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Die Erfindung betrifft einen axial zusammenpressbaren Dichtungsring zum Abdichten zwischen einer
Bohrung und einer zu dieser koaxialen, verdreh- und/oder verschiebbaren Welle, bestehend aus mit Innen- und Aussenmantel an den Dichtflächen der Welle bzw. der Bohrung anliegenden Ringscheiben aus verformbarem
Dichtungsmaterial und zwischen diesen angeordneten Ringscheiben aus relativ zum Dichtungsmaterial unverformbarem Material, wobei die verformbaren Ringscheiben relativ geringe Dicke haben und die unverformbaren zwischenliegenden Ringscheiben zu der eine Relativbewegung ausführenden Dichtfläche radiales
Spiel aufweisen.
Mit Hilfe von Dichtungsringen dieser Art kann bei niedriger Gesamthöhe und gutem Reibungsverhalten eine einwandfreie Abdichtung erzielt werden.
Bei einem bekannten Dichtungsring der einleitend angegebenen Art bestehen die unverformbaren Ringe aus Metall und die verformbaren Ringe aus Neopren od. dgl.
Die Erfindung zielt darauf ab, bei einem Dichtungsring der einleitend angegebenen Art die verformbaren Ringe aus Polytetrafluoräthylen auszubilden, das eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Chemikalien und sehr hohe Wärmefestigkeit hat, so dass es sich für Dichtungszwecke in hervorragendem Masse eignet. Bei der Ausbildung von aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Abdichtungen zwischen Bohrungen und Wellen ergeben sich jedoch besondere Probleme. Polytetrafluoräthylen hat zwar die verschiedensten Vorzüge, anderseits ist bei relativ niederen Flächenpressungen ein Wegfliessen des Materials zu beobachten.
Es ergibt sich daher bei Ausbildung von Dichtungsringen aus Polytetrafluoräthylen das Problem, dass die zur Abdichtung erforderliche axiale Pressung immer wieder aufgebracht werden muss, weil dieses Material unter dieser Pressung in bestehende Ringspalten einfliesst, so dass nach kurzer Zeit die Pressung und keine Abdichtung mehr gegeben ist. Ausserdem hat dieses Material einen relativ hohen Wärmedehnungskoeffizienten, so dass bei Erwärmung von allseitig eingeschlossenem Material sich dieses komprimiert und bei nachfolgender Abkühlung so weit schrumpft, dass Undichtheiten auftreten und erneutes Zusammenpressen erforderlich wird.
Es wurde nun gefunden, dass bei richtiger Dimensionierung der Ringscheiben des erfindungsgemässen Dichtungsringes unter Verwendung von Polytetrafluoräthylen eine besonders unempfindliche DichtungsringKonstruktion möglich ist, welche die Nachteile bisheriger Dichtungsringe aus Polytetrafluoräthylen vermeidet.
Dies wird bei einem Dichtungsring der einleitend angegebenen Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die verformbaren Ringscheiben aus Polytetrafluoräthylen bestehen und eine Dicke von 0, 3 bis 2 mm, vorzugsweise von 0, 5 bis 1, 5 mm, haben und das radiale Spiel der unverformbaren Scheiben zur relativ bewegten Dichtfläche höchstens gleich der halben Dicke der verformbaren Ringscheiben ist, und vorzugsweise 0, 15 bis 0, 5 mm, insbesondere 0, 2 bis 0, 3 mm, beträgt.
Da die verformbaren Ringscheiben bis knapp zu der die Relativbewegung ausführenden Dichtfläche festgehalten, sind, tritt durch die relative Dünnheit dieser Scheiben nur ein begrenzter radialer Fluss in Richtung auf diese Dichtfläche ein. Im Bereich unmittelbar neben der bewegten Dichtfläche kann sich der verformbare Werkstoff unter Druck des radialen Flusses frei verformen, wobei durch die Begrenzung des Spaltes zwischen
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im Querschnitt keilförmigenDichtlippen ermöglicht und ausserdem eine ausreichende Stützung dieser Dichtlippen gewährleistet ist. Die von den einzelnen Ringscheiben gebildeten Dichtlippen liegen mit ausreichender Pressung an der bewegten Dichtfläche an, ohne dass durch freien Fluss, diese radiale Pressung vermindert würde.
Bei der erfindungsgemässen Dimensionierung tritt der grosse thermische Ausdehnungskoeffizient des Polytetrafluoräthylens in axialer Richtung infolge der geringen Dicke kaum in Erscheinung, anderseits ergibt sich ein sehr eingeschränkter radialer Fluss zu dem zwischen den unverformbaren Ringscheiben und der bewegten Dichtfläche gebildeten Ringspalt, wo sich in freiem Fluss dann die Dichtlippen ausbilden können. Bei dieser Dichtungskonstruktion ist also dann kein wiederholtes axiales Zusammenpressen erforderlich, weil weder die thermische Ausdehnung, noch die Fliessfreudigkeit des Materials störend in Erscheinung treten.
Die Dicke der unverformbaren Ringscheiben übersteigt vorzugsweise nicht die Dicke der verformbaren Ringscheiben, weil ja bei dieser Dicke die freie Ausbildung der keilförmigen Lippe auf jeden Fall gewährleistet ist. Jede grössere Dicke der unverformbaren Ringscheiben würde nur die Höhe des Dichtungsringes ohne Funktionsverbesserung vergrössern. Anderseits ist es zweckmässig, wenn die minimale Dicke der unverformbaren Ringscheiben mindestens gleich der halben Dicke der verformbaren Ringscheiben ist, weil sonst keine ausreichende Lybyrinthwirkung zwischen den einzelnen Lippen gegeben wäre und der Raum zur Ausbildung der Lippen zu sehr eingeschränkt wäre.
Die Dicke der unverformbaren Ringscheiben sollte nicht kleiner als 0, 3 mm vorzugsweise nicht kleiner als 0, 5 mm sein, weil sonst in den meisten Fällen nicht genügend frei fliessendes Material zur Ausbildung der Keillippen vorhanden ist.
Die unverformbaren Ringscheiben können auf einfache Weise an der relativ ruhenden Dichtungsfläche zentriert sein, wobei sie zweckmässig an dieser Dichtfläche mit leichtem Schiebesitz anliegen, damit eine einfache Montage gewährleistet ist.
Die unverformbaren Ringscheiben können sehr einfach hergestellt werden, indem man sie aus Blech oder einem andern Material stanzt, das zum Material der verformbaren Ringscheiben relativ unverformbar ist, so
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insbesondere auch aus einem Material aus einer Gummi-Asbest-Mischung.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass zur Erzielung des Abdichteffektes bei einer bestimmten Aufgabe eine sorgfältige Abstimmung zwischen den Materialien der Ringscheiben, deren Dicke und der Grösse des Ringspaltes erforderlich ist, für die sich keine besonderen Regeln aufstellen lassen.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Der in der Zeichnung dargestellte Dichtungsring dient zur Abdichtung zwischen einer Bohrung in einem Gehäuse--l--und einer Welle--2--. In diese Gehäusebohrung sind abwechselnd verformbare und unverformbare Ringscheiben--3 bzw. 4-eingebracht, wobei insgesamt vier verformbare und zwischenliegend drei unverformbare Ringscheiben vorhanden sind. Dieses Paket ist durch eine Stopfbuchsenbrille-5-mittels einer Schraubenverbindung --6-- axial zusammenpressbar.
Die verformbaren Ringscheiben --3-- bestehen aus PTFE und liegen beim
Einbau sowohl an der relativ unbewegten Dichtfläche der Gehäusebohrung als auch an der relativ bewegten Dichtfläche der Welle--2--an, die drehbar ist und gegen das Gehäuse abgedichtet werden soll. Die zwischenliegend unverformbaren Ringscheiben sind aus Blech gestanzt und sind ebenfalls bei dem gewählten
Schiebesitz leicht in die Gehäusebohrung einsetzbar. Die Gehäusebohrung hat einen Durchmesser von 24 mm und die Welle einen Durchmesser von 16 mm. Für die Dicke aller Ringscheiben wurde 1 mm gewählt, und der Ringspalt zwischen Welle und unverformbarer Ringscheibe hat eine Breite von 0, 25 mm.
Bei der gewählten Dimensionierung ist unter axialer Pressung durch die Stopfbuchsverschraubung eine freie Verformung der Innenmäntel der Ringscheiben aus PTFE zur Welle hin gegeben, und es bilden sich Keillippen, die zur Achse etwa einen Winkel von 450 einschliessen. Diese Keillippen können sich völlig frei ausbilden ; trotzdem sind ausserhalb des Ringspaltenbereichs die Ringscheiben aus PTFE voll geführt, so dass der radiale Fluss gegen den Ringspalt hin durch die Reibung an den unverformbaren Scheiben sehr begrenzt ist und die Ringspalte durch das an sich sehr fliessfreudige Material nicht ausgefüllt werden. Ein axiales Nachpressen mittels der Stopfbuchsenverschraubung ist daher kaum erforderlich.
Auch die thermische Ausdehnung in axialer Richtung ist durch die Dünne der Scheiben sehr begrenzt, so dass keine Lockerungen bei Temperaturwechselbetrieb eintreten, weil die sich ergebenden Verformungen des PTFE im elastischen Bereich bleiben. Die thermischen Verformungen in radialer Richtung werden durch die Reibung zwischen den Scheiben aus PTFE und den Ringscheiben aus Blech so weit gesteuert, dass sich auch durch diese Einflussgrösse keine Füllung des Ringspaltes und dadurch eine Verminderung des Dichteffekts ergibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Axial zusammenpressbarer Dichtungsring zum Abdichten zwischen einer Bohrung und einer zu dieser koaxialen, verdreh- und/oder verschiebbaren Welle, bestehend aus mit Innen- und Aussenmantel an den Dichtflächen der Welle bzw. der Bohrung anliegenden Ringscheiben aus verformbarem Dichtungsmaterial und zwischen diesen angeordneten Ringscheiben aus relativ zum Dichtungsmaterial unverformbarem Material, wobei die verformbaren Ringscheiben relativ geringe Dicke haben und die unverformbaren zwischenliegenden Ringscheiben zu der eine Relativbewegung ausführenden Dichtfläche radiales Spiel aufweisen,
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und eine Dicke von 0, 3 bis 2 mm, vorzugsweise von 0, 5 bis 1, 5 mm, haben und das radiale Spiel der unverformbaren Scheiben (4) zur relativ bewegten Dichtfläche (2) höchstens gleich der halben Dicke der verformbaren Ringscheiben (3)
ist, und vorzugsweise 0, 15 bis 0, 5 mm, insbesondere 0, 2 bis 0, 3 mm, beträgt.
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