DE2227374A1 - Hydrodynamischer dichtring - Google Patents

Description

SKPKUGELLAGERPAHRIKENGMBH 3chweinfurt, 31.5*1972

TP/Gu/Ho

Hydrodynamischer Dichtring

Die Erfindung betrifft einen Dichtring zur Abdichtung des Raumes zwischen einer rotierenden Welle und einem diese einschließenden Maschinenteil, beispielsweise einem Gehäuse, wobei der Dichtring in einer Umfangsnüt der Welle oder des diese einschließenden Maschinenteils angeordnet ist und radial nach außen spannend an der Bohrungsfläche des Maschinenteils bzw. radial nach innen spannend auf der Welle anliegt.

Es sind als Kolbenringe ausgebildete Dichtringe bekanntgeworden, die in einer Umfangsnüt der Welle angeordnet sind und radial spannend an der Bohrungsfläche des Gehäuses anliegen. Diese Dichtringe dienen zur Abdichtung zwischen sich relativ zueinander drehenden, ineinanderliegend angeordneten Maschinenteilen und werden durch den Druck des abzudichtenden Mediums an dem einen Maschinenteil zur Anlage gebracht; auf diese Weise wird der Dichtring von dem rotierenden Maschinenteil aufgrund der Reibungskräfte mitgenommen, während die Umfangsflache des Dichtringes an der·Bohrungsfläche gleitet.

Der Nachteil derartiger reibender Dichtungen besteht insbesondere darin, daß deren Wirkung bei Anwendungsfällen mit hohen Drücken und hohen Umfangsgeschwindigkeiten nachläßt, so daß Leckverluste größeren Ausmaßes nicht mehr zu vermeiden sind. Außerdem ist der Verschleiß aufgrund der im Betrieb auftretenden Reibung der bekannten Dichtringe beträchtlich.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die reibungs- und verschleißarm ist und bei hohen p.v-Werten (p = Druck, ν = Umfangsgeschwindigkeit) eine wirkungsvolle Abdichtung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dichtring der eingangs beschriebenen Art gelöst, der auf wenigstens einer Stirnseite mit druckaufbauenden Nuten versehen ist. Diese Nuten sind vorzugsweise Spiralrillen.

Dadurch, daß die erfindungsgemäßen Dichtringe beispielsweise aus serienmäßigen Kolbenringen oder auch aus Lamellenringen hergestellt werden können, die lediglich auf den Stirnseiten mit Spiralrillen oder anderen druckaufbauenden Nuten versehen werden müssen, ist die Herstellung äußerst einfach und kostengünstig. Der erfindungsgemäße Dichtring, der beispielsweise in einer Umfangsnut einer rotierenden Welle angeordnet ist und radial spannend an der Bohrungsfläche eines Gehäuses anliegt, wird durch den Druck des abzudichtenden Mediums gegen eine Schulter der Umfangsnut in der Welle gedrückt. Die Rotation der Welle bewirkt dabei, daß sich in den Nuten des Dichtringes ein Gegendruck aufbaut. Dadurch werden einerseits Leckverluste vermieden (Förderwirkung entgegen dem anstehenden Medium), andererseits wird aufgrund des hydrodynamischen bzw. aerodynamischen Effektes einem Reibungsversohleiß entgegengewirkt. Durch die Erfindung ist somit eine Dichtung geschaffen worden, die bei einem verschleißarmen Betrieb gleichzeitig eine ausgezeichnete Abdichtung, selbst bei hohen Beanspruchungen (ρ·ν), sichert.

In Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Nuten auf beiden Stirnseiten des Dichtringes gleichsinnig, das heißt deckungsgleich. In vorteilhafter Weise ist dadurch der erfindungsgemäße Dichtring universell, das heißt durch entsprechenden Einbau für "beide Drehrichtungen, anwendbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Diese zeigen in:

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Figur la den erfindungsgemäßen Dichtring im eingebauten Zustand bei einer Druckbeaufschlagung von links,

Figur Ib den gleichen Dichtring im eingebauten Zustand bei einer Druckbeaufschlagung von rechts,

Figur 2 die Ansicht des Dichtringes in Richtung A,

Figur 3 die Ansicht des Dichtringes in Richtung B und

Figur 4 erfindungsgemäße Dichtringe in einem anderen Anwendungsfall.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 hervorgeht, ist der aus einem Kolbenring hergestellte Diohtring 1 mit Spiel in der Umfangsnut 2 einer Welle 3 angeordnet und liegt radial nach außen spannend an der glatten Bohrungsfläche 4 eines Gehäuses 5 an. In beide Stirnseiten des Dichtringes 1 sind, beispielsweise durch Prägen oder Ätzen, Spiralrillen 6 geringer Tiefe eingearbeitet* Wie aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, verlaufen die Spiralrillen 6 auf beiden Stirnseiten des Dichtringes 1 gleichsinnig, das heißt sie verlaufen deckungsgleich auf beiden Seiten.

Wie in Figur la (rechte Hälfte der Figur l) dargestellt ist, wird der Dichtring 1 von links durch den Druck ρ eines Mediums (Drucköl öder Druckluft) beaufschlagt. Durch den Druck ρ wird der Dichtring 1 gegen die rechte Schulter der Umfangsnut 2 gedrückt. Aufgrund der Rotation der Welle 3 in Richtung des Pfeiles in Figur 2 entsteht zwischen der rechten Stirnseite des Dichtringes 1 und der rechten Schulter der Umfangsnut 2 ein hydrodynamisch bzw. aerodynamisch erzeugter Schmierfilm, der die Reibung zwischen dem Dichtring und der Welle 3 herabsetzt. Diesem hydrodynamischen bzw. aerodynamischen Effekt überlagert sieh eine Förderwirkung, die gegen das anstehende Medium mit dem Druck ρ gerichtet ist, so daß zwischen der rechten Seitenfläche der

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Umfangsnut 2 und der daran anliegenden, durch einen dünnen Öl- bzw. Luftfilm getrennten Stirnseite des Dichtringes 1 nur äußerst geringe Leckverluste auftreten. Sowohl die Porderwirkung als auch der hydrodynamische bzw. aerodynamische Effekt, der eine verschleißarme Abdichtung bei hohen Beanspruchungen gewährleistet, werden durch steigende !Anfangsgeschwindigkeiten der Welle 3 weiter verbessert.

In Figur Ib (linke Hälfte der Figur l) ist der erfindungsgemäße Dichtring 1 in einem Einbaufall dargestellt, bei dem der Dichtring 1 durch einen von rechts kommenden Druck ρ beaufschlagt wird. Der hydrodynamische bzw. aerodynamische Effekt sowie die Fb'rderwirkung sind in diesem Fall genauso wie in den Figuren la und 2, sofern, wie In Figur 3 durch den Pfeil angedeutet, die Drehrichtung der Welle 3 gleich bleibt. Durch die auf beiden Stirnseiten des Dichtringes 1 gleichsinnig verlaufenden Spiralrillen 6 ist der Dichtring 1 unabhängig von der Richtung des anstehenden Mediums mit dem Druck p; beim Einbau des Dichtringes 1 muß lediglich die Drehrichtung der Welle 3 berücksichtigt werden. Dreht sich die Welle 3 im Betrieb entgegengesetzt zu der in den Figuren skizzierten Pfeilrichtung, so muß lediglich der Dichtring 1 beim Einbau um l8o° gedreht werden, so daß die in der Figur la mit Ansicht B gekennzeichnete Stirnseite des Dichtringes 1 an der rechten Schulter der Umfangsnut 2 zur Anlage kommt (entsprechend die in Figur Ib mit Ansicht A gekennzeichnete Stirnseite des Dichtringes 1 an der linken Schulter der Umfangsnut 2). Mit anderen Worten bedeutet das, daß die Spiralrillen 6 nach um l8o° verdrehtem Einbau der Dichtringe 1 entgegengesetzt zu den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Spiralrillen 6 verlaufen.

Durch die Erfindung ist ein Dichtring geschaffen worden, der bei hohen Beanspruchungen, das heißt hohen p«v-Werten, aufgrund des hydrodynamisohen Effektes eine verschleißarme Abdichtung mit gleichzeitiger Porderwirkung entgegengesetzt zum anstehenden Medium gewährleistet. Im Gegensatz zu bekannten hydrodynamischen Dichtungen erfordert der erfindungsgemäße Dichtring einen äußerst geringen

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Platz und kaum Aufwand in der Herstellung. Er kann überall dort angewendet werden, wo ein druckbeaufschlagtes Medium wie beispielsweise Öl oder Luft in einem rotierenden System abgedichtet werden muß; ein derartiger Anwendungsfall sind beispielsweise mit Drueköl oder Druckluft geschaltete Kupplungen, bei denen die Dichtelemente gleichzeitig durch hohe Umfangsgeschwindigkeiten und hohe Drücke beansprucht werden.

Wie in der Figur k skizziert ist, eignet sich der erfindungsgemäße Dichtring auch zur verschleißarmen Abdichtung von drucklosen Maschinenteilen. Im Anwendungsfall gemäß Figur 4 soll ein Wälzlager 7 so abgedichtet werden, daß der Eintritt von Spritzwasser oder dergleichen und der Austritt von Schmiermittel verhindert werden. Hierzu sind bekannte Lamellenringe zur Bildung einer Labyrinthdichtung abwechselnd nach außen spannend in einem Gehäuse 5 und nach innen spannend auf einer Welle 3 angeordnet. Die beiden äußeren Dichtringe 1' sind nur auf ihrer zur glatten Schulter 8 des Gehäuses 5 gerichteten Stirnseite mit Spiralrillen 6 versehen, während die beiden radial nach außen spannenden Dichtringe 1'' auf beiden Stirnseiten Spiralrillen 6 aufweisen. Der mittlere Lamellenring 9 ist auf beiden Stirnseiten glatt. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß bei einer Axialverschiebung der Welle 3 jeweils eine glatte Anlauffläche mit einer mit Spiralrillen 6 versehenen Stirnfläche in Berührung kommt, so daß aufgrund des bereits erläuterten hydrodynamischen Effektes die Reibung an den aufeinander gleitenden Flächen vermindert und die Gefahr eines frühzeitigen Verschleißes der Dichtung ausgeschaltet werden.

Neben den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, außer Spiralrillen auch andere druckaufbauende Nuten für den erfindüngsgemäßen Dichtring vorzusehen.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (3)

1. SKPKUGELLAGERPABRIKENGMEH Sol-^einfurt, 31.5.1972

   Patentansprüche

   IJ Dichtring zur Abdichtung des Raumes zwischen einer rotierenden Welle und einem diese einschließenden Maschinenteil, beispielsweise einem Gehäuse, wobei der Dichtring in einer Umfangsnut der Welle oder des diese einschließenden Maschinenteils angeordnet ist und radial nach außen spannend an der Bohrungsfläche des Maschinenteils bzw. radial nach innen spannend auf der Welle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stirnseite des Dichtringes (l) mit druckaufbauenden Nuten (6) versehen ist.
2. 2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (6) Spiralrillen sind.
3. 3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (6) auf beiden Stirnseiten gleichsinnig, das heißt deckungsgleich, verlaufen.

   ORIGINAL INSPECTED

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