe in eine, zur axialen
Richtung geneigte, an der Außenfläche des konischen Walzenzapfenabschnitts
anliegende Stellung gespannt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungskörper (12) an seiner, der Außenfläche des
konischen Abschnitts (34) des Walzenzapfens (36) zugewandten
inneren Ringfläche, achsparallel versetzt gegenüber der Ringdichtungslippe
(18) Ringbundansätze (72) aufweist, die unter
dem axialen Druck auf den Dichtungskörper (12) ein Biegemoment
(M2) aufbringen, das dem auf die Ringdichtungslippe (18)
aufgebrachten Biegemoment (M1) entgegengerichtet ist.
2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringbundansätze (72) einen, mit einer Spitze (76) nach innen
gerichteten Dreieckquerschnitt aufweisen.
3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die nach innen gerichtete Spitze des Dreieckquerschnitts
in einer Radialebene (P1) liegt, die gegenüber einer, die Dicke
der Ringdichtungsrippe (22) halbierenden Radialebene (P2) in
Richtung von der Ringdichtungslippe (18) weg mit Abstand (d)
versetzt angeordnet ist.
4. Dichtungsvorrichtung nach einem
der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fußbereich (22a) der Ringdichtungsrippe (22) eine
größere Dicke aufweist als der an diesen anschließende, auf
stehende Rippenabschnitt (22b).
5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fußbereich (22a) der Ringdichtungsrippe (22) einen
Dreieckquerschnitt mit abgeschnittenen Spitzen aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE (1) | DE3601238C2 (de) |
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FR (1) | FR2576383B1 (de) |
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