DE2843198A1

DE2843198A1 - Dichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2843198A1
Application number: DE19782843198
Authority: DE
Inventors: David Chester Orlowski
Original assignee: Inpro Inc
Current assignee: Inpro Inc
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1979-04-12
Also published as: GB1605060A; IT7828552A0; NL7809936A; CA1098559A; JPS5462448A; JPS5828464B2; NL186874C; ZA785475B; FR2405410B1; SE7810075L; FR2405410A1; AU4025578A; US4114902A; DE2843198C2; IT1099278B; ES474569A1; BR7806623A; AU527747B2

Description

_ 4 - Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung nach dem Ober begriff von Anspruch 1 und ist für eine Verwendung in Verbindung mit sich drehenden Gliedern, wie Wellen, bestimmt.

Allgemein besteht bei vielen industriellen Anwendungen ein Bedarf für eine Dichtungsvorrichtung für die Lager von sich drehenden Wellen oder dergleichen. Eine solche Vorrichtung sollte verhindern, daß Schmiermittel in die Umgebung abströmt und daß Fremdstoff aus der Umgebung in das oder die Lager gelangt. Das US-Patent 4o22479 beschreibt eine Form einer bekannten Dichtungsvorrichtung des obengenannten Typs. Diese bekannte Vorrichtung ist in erster Linie wirksam beim Verhindern des Austretens von Schmiermittel aus zugeordneten Lagern in einem Gehäuse oder einer Abstützung, obwohl diese Vorrichtung in einem gewissen Ausmaß auch die Neigung von Fremdstoff oder -fluid beschränkt, in das oder die Lager sowie das Gehäuse einzutreten.

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die in wirksamerer Weise das Eintreten von Fremdstoff oder -fluid aus der Umgebung verhindert und die bei niedriger Drehzahl wirkungsvoller ist.

Zur Lösung der genannten Aufgabe zeichnet sich eine Dichtungsvorrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Aussparung und/oder der Rand entsprechend geformt ist bzw. sind, um ein zu den Ringkomponenten axial erfolgendes Hindurchtreten von Stoff oder Fluid durch Einfangen desselben zu beschränken bzw. zu begrenzen und daß die andere Ringkomponente zumindest eine Öffnung oder ein Loch hat, um ein Austreten von eingefangenem Stoff oder Fluid zu ermöglichen.

Es ist bevorzugt, daß die Aussparung zumindest eine Nut, vorzugsweise eine Mehrzahl von ringförmigen durchgehenden Nuten

QOQBis/na&& - 5 -

in ihrer Oberfläche radial auswärts von dem Rand hat und daß sich die oder jede Öffnung von dem Äußeren der anderen Ringkomponente zu der oder jeder Nut erstreckt. Die Nuten in der Aussparungsoberfläche können eine unterschiedliche Tiefe und schräge, nicht rechtwinklig zu der Achse der anderen Ringkomponente verlaufende Seitenwandungen haben.

Es ist ferner bevorzugt, zumindest eine Nut, vorzugsweise eine Mehrzahl von ringförmigen durchgehenden Nuten, in der äußersten Oberfläche des Randes vorzusehen, und zwar in einer der oder den Nuten in der Aussparungsoberfläche gegenüberliegenden Beziehung. Zumindest eine Aussparung oder Vertiefung, vorzugsweise ein Paar von diametral gegenüberliegenden Aussparungen oder Vertiefungen, kann in der äußeren Oberfläche des Randes vorgesehen sein, um eine Verbindung mit der Nut oder den Nuten darin herzustellen.

Die den Rand aufweisende eine oder erste Ringkomponente legt ferner vorzugsweise eine Dichtung oder einen O-Ring an ihrer inneren Oberfläche fest, und zwar für einen Eingriff mit einem drehbaren Glied oder einer Welle. In ähnlicher Weise fixiert die die Aussparung aufweisende andere zweite Ringkomponente
eine Dichtung oder einen O-Ring an ihrer äußeren Oberfläche, und zwar für einen Eingriff mit einem Gehäuse oder einer Abstützung, in dem bzw. der ein drehbares Glied oder eine Welle durch Lagermittel drehbar gehalten ist.

Während des Betriebes dienen die Beschränkungsnuten in der
oben beschriebenen Weise, um zu verhindern, daß Stoff oder
Fluid in die die Welle abstützenden und an die Vorrichtung angrenzenden Lagermittel oder in das die Lagermittel enthaltende Gehäuse bzw. die Abstützung eintritt. Vorzugsweise hat die andere oder zweite Ringkomponente weitere Beschränkungsmittel, um eine Leckerscheinung des Schmiermittels von den Lagermitteln zu vermeiden. Diese weiteren Beschränkungsmittel können weitere Nuten an der Innenseite der anderen Ringkomponente aufweisen und beispielsweise so aufgebaut sein, wie es in dem US-Patent

QnQ815/n9&&- 6 -

- 6 4o22479 beschrieben ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer zeichnerisch dargestellten beispielhaften Ausführungsform. Es zeigen: Fig. 1 - in einer geschnittenen Seitenansicht eine nach der

vorliegenden Erfindung hergestellte Dichtungsvorrichtung in ihrem Betriebszustand auf einer drehbaren Welle,
Fig. 2 - die in Fig. 1 dargestellte Dichtungsvorrichtung in

einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht, Fig. 3 - die Dichtungsvorrichtung in einer geschnittenen Stirnansicht längs der Linie 3-3 aus Fig. 1, Fig. k - in einer vergrößerten geschnittenen Seitenansicht einen Teil der in den Fig. 1-3 dargestellten Dichtungsvorrichtung und

Fig. 5 - in einer vergrößerten auseinandergezogenen Schnittansicht den in Fig. k dargestellten Teil der Dichtungsvorri chtung.

Gemäß Fig. 1 erstreckt sich eine drehbare Welle 11 zumindest teilweise in einem Gehäuse, das schematisch durch strichpunktie te Linien 12 dargestellt ist. Ein Abrollelement-Lager 13 sorgt für eine drehbare Abstützung der Welle 11. Das Lager 13 kann ein herkömmliches Radialkontakt- bzw. Radiallager oder Winkelkontakt- bzw. Schräglager (gem. der Darstellung) mit einem inneren Laufring, einem äußeren Laufring und einer Mehrzahl von dazwischen befindlichen Kugeln lk sein. Der innere Laufring des Lagers 13 ist auf einen durchmesserverminderten Abschnitt 23 der Welle aufgesetzt und liegt an einer den reduzierten Abschnitt 23 begrenzenden Schulter an. Das Lager 13 ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und wird durch irgendein geeignetes Mittel geschmiert. Die nachfolgend beschriebene Dichtungsvorrichtung soll verhindern, daß Schmiermittel aus dem Gehäuse 12 sowie dem Lager 13 austritt und daß äußere Fremdstoffe in das Lager 13 sowie das Gehäuse 12 eintreten.

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Die Dichtungsvorrichtung besteht aus einem Paar von komplementären Ringen, nämlich einem ersten oder inneren Ring 15 und einem zweiten oder äußeren Ring l6. Die Ringe 15 j l6 sind so ausgebildet, daß sie zusammenpassen und den durchmesserverminderten Abschnitt 23 der Welle 11 umgeben.

Gemäß den Fig. 1-5 hat der erste Ring 15 erste sowie zweite Stirnseiten 17 sowie l8, die entsprechend nach außen und in das Gehäuseinnere weisen. Der Ring 15 hat in seinem äußeren Umfang und an die Stirnseite l8 angrenzend eine reguläre ringförmige Radialnut 19· Diese nimmt eine Dichtung in Form eines O-Ringes 2o auf, die an einem in dem Gehäuse 12 ausgebildeten Lokalisierungsmittel sitzt. Der erste Ring 15 ist während des Betriebes stationär und vorzugsweise abnehmbar am Gehäuse 12 befestigt, beispielsweise durch einen Keilsitz (swedge fit). Der Ring 15 hat an die Stirnseite l8 angrenzend an seinem inneren Umfang drei ringförmige Radialnuten 22. Am Innenumfang des Rings 15 ist auch eine Axialnut 24 (Fig. 1 und 2) vorgesehen, die mit den Radialnuten 22 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Axialnut 2k während des Betriebes an der Unterseite des Rings 15 angeordnet. Die Axialnut 2k ist bezüglich ihrer Tiefe abgeschrägt , und die Tiefe nimmt in einer von dem Gehäuse 12 nach außen weisenden Richtung ab. Die Radialnuten 22 sind bezüglich ihrer Tiefe ebenfalls abgeschrägt und so wie in den Fig. k und 5 dargestellt geformt, indem sie radiale Seitenwände oder Schultern axial auswärts vom Gehäuse 12 und zu den radialen Schultern führende geneigte bzw. abgeschrägte Oberflächen haben. Die Nuten 2k, 22 arbeiten zusammen, um die Neigung des Schmiermittels zu unterdrücken, längs des Wellen-Abschnitts axial nach außen zu fließen. Jegliches Schmiermittel, das längs des sich in dem Ring 15 drehenden Wellen-Abschnitts 23 auszutreten neigt, wird gegen die sowie längs der radialen Schultern der Radialnuten 22 zu der Axialnut 2k geleitet, die das Schmiermittel einfängt und es in das Gehäuse 12 zurückleitet.

In der Stirnseite 17 des Rings 15 ist eine ringförmige, axial verlaufende Aussparung 25 vorgesehen. Eine Öffnung oder Bohrung 37 gem. Fig. 2 und 3 erstreckt sich radial zum Ring 15, um eine Verbindung zwischen der Aussparung 25 und dem äußeren Umfang des Rings 15 herzustellen. Der zweite Ring l6 hat einen Hauptkörper und einen durchmesserreduzierten, versetzten, ringförmigen Rand 32 an seinem inneren Ende. Dieser Rand 32 wird von der Aussparung 25 des Rings 15 aufgenommen. Die Gesamtgröße des Randes 32 ist etwas kleiner als diejenige der Aussparung 251 um zwischen den Teilen ein Spiel von etwa o,127 - 0,381 mm (o,oo5 - o,ol5 *') zu belassen. Der zweite Ring l6 dreht sich während des Betriebes mit der Welle 11 und hat eine reguläre bzw. regelmäßige Ringnut 3o am Innenumfang seines Hauptkörpers. Diese Ringnut 3o nimmt eine Dichtung in Form eines O-Rings 31 (Fig. 2 und 4) auf, der in Reibungseingriff mit dem Abschnitt 23 der Welle 11 tritt, um den Ring i6 rotationsmäßig mit der Welle 11 zu verbinden und eine axiale Verlagerung des Rings l6 zu verhindern. Wenn es erwünscht ist, kann der Ring l6 mit der Welle 11 verkeilt werden. Der Hauptkörper des Rings l6 hat radiale Innenseiten 33 sowie 34, die an der Stirnseite 17 des Rings 15 eng angrenzend anliegend, wenn die Ringe 15 > l6 zusammengebaut sind. Der Rand 32. des Rings l6 hat ein Paar von radialen, regulären bzw. regelmäßigen Ringnuten 35 an seinem äußeren Umfang, der auch mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Vertiefungen oder Aussparungen 36 (Fig. 2 und 3) versehen ist, die jeweils die Ringnuten 35 verbinden. Die umfangsmäßig äußere Wandung 4o der Aussparung 25 in dem Ring 15 ist mit ringförmigen Radialnuten kit k2 versehen, wobei die Radialnut 42 eine etwas geringere Tiefe als die Radialnut kl hat. Die Radialnuten 4l, 42 sind insoweit unregelmäßig, als sie jeweils nicht radiale, parallele Seitenwandungen und eine rechtwinklige Bodenwandung haben, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die axiale Breite einer jeden Radialnut 4l, 42 ist kleiner als jede der Ringnuten 35 d·· Rings l6. Die Öffnung 37 ist strömungsmäßig mit den Radialnuten 4l, 42 verbunden. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sind im zusammengepaßten Zustand der Ringe 15» l6 die Radialnuten onQfilR/nClU - 9 -

4l, 42 so angeordnet, daß sie der der Stirnseite l8 am nächsten liegenden, axial inneren Ringnut 35 allgemein radial gegenüberliegen.

Während des Betriebes erfolgen eine Drehung der Welle 11 und dementsprechend eine relative Drehbewegung zwischen den Ringen 15 j l6. Es ergibt sich jedoch kein Reibungskontakt zwischen den Ringen 15 sowie l6, und die O-Ringe 31 sowie 32 sind, obwohl sie als zusätzliche Dichtungen arbeiten, keinem Reibungseinfluß unterworfen, so daß sie nicht übermäßig abnutzen sollten. Jegliche Schmiermittelverlagerung von dem Gehäuse 12 und dem Lager 13 längs der Welle 23 wird in der beschriebenen Weis durch die Nuten 22, 24 beschränkt bzw. unterdrückt. Umgekehrt wird jegliche Neigung von äußeren Fremdstoffen unterdrückt, die Dichtungsvorrichtung zu durchlaufen und in das Gehäuse 12 sowie das Lager 13 einzutreten. Im einzelnen werden solche Fremdstoffe von den Radialnuten 4l, 42 gesammelt. Die Vertiefungen 36 unterstützen die Zentrifugalkräfte beim Verlagern der Fremdstoffe zu den Radialnuten 4l sowie 42, von wo die Fremdstoffe durch die Öffnung 37 nach außen gelangen können. Insbesondere bei kleinen Drehzahlen ist es erwünscht, die Öffnung 37 gemäß der Darstellung an der Unterseite der Vorrich tung 15, l6 anzuordnen, um die Fremdstoffe durch Schwerkraft ablassen zu können. Die Öffnung 37 kann jedoch auch an irgendeiner erwünschten Stelle in bezug auf die Axialnut 24 und die Position der Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise so, wie es durch das Bezugszeichen 37' in Fig. 2 dargestellt ist. Auch kann statt einer dargestellten einzelnen Öffnung eine Mehrzahl von an verschiedenen Positionen befindlichen Öffnungen 37 angewendet werden.

Die Dichtungsvorrichtung 151 l6 arbeitet somit als eine Doppeldichtung, die das Eintreten von Fremdstoffen und das Austreten von Schmiermittel verhindert.

Claims

G 51 665 -su

Inpro Inc.ι 34o7-7Öth Avenue West,

Drawer 94o, Rock Island, Illinois Si2Ol (USA)

D i chtungsvorri chtung

Patentansprüche

(l./Dichtungsvorrichtung mit einem Paar von komplementären, relativ zueinander drehbaren Ringkomponenten, von denen die eine einen sich axial erstreckenden Vorsprung oder Flansch bzw. Rand und die andere eine Aussparung zum Aufnehmen desselben hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (25) und/oder der Rand (32) entsprechend geformt ist bzw. sind, um ein zu den Ringkomponenten (15 j l6) axial erfolgendes Hindurchtreten von Stoff oder Fluid durch Einfangen desselben zu beschränken bzw. zu begrenzen, und daß die andere Ringkomponente (15) zumindest eine Öffnung oder ein Loch (37, 37') hat, um ein Austreten von eingefangenem Stoff oder Fluid zu ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß di< Aussparung (25) zumindest eine Nut (4l, 42), vorzugsweise eine Mehrzahl von ringförmigen durchgehenden Nuten, in ihrer Oberfläche radial auswärts von dem Rand (32) hat, und daß sich die oder jede Öffnung (37, 37') von dem Äußeren der anderen Ringkomponente (15) zu der oder jeder Nut (4l, 42) erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aadere Ringkomponente (15) weitere Nuten, vorzugsweise durch eine axiale Nut (24) miteinander verbundene ring förmige radiale Nuten (22), an ihrer Innenseite hat, um ein

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Hindurchtreten von weiterem Stoff oder Fluid axial zu den Ringkomponenten in der entgegengesetzten Richtung zu dem erstgenannten Stoff oder Fluid zu beschränken bzw. zu unterbinden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Oberfläche des Randes (32) mit zumindest einer Nut, vorzugsweise einer Mehrzahl von ringförmigen durchgehenden radialen Nuten (35) versehen ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Aussparung oder Vertiefung, vorzugsweise zwei diametral gegenüberliegende Aussparungen oder Vertiefungen (36), in der äußeren Oberfläche des Randes(32) vorgesehen ist, um die Nut oder Nuten (35) darin zu verbinden.
6. Vorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (25) in ihrer radial äußeren Oberfläche Nuten (kl, 42) aufweist, daß die oder jede Öffnung (37, 37') mit den Nuten (kl, 42) verbunden ist und daß die Nuten (4l, 42) eine unterschiedliche Tiefe haben.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (41, 42) in der Oberfläche der Aussparung schräg bzw. geneigt und nicht rechtwinklig in bezug auf die Achse der anderen Ringkomponente (15) verlaufende Seitenwandungen haben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (25) und der Rand (32) überlappende Nuten (4l, 42, 35) in ihren äußersten Oberflächen haben und daß die Nuten in der Aussparung (25) mit der oder jeder Öffnung (37, 37') verbunden sind.

9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Ringkomponente (15)

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an ihrer äußeren Oberfläche einen für einen Eingriff mit einem stationären Teil (12) dienenden O-Ring (2o) festlegt und daß die eine Ringkomponente (l6) an ihrer inneren Oberfläche einen für einen Eingriff mit einer drehbaren Welle bestimmten O-Ring (31) festlegt.

Io. Dichtungsvorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9» für eine Verwendung bei Drehlagern, mit ersten sowie zweiten, relativ zueinander drehbaren Ringen, wobei der erste Ring einen axialen Rand sowie an seinem Inneren eine O-Ringdichtung hat, wobei der zweite Ring erste sowie zweite axiale Stirnseiten, ferner eine zum Aufnehmen des Randes dienende axiale Aussparung in der zweiten Stirnseite, außerdem eine O-Ringdichtung an seinem Äußeren und ringförmige sowie axiale Nuten an seinem Inneren hat, wobei die Aussparung des zweiten Rings radial innere sowie äußere Wandungen und der Rand des ersten Rings entsprechend radiel innere sowie äußere Oberflächen haben, und wobei die O-Ringdichtungen dazu dienen, die Ringe an relativ beweglichen Teilen eines ein Lager anwendenden Drehsystems festzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine ringförmige radiale Nut (35) in der äußeren radialen Oberfläche des Randes (32) vorgesehen ist, daß zumindest eine ringförmige radiale Nut (4l, ^2) in der äußeren radialen Oberfläche der Aussparung (25) und an die Nut (35) des Randes (32) angrenzend vorgesehen ist und daß sich zumindest eine Öffnung (37» 37') von dem Äußeren des zweiten Rings (15) erstreckt, um die Nut in der Aussparung desselben zu verbinden.