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Gehäuseloser Dichtring für Lager und andere umlaufende Maschinenteile
Die Erfindung betrifft einen gehäuselosen Dichtring für Lager und andere umlaufende
Maschinenteile, insbesondere nach dem Prinzip, daß mindestens eine Ringscheibe in
mindestens eine Ringnut eines konzentrisch zu ihr angeordneten Ringteiles drehbeweglich
eingreift.
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Derartige Dichtringe dienen zum Abdichten von Achsen, Wellen, Stangen,
Lagern od. dgl. Maschinenteilen, um umlaufende Teile vor Aus- bzw. Eintritt von
Flüssigkeiten, Schmierstoffen, Gasen, Staub, Schmutz u. dgl. zu schützen.
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Solche Dichtringe sind bereits bekannt. Jeder der drehbeweglich zueinander
angeordneten Teile ist fest gelagert, und beide Teile bewegen sich dichtend aneinander.
Eine bekannte Ausführung besteht darin, daß im Lagergehäuse ein elastischer Ring
mit einer oder mehreren Nuten angeordnet ist, in welche Ringscheiben, vorzugsweise
aus Metall, eingreifen, die auf der Welle aufgezogen sind. Der elastische Ring besteht
beispielsweise aus synthetischem Kautschuk, er kann auch aus. mehreren Teilen zusammengesetzt
sein. Eine andere bekannte Ausführung sieht ' im Lagergehäuse einen, ausgekehlten
Ring aus. Kunststoff vor, an dessen Kehlung eine flexible Ringscheibe aus Kautschuk
anliegt, die entsprechend der Kehlung des äußeren Ringes
geformt
ist. Die Kautschukringscheibe ist in einen Metallring eingelassen, der auf der Welle
befestigt ist. Bei beiden Ausführungen sind die Teile lösbar voneinander bzw. zu
der Dichtung zusammensetzbar, so daß bei der Anbringung derartiger Dichtringe an
den abzudichtenden Maschinenteilen eine sehr genaue Einhaltung der vorgeschriebenen
Maße notwendig ist, um die gewünschte und erforderliche Dichtwirkung zu erreichen.
Dazu beansprucht die erste Ausführungsart einen verhältnismäßig großen Raum für
die mehrfach hintereinander angeordneten Dichtelemente, die zweite Ausführungsart
ist wegen der komplizierten Form des Ringes und der Ringscheibe verhältnismäßig
schwierig herstellbar. Infolge der lösbaren Verbindung der Teile besteht auch die
Gefahr übermäßig schneller Abnutzung, die zu unnötigen Maschinenstillständen zwecks
vorzeitiger Erneuerung der Dichtung oder auch zu weitgehenderen anderen Schäden
führen kann.
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Es sind auch Gleitlager bekannt, die aus zwei konzentrisch zueinander
vorgesehenen Ringteilen aus Metall und Kunststoff bestehen. Um eine gegenseitige
axiale Verschiebung der Ringteile auszuschließen, haben diese eine oder mehrere
Ringnuten, sind jedoch fest miteinander verbunden und haben nicht die Aufgabe, eine
Dichtwirkung herbeizuführen, sondern lediglich die, das Lager schwingungsfähig zu
machen.
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Ferner sind auch noch Dichtringe bekannt, die ein Gehäuse aufweisen,
durch das die einzelnen Elemente des Dichtringes zusammengefügt werden. Auch bei
derartigen Dichtringen muß eine komplizierte und dementsprechend kostspielige Herstellung
in Kauf genommen werden, ganz abgesehen davon, daß auch der Raumbedarf verhältnismäßig
groß ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Dichtring zu schaffen, der unter
geringer Raumbeanspruchung sowohl eine einwandfreie Dichtwirkung ergibt als auch
leicht herstellbar ist, dessen Einzelteile dabei außerdem unlösbar verbunden sind,
so daß ein einfacher und genauer Einbau bei hoher Unempfindlichkeit möglich ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die konzentrischen dichtenden
Ringteile, von denen mindestens einer aus einem abriebfesten elastischen Kunststoff
besteht, an ihren konzentrisch mit geringem Spiel ineinander eingreifenden Innen-
bzw. Außenrändern unlösbar, jedoch gegeneinander verdrehbar miteinander verbunden
sind. Zweckmäßigerweise haben die an ihren Innen- bzw. Außenrändern konzentrisch
ineinander eingreifenden Ringteile gleiche Profilbreite. Zum leichten Einbau besteht
der äußere Ringteil aus Metall und ist mit Außengewinde zum Einschrauben in ein
Gehäuse versehen. Ferner ist es möglich, daß einer der Ringteile aus mindestens
einem Profilblechring besteht, der an mindestens einer seiner Randzonen mit einem
dichtenden Kunststoffring umgeben ist. Eine weitere Ausführungsform besteht darin,
daß als Dichtmittel ebene Metallscheiben vorgesehen sind, die durch einen konzentrischen
Kunststoffring zusammengehalten sind. Das Herstellungsverfahren eines Dichtringe:
nach diesen Ausführungsformen wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß die inneren
und/oder äußeren Randzonen metallischer Ringteile mit Kunststoff umspritzt oder
umgossen werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung. Der
Erfindungsgegenstand ist an Hand der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen jeweils einen Teilquerschnitt eines.
Dichtringes, und zwar Fig. I mit einer Nut, Fig. I a mit einer Nut nach Fig. i im
Einbauzustand, Fig.2 mit einer Nut und einem metallischen Trägerring, Fig. 3 mit
mehreren Nuten und einem metallischen Trägerring, Fig. 4 mit einem Blechring, Fig.
5 mit zwei Blechringen, Fig. 6 mit mehreren Scheibenringen.
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Der Dichtring nach Fig. I besteht aus einem metallischen Außenring
II mit einer Nut, in die ein Kunststoffring I2 an seinem Umfang drehbeweglich eingeschlossen
ist. Der Kunststoff ist vorwiegend ein zähelastisches und abriebfestes Material,
z. B. Polyamid. Er wird mit Hilfe des Spritzgußverfahrens oder auf andere geeignete
Weise eingebracht.
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Das Spritzgußverfahren bietet dafür die Vorteile, daß a) der Kunststoffring
I2 ein genauer Abdruck des die Form bildenden metallischen Außenringes II ist, b)
durch die Schwindung des Kunststoffes beim Erhärten der Kunststoffring I2 etwas
kleiner wird, so daß er sich lose im metallischen Außenring II drehen läßt. Diese
Schwindüng ergibt die Möglichkeit, den gesamten, mit entsprechendem Übermaß hergestellten
Dichtring über eine Welle Io zu zwängen, wodurch der Kunststoffring I2 auf dieser
haftet und mit vermindertem Spiel drehbar im metallischen Außenring II bleibt.
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Der metallische Außenring Ii ist mit einem Außengewinde III und mit
Löchern 112 versehen, die es gestatten, das Gehäuse 16 mit Hilfe eines entsprechenden
Stiftschlüssels lösbar zu verschließen und dabei beispielsweise auch, ein Kugellager
17 seitlich einzuspannen, wie es in Fig. Ia dargestellt ist. Dadurch entfällt ein
sonst notwendiger Verschluß decket.
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Aus der Fig. I a ist auch zu erkennen, wie durch das Aufzwängen des
Kunststoffringes 12 auf die Welle fo das Spiel zwischen dem Kunststoffring 12 und
dem metallischen Außenring i i vermindert wird.
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An Stelle des Außengewindes i i i kann eine Rundfassung treten., die
es gestattet, de, Dichtring in das Lagergehäuse einzupressen, oder lose gegen den
Bund eines benachbarten, Teiles einzuspannen. Axiales Verschieben der Welle io bzw.
Achse, wie es, z. B. beim Einstellen des Lagerspiels bei Kegelroll:enlagern nötig
ist, beeinträchtigt die Dichtwirkung nicht. Die Abdichtung ist zwar nicht druckdicht,
sie genügt aber für einen großen Teil der
vorkommenden Abdichtungsfälle.
Zur Verbesserung der Abdichtung können nötigenfalls auch zwei solcher Dichtringe
nebeneinander eingebaut werden.
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Ein Dichtring dieser Ausführung ergibt außer der einfachen Herstellungsweise
folgende Vorteile: Einfache Einbaumöglichkeiten, geringe Reibung, fast unbegrenzte
Haltbarkeit, kein Verschleiß der Welle an der Dichtstelle und geringer Preis.
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Der Dichtring nach Fig. 2 besteht ebenfalls. aus einem metallischen
Außenring 21, in dessen Nut ein Kunststoffring 22 drehbeweglich angeordnet ist.
Der Kunststoffring 22 hat einen metallischen Innenring 23 als Träger, der auf der
Welle 2o satt anliegt.
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Der Dichtring verschließt das Gehäuse 26 und ist bis an das Kugellager
27 ein- bzw. aufgepreßt; er kann auch, lose eingelegt, an den Außen- und den Innenring
eines Wälzlagers seitlich eingespannt werden, entsprechend: den Einbaubeispielen
in Fig. 5 und 6, so daß er sich beim Ausbauen des letzteren leicht mit diesem herausziehen
läßt.
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Zur Herstellung des Dichtringes in dieser Ausführungsform werden der
metallische Außenring 21 und der metallische Innenring 23, die beide gleich dick
sind, zentrisch in eine Form eingelegt und dann der Kunststoffring 22 eingespritzt
oder eingegossen. Die Sehwindung des Spritzgußteiles, des Kunststoffringes 22, verursacht
auch hier im Außendurchmesser desselben ein sehr geringes Laufspiel, das sich beim
Einpressen des Innen- und Außenringes im Einbauzustand noch etwas verengen kann.
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Die Ausführung des Dichtringes nach Fig. 3 ist ähnlich derjenigen
nach Fig.2. Ein metallischer Außenring 31 und ein: metallischer Innenring 33 weisen
zwei entgegengesetzt angeordnete Ringnuten auf, zwischen die ein Kunststoffring
32 eingespritzt ist. Die Drehbeweglichkeit zwischen dem metallischen Außenring 31
und dem Kunststoffring 32 ist dadurch gegeben, daß der Kunststoffring 32 auf dem
metallischen Innenring 33 infolge des Sehwindens festsitzt. Da der Kunststoffring
32 als Spritzgußteil auch in der Breite etwas schwindet, bekommt die dreieckförmige
Innennut 314 des metallischen, Außenringes 31 etwas Spiel, während die Außenflanken
spielfrei laufen und unter geringem Anpreßdruck liegen, was. sich sehr günstig für
die Dichtwirkung auswirkt. Auch. die Zentrifugalkraft wirkt sich bei dieser Nutausbildung
vorteilhaft aus. Schmierstoff- oder Schmutzteilchen können an den kegelförmig nach
außen ansteigenden Flanken 315 nicht in das Innere wandern, da sie durch die Zentrifugalkraft
immer zum größten Durchmesser hin geschleudert werden. Dabei ist es gleichgültig,
ob sich der metallische Innen- oder Außenring dreht. Die stirnseitige Ringnut 3I3
ist als Fettvorratskammer beim Anbau des Dichtringes an Wälzlagern geeignet. Für
den Einbau des Dichtringes trifft das gleiche zu wie bei dem Dichtring nach Fig.
2.
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Der Dichtring nach Fig.4, die den Einbauzustand darstellt, besteht
aus einem dünnwandigen Blechring 41 mit einem seitlichen Hohlraum 4I3> der als Fettvorratskammer
dienen kann. Am äußeren Umfang des Blechringes 41 ist ein auf diesem festsitzender
äußerer Kunststoffring 44 vorgesehen, während sich am Innenrand des Blechringes
41 ein in diesem drehbarer Kunststoffring 42 befindet. Der äußere Kunststoffring
44 ist in das Gehäuse 46 eingepreßt, der innere Kunststoffring 42 haftet auf der
Welle 40. Seitlich des inneren Kunststoffringes 42 sind einige Löcher 422 vorgesehen,
die zur Verankerung des Dichtringes auf der Welle mittels eines Sicherungsringes.
dienen können, falls anfänglich eine übermäßige Schwergängigkeit in der Nut auftreten
sollte. Im wesentlichen gilt für den Dichtring in dieser Ausführungsform auch das
für die Ausführung nach Fig. 3 gesagte.
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Der Dichtring nach Fig. 5 ist zum Festspannen an Wälzlagern geeignet,
bei denen die Stirnflächen von Außen- und Innenring in einer Ebene liegen. Der Dichtring
besteht aus einem äußeren Blechring 51 und einem inneren. Blechring 53, zwischen
denen sich ein eingespritzter Kunststoffring 52 befindet. Der äußere Blechring 51
ist gegenüber dem eine Nut bildenden Kunststoffring 52 drehbeweglich. Die Außenränder
52I des Kunststoffringes 52 gleiten infolge der Schwindung mit leichtem An.-preßdruck
an den Rändern des äußeren Blechringes 5I. Beim Vorhandensein eines leichten Überdruckes
pressen sich die angeschärften Außenränder 521 des Kunststoffringes 52 ebenfalls
in vorteilhafter Weise dichtend an.
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Bei der Herstellung eines derartigen Dichtringes können der äußere
Blechring 51 und der innere Blechring 53 im Folgeschnitt aus einem Stück gestanzt
und darauf der Kunststoffring 52 eingespritzt werden.
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Beim Einbau ist der äußere Blechring 5I von dem Gehäuse 56 und der
innere Blechring 53 von der Welle 5o umgrenzt. Der Dichtring ist dabei, zwischen
den Kugellager 57 und der Gehäusebuchse 59 und der Wellenbuchse 58 seitlich eingespannt.
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Auch der Dichtring nach Fig. 6 ist vorzugsweise zum Anbau an Wälzlagern
vorgesehen. Er besteht aus drei äußeren Stahlringen 6I und drei inneren Stahlringen
63. Die äußeren und auch die inneren Stahlringe sind flache Scheibenringe von gleicher
Dicke und nur einige Zehntelmillimeter dick. Die zwischen den beiden äußeren Scheibenringen
liegenden mittleren Scheibenringe sind in ihrem Durchmesser verschieden, so daß
sie die dargestellten Nuten bilden. Die äußeren Stahlringe 6I und die. inneren Stahlringe
63 sind durch einen Kunststoffring 62 unlösbar miteinander verbunden, aber gleichfalls
gegeneinander drehbeweglich. DieDichtwirkun.g ist sinngemäß die gleiche wie bei
dem Dichtring nach Fig. 3. Die Zahl der äußeren und inneren Stahlringe 61 und 63
kann in der gleichen Stufung erhöht werden, z. B. auf fünf, so daß z. B. bei einer
Einzeldicke eines Stahlringes von o,2 mm eine Gesamtdicke von i mm erreicht würde.
Ein Nutdichtring dieser Art kann auch nur mit einem äußeren und einem inneren Stahlring
hergestellt
werden, der trotzdem zufriedenstellend abdichtet, einfach
und billig ist.
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Der Einbau der Dichtringe nach Fig.6 erfolgt in der gleichen Weise,
wie es für den Dichtring nach Fig. 5 dargestellt worden ist.
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Die an Hand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Dichtringe stellen
nur einen Teil der möglichen Ausführungsformen dar. In jedem Fall ist aber die Verwendung
geeigneter Kunststoffe wichtig, wobei für eine gute Abführung der auftretenden Reibungswärme
zu sorgen ist, da sonst die Kunststoffe schnell versagen. Diese Maßnahme ist erforderlich,
weil die Kunststoffe im allgemeinen schlechte Wärmeleiter sind und im allgemeinen
eine geringe Dauerwärmebeständigkeit haben. Bei Auftreten hoher Wärmebeanspruchung
ist es daher ratsam, an Stelle von Kunststoffen einen geeigneten metallischen Stoff
zu verwenden. Außer den angegebenen Vorteilen der guten. Abdichtung und der einfachen
und billigen Herstellung sind auch die günstigen Einbaumöglichkeiten hervorzuheben..
Ebenfalls ist beachtlich, daß bei Verwendung derartiger Dichtringe keine Nebenkosten
für Sonderbearbeitung und Sonderbehandlung der Einbaustellen entstehen, außerdem
unterliegen die anliegenden Teile keinem Verschleiß.