Wellendichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung, bestehend aus einer Lippe aus nachgiebigem Material mit einem primären Dichtungsteil in Form eines kreisför migen Dichtungsrandes für einen Druckeingriff mit einer zu der Dichtung drehbaren Welle und einem auf der Lippe nahe dem Rand angeordneten sekundären Dich tungsteil zum Zurückstossen von zum Austreten über den Rand neigender Flüssigkeit.
Theoretisch müsste ein ununterbrochener, ringförmi ger Lippenrand ein perfektes Abdichten der Welle so wohl in Ruhestellung als auch während der Drehbewe gung derselben bewirken. In der Praxis ist jedoch ein Austreten von Flüssigkeit vorbei am Lippenrand infolge von Unebenheiten der Wellenoberfläche, Verziehens oder Schlagens der Welle oder infolge ungünstiger Arbeitsbe dingungen, z.B. übermässigem Druck, Vibration oder Vorhandensein von Fremdkörperteilchen in der abzu dichtenden Flüssigkeit, möglich.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Abdichtwir- kung dadurch zu erhöhen, dass die Lippe angrenzend an den Dichtungsrand mit schraubenförmigen Aussparun gen, Rippen oder ähnlichen Anordnungen versehen wird, die während der Drehbewegung der Welle in Tätigkeit treten, um die zum Auslaufen über die Dichtung neigen de Flüssigkeit zurückzustossen. Diese Vorschläge haben sich jedoch in der Praxis nicht immer als wirksam erwiesen.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbes serten Wellendichtung.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Dichtungsteil eine Mehrzahl von der Flüssig keitsseite der Dichtung zugekehrten und zu der Dich tungsachse geneigten Flächen aufweist, wobei die Flä chen paarweise angeordnet sind und jedes Paar aus zwei Flächen entgegengesetzter Neigung besteht, die im we sentlichen über ihre gesamte Höhe miteinander verbun den sind und in beiden Drehrichtungen der Welle zum Austreten über den Rand neigende Flüssigkeit zurück- stossen.
Mehrere Ausführungsformen der Wellendichtung nach der Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrie ben; in der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen radialen Querschnitt einer Grundausfüh rung einer Dichtung, auf einer Seite einer Mittellinie, mit Hauptdichtungslippenrand, und eine Form der sekundä ren Dichtungsausbildung; Fig. 2 bis 14 ähnliche Ansichten, jedoch jeweils mit einer anderen Form der sekundären Dichtungsausbil dung.
Die Grundform der Dichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Körper 1 aus Gummi oder ähnlichem nachgiebigen Material, der ringförmig und im radialen Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und sich radial erstreckende innere und äussere Schenkel 2 bzw. 3 und ein Basisende 4 aufweist. Ein aus Metall bestehender Verstärkungsring 5 mit Winkelquerschnitt ist in dem äusseren Arm und dem Basisende des Körpers ange bracht. Die Dichtung ist ruhend in einem sie aufnehmen den Gehäuseteil angeordnet. Das Gehäuse ist mit 6 bezeichnet. Der innere Schenkel 3 bildet eine Lippe, die in Eingriff mit einer drehbar das Gehäuse 6 durchgreifen den und sich axial durch die Lippe erstreckenden Welle 7 steht.
Eine endlose ringförmige Schraubenfeder 8 liegt am inneren Arm an, um die Lippe nach innen zu drücken. Die Dichtung soll ein Austreten des ölschmier- mittels der Welle 7 aus dem Gehäuse 6 über die Dichtung von der Flüssigkeitsseite 9 zu der Luftseite<B>10</B> verhin dern.
Die Lippe weist als primären Dichtungsteil einen kreisförmigen Rand 11 auf, der unter Druck der Feder 8 in Eingriff mit der mit der Lippe zusammenwirkenden starren Fläche der Welle gebracht wird. Die Lippe weist eine an den Rand 11 angrenzende, im wesentlichen kegelstumpfförmige Wandung 12, 13 auf, wobei die Wandung 12 auf der Flüssigkeitsseite des Randes und die Wandung 13 auf der Luftseite liegt. Die Wandung 12 auf der Flüssigkeitsseite liegt in einem Winkel im Bereich von 20 bis 50 , z.B. von etwa 40 , und die Wandung 13 auf der Luftseite in einem Winkel im Bereich von 20 bis 35 , z.B. von 30 , zur Dichtungsachse.
Die Lippe weist als sekundären Dichtungsteil eine Ausbildung 14 auf, die in Fig. 1 auf der Wandung 13 liegt und aus einer ununterbrochenen zick-zack-wellenförmi- gen, am Scheitel bei 16 leicht abgeflachten Rippe 15 gebildet ist. die sich über die Hauptebene der Wandung 13 erhebt. Diese Rippenanordnung bildet eine Mehrzahl im wesentlichen geradliniger Flächen 18, 19, die allge mein der Flüssigkeitsseite der Dichtung zugekehrt sind und sich im grossen und ganzen in Umfangs richtung , jedoch mit einer Neigung von etwa 70 zu der Dichtungsachse erstrecken, wobei der eine Satz Flächen 18 in der einen Richtung und der andere Satz Flächen 19 in der entgegengesetzten Richtung geneigt ist.
Es versteht sich, dass die geneigten Flächen paarweise angeordnet sind, wobei jedes Paar aus zwei Flächen 18, 19 entgegen gesetzter Neigung besteht, die über ihre gesamte Höhe oberhalb der Hauptebene der Wandung 13 miteinander verbunden sind, indem sie sich auf der Ölseite 9 bei 20 verschneiden. Die Flächen 18, 19 schneiden den Dich tungslippenrand 11 im Bereich der Punkte 20. Die symmetrische Anordnung der Flächen 18, 19 bewirkt in beiden Drehrichtungen der Welle ein Zurückstossen der unter den oben beschriebenen unvollkommenen Bedin gungen zum Austreten über den Lippenrand 11 neigen den Flüssigkeit, und zwar mit gleicher Wirksamkeit für beide Drehrichtungen der Welle.
Die Neigung der Flä chen 18, 19 zu der Dichtungsachse ist derart, dass scheinbar austretende, mit der Welle in der einen oder anderen Richtung mit umlaufende Flüssigkeit in Um fangsrichtung getragen wird, um auf den entsprechenden Satz Flächen aufzutreffen und dadurch zur Flüssigkeits seite der Dichtung hin unter Pump- oder Quetschwirkung zurückgestossen zu werden.
Zur Bildung der zurückstossend wirkenden Flächen 18, 19 erhebt sich die Rippe etwa um 0,76 bis 1,27 mm über die umgebende Ebene der Wandung 13. In einer (nicht dargestellten) abgeänderten Ausführungsform der Dichtung nach Fig. 1 erhebt sich die Rippe über die Ebene einer ringförmigen Ausnehmung in der Wandung um denselben Abstand. Unter dem Federdruck erfolgt eine leichte Verformung der Rippe im Bereich des Hauptlippenrandes, und gestattet diesem ein wirksames Abdichten der Welle.
Die in Fig.2 dargestellte Grundform der Dichtung entspricht derjenigen nach Fig. 1, jedoch ist der sekundä re Dichtungsteil ein anderer, er besteht aus einer eine Mehrzahl von trapezförmigen Vorsprüngen 21 umfassen den Anordnung, wobei sich die Vorsprünge aus der Ebene einer ringförmigen Ausnehmung 22 in der Wan dung 12 erheben und von dem Hauptlippenrand 11 zu dessen Flüssigkeitsseite vorspringen. Stattdessen kann eine solche Ausnehmung fortgelassen werden, wobei sich dann die Vorsprünge über die Hauptebene der Wandung 12 erheben.
Jeder Vorsprung 21 weist ein Paar rückstos- send wirkender Flächen 22, 23 auf, die vergleichbar mit denjenigen nach Fig. 1 sind. Die Flächen 22, 23 bilden sich gegenüberliegende und zur Flüssigkeitsseite hin zusammenlaufende Seiten eines Trapezes. Die Flächen 22, 23 sind über ihre gesamte Höhe durch den Vorsprung 21 miteinander verbunden. In diesem Fall erfolgt die rückstossende Wirkung immer dann, wenn sich die Welle dreht, und reduziert so die Menge der den Hauptlippen rand 11 erreichenden Flüssigkeit, wobei der Hauptdich- tungseffekt nach wie vor durch den Hauptlippenrand herbeigeführt wird.
In Fig.3 besteht der sekundäre Dichtungsteil aus einer Mehrzahl von in der Wandung 13 gebildeten, zur Luftseite der Dichtung hin gerichteten und nach oben zu dem Hauptlippenrand 11 vorragenden trapezförmigen Vorsprüngen 24. Jeder Vorsprung weist rückstossend wirkende Flächen 25, 26 auf, die in vergleichbarer Weise wie diejenigen nach Fig.l arbeiten. Somit tritt der sekundäre Dichtungsteil nur dann in Aktion, wenn der Hauptlippenrand versagt.
Fig. 4 zeigt in der Wandung 12 und 13 gebildete und sich über den Hauptlippenrand 11 erstreckende Vor sprünge 27 zur Bildung rückstossend wirkender Flächen 28, 29, die sich ebenfalls über diesen Rand erstrecken und wie zu Fig. 2 und 3 beschrieben arbeiten.
Fig. 5 zeigt eine Kombination einer Rippenausbildung 30 auf der Luftseite des Hauptlippenrandes 11 mit einer Vorsprungsausbildung 31 auf der Flüssigkeitsseite des Randes. Die Vorsprungsausbildung weist rückstossend wirkende Flächen 34, 35 auf, die mit dem Rand 11 in Flucht mit den entsprechenden Flächen 32, 33 zusam mentreffen. Die Ausgestaltung und Wirkung sind im we sentlichen vergleichbar mit denjenigen wie zu Fig. 1 und 2 beschrieben.
Fig.6 zeigt eine in einer Ausnehmung 37 in der Wandung 12 auf der Flüssigkeitsseite des Hauptlippen- randes 11 vorgesehene sinuswellenförmige Rippenausbil dung 36 zur Bildung abstossender Flächen 38, 39. Wahlweise kann die Ausnehmung weggelassen werden, wobei sich die Wellen über die Hauptebene der Wandung erheben. Dabei sind Ausgestaltung und Wirkung im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2 vergleichbar.
Fig. 7 zeigt eine in der Wandung 13 auf der Luftseite des Hauptlippenrandes 11 vorgesehene sinuswellenförmi- ge Rippenausbildung zur Bildung rückstossend wirken der Flächen 41, 42. Ausgestaltung und Wirkung sind im wesentlichen vergleichbar mit denjenigen nach Fig. 3.
Fig. 8 zeigt eine sich über den Hauptlippenrand 11 erstreckende sinuswellenförmige Rippenausbildung 43 zur Bildung rückstossend wirkender Flächen 44, 45. Ausgestaltung und Wirkung sind im wesentlichen ver gleichbar mit denjenigen nach Fig. 4.
Fig. 9 zeigt eine sekundäre Dichtungsausbildung, die aus vorstehenden dreieckigen Vorsprüngen 46 auf der Wandung 12 auf der Flüssigkeitsseite der Dichtung besteht, wobei die Vorsprünge mit ihrer Grundfläche 47' entlang dem oder angrenzend an den Hauptlippenrand 11 liegen; sie bilden rückstossend wirkende Flächen 47, 48, die ähnlich wie zu Fig.2 beschrieben arbeiten. Die Flächen 47, 48 begrenzen die zur Flüssigkeitsseite der Dichtung hin zusammenlaufenden Seiten eines Drei ecks.
Fig. 10 zeigt sich über die Wandung 13 erhebende, auf der zur Luftseite der Dichtung und mit ihren entspre chenden Scheiteln an oder nahe dem Hauptlippenrand 11 liegende dreieckige Vorsprünge 49 zur Bildung von Flächen 50, 51, die ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben arbeiten.
Fig. 11 zeigt eine Kombination der Ausgestaltung und Arbeitsweise entsprechend Fi,9 und 10. Die Dreiecke 49 auf der Luftseite sind derart versetzt zu den Dreiecken 46 auf der Flüssigkeitsseite angeordnet, dass entsprechen de, rückstossend wirkende Flächen im wesentlichen in gerader Linie über den Hauptlippenrand 11 verlaufen, so dass bei dieser Anordnung die auf der Flüssigkeitsseite befindlichen, rückstossend wirkenden Flächen die Ten denz haben, die Flüssigkeit von dem Hauptlippenrand hinwegzuwischen und daher die tatsächlich den Lippen rand erreichende Flüssigkeitsmenge auf ein Mindestmass herabzusetzen.
Die auf der Luftseite vorgesehene Ausgestaltung bildet eine weitere Verteidigungslinie und würde sich über den Lippenrand austretender Flüssigkeit annehmen. Eine derartige Dichtung kann bei kritischen und schwie rigen Anwendungsfällen Verwendung finden.
Fig. 12 zeigt eine Zick-Zack-Wellenausbildung 53, die in der Wandung 13 auf der Luftseite der Dichtung vorgesehen ist und nahe dem Hauptlippenrand 11 liegen de Scheitel zur Bildung von abstossend wirkenden Flä chen 54, 55 aufweist, die ähnlich wie zu Fig. 1 beschrie ben arbeiten.
Fig. 13 zeigt drei solcher Zick-Zack-Wellenausbildun- gen 56, 57 und 58 mit in axialer Richtung fluchtend ausgerichteten Scheiteln und Fig. 14 zwei solcher Wellen ausbildungen 59 und 60.