DE10024026A1 - Dichtmanschette, insbesondere für Einbauräume mit kleinen Abmessungen - Google Patents

Dichtmanschette, insbesondere für Einbauräume mit kleinen Abmessungen

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Abstract

Dichtmanschette aus polymeren Werkstoff, insbesondere für Einbauräume mit kleinen Abmessungen, die einen Halteabschnitt und einen Dichtabschnitt aufweist, wobei der Halteabschnitt mit einem Stützkörper verbunden ist und der Dichtabschnitt eine abzudichtende Welle oder einen Laufring unter radialer Vorspannung umfangsseitig dichtend umschließt und auf der Welle zugewandten Seite eine Oberflächenprofilierung zur Rückförderung von Schmieröl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsdurchmesser (Innendurchmesser (D)) der Einfassung das 1.0-1,05-fache des Wellendurchmessers (W) zuzüglich der 4-fachen Manschettendicke (d) beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Für die Abdichtung von Wellendurchführungen werden Dichtungsanordnungen eingesetzt, die das Schmiermittel im Inneren des Gehäuses zurückhalten sollen und die verhindern, dass Staub, Schmutz und dergleichen von außen in das Gehäuseinnere eintritt. Es werden sehr unterschiedliche Konstruktionen von Dichtungen verwendet. Von beachtlicher Bedeutung ist dabei, unter anderem, die Größe des Einbauraumes. Je kleiner der Einbauraum, umso schwieriger ist seine Abdichtung. Angestrebt wird in jedem Fall eine lange Gebrauchsdauer der Dichtung bei geringstem Verschleiß. Letzteres wird auch durch den Einsatz von geeigneten Werkstoffen wie beispielsweise von PTFE-Compounds erreicht.
Stand der Technik
Bekannt ist aus der DE OS 33 16 063 ein Dichtring, der mit einer Dichtmanschette aus PTFE versehen ist. Die Dichtmanschette ist trompetenartig entgegen des abzudichtenden Raumes verformt und weist hydrodynamisch wirkende Rückförderelemente auf der der abzudichtenden Welle zugewandten Seite auf.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Dichtring weiter zu entwickeln, indem unter Beibehaltung einer möglichst einfachen Herstellung, eine sichere Abdichtung auch bei extremen Betriebsbedingungen erreicht wird. Die Dichtungsanordnung soll ein geringes Gewicht haben und eine lange Gebrauchsdauer bei geringem Verschleiß. Eventuelle Rundlaufabweichungen, ein Mittenversatz von Welle und Bohrung, Unrundheiten an der Welle und dergleichen, sollen ausgeglichen werden. Dieses auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten, hohen Temperaturen und eventuell auftretenden Mangelschmierungen an der Dichtstelle.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 12 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens.
Ausgehend vom Stand der Technik ist die Dichtungsanordnung mit einer Dichtmanschette aus polymerem Werkstoff versehen, die einen Halteabschnitt und einen Dichtabschnitt aufweist. Der Halteabschnitt ist mit einem Stützkörper verbunden und der Dichtabschnitt umschließt eine abzudichtende Welle unter radialer Vorspannung umfangsseitig. Der Dichtabschnitt ist auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer Oberflächenprofilierung zur Rückförderung von Schmieröl versehen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass der Anbindungsdurchmesser (Innendurchmesser der Einfassung) das 1,0 bis 1,05-fache des Wellendurchmessers zuzüglich der 4-fachen Manschettendicke beträgt. Die konstruktive Ausgestaltung der Dichtmanschette erfolgt somit ausgehend von dem Wellendurchmesser. Dieser wird in Bezug zum Anbindungsdurchmesser der Einfassung gesetzt und die nächsten konstruktiven Schritte der Dichtringgestaltung durchgeführt. Als Einfassung wird der Teil der Dichtungsanordnung bezeichnet, an dem die Dichtmanschette befestigt ist.
Die Manschettendicke wird so gewählt, dass sie 1/20-1/300, vorzugsweise 1/50-1/200 des Wellendurchmessers beträgt. Die Manschette erhält dadurch eine besonders flache Gestalt. Außerdem wird die Länge des Dichtabschnittes der Manschette besonders lang gewählt, so dass sie das 3- bis 15-fache, vorzugsweise das 4- bis 12-fache der Manschettendicke beträgt. Die Anpresskraft des Dichtabschnitts auf die Welle wird dadurch verringert und es entsteht ein geringerer Reibungsverlust. Außerdem wird Material eingespart durch die besonders dünne Ausbildung der Manschette.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Manschette im Dichtabschnitt auf ihrer Rückseite glatt und auf ihrer Dichtseite spiralförmig geriffelt ausgebildet ist. Diese Riffelung lässt eine gute Rückführung des Schmiermittels zu. Diese Riffelung kann in an sich bekannter Weise im Schnitt aus symmetrischen Dreiecken oder aus asymmetrischen Sägezähnen ausgebildet sein. Dabei sind die flacheren Flächen der Sägezähne zum abzudichtenden Raum hin ausgebildet. Die Tiefe der Riffelung wird besonders hoch gewählt und beträgt 70-90% der Manschettendicke. Ein bevorzugter Bereich hat sich bei 85% erwiesen. Die Riffelung selbst wird bis an den Halteabschnitt der Dichtmanschette herangeführt. Hierdurch wird eine gute Rückführung des Schmiermittels gewährleistet. Um während des Stillstands der Welle einen Austritt von Schmiermittel nach außen zu verhindern, kann der umgebungsseitige Rand der Dichtmanschette als Dichtwulst ausgebildet sein. Eine punktförmige Unterbrechung an einer der vorderen Riffelungen ist hier ebenfalls möglich.
Der Innendurchmesser der Manschette wird so ausgeführt, dass der Dichtabschnitt mit mindestens 4 Riffelungen an der Welle anliegt. Günstig sind 4 bis 12 Riffelungen, der bevorzugte Bereich liegt jedoch bei 7 bis 8 Riffelungen. Die Anbringung von mehrgängigen Riffelungen kann bei bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft sein.
Schließlich ist noch festzuhalten, dass das für die Dichtmanschette eingesetzte Material vorzugsweise aus einem PTFE-Compund (Polytetrafluorethylen) oder aus einem Fluorthermoplast besteht.
Ausführung der Erfindung
Anhand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Dichtungsanordnung für eine Welle und
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Dichtungsanordnung an einem Gehäusedeckel.
In der Fig. 1 ist im Längsschnitt der obere Teil der Dichtungsanordnung 30 dargestellt. Die Dichtungsanordnung 30 besteht im wesentlichen aus dem Stützkörper 4, der Einfassung 31 aus einem polymeren Werkstoff und der Dichtmanschette 1 aus einem PTFE-Compound. Über die Einfassung 31 wird die Dichtungsanordnung 30 in ein nicht näher gezeigtes Gehäuse eingesetzt. Außerdem wird an der Einfassung 31 die Dichtmanschette 1 befestigt. Die Dichtmanschette 1 besteht aus dem Halteabschnitt 2 und dem Dichtabschnitt 3. Der Halteabschnitt 2 ist über die Einfassung 31 mit dem Stützkörper 4 verbunden. Der Stützkörper 4 ist aus einem geeigneten Werkstoff, der jedoch eine größere Härte als der Werkstoff der Einfassung 31 hat. Es können Bleche und Kunststoffe verwendet werden. Der Dichtabschnitt 3 liegt an der Oberfläche 5 der Welle 6 an. Der Dichtabschnitt 3 ist lediglich auf seiner zur Welle 6 gerichteten Seite mit der Oberflächenprofilierung 7 versehen. Die Einfassung 31 ist auf ihrer innenliegenden Seite durch die zylindrische Fläche 32 begrenzt. Der Durchmesser D dieses Innenraums wird als Anbindungsdurchmesser bezeichnet. Er gibt die innere Begrenzung des Halteabschnitts 2 der Dichtmanschette 1 wieder. Der Wellendurchmesser ist mit W angegeben. Die Manschettendicke d wird möglichst gering gewählt. Sie beträgt ein 1/130 des Wellendurchmessers W. In Versuchen konnte ermittelt werden, dass eine gute Abdichtung dann erreicht wird, wenn der Anbindungsdurchmesser D für die Manschette 1 das 1,05-fache des Wellendurchmessers W zuzüglich der vierfachen Manschettendicke d beträgt. Die Länge des Dichtabschnitts 3 der Manschette 1 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa das 7-fache der Manschettendicke d. Dabei wird hier nur die Länge L des Teils des Dichtabschnitts 3 gemessen, die direkt an der Welle 6 anliegt. Die Manschette 1 ist im Dichtabschnitt 3 auf ihrer Rückseite 33 glatt, während die Dichtseite spiralförmig geriffelt ist. Die Riffelung 7 ist aus im wesentlichen symmetrischen Dreiecken gebildet. Der abzudichtende Raum 34 befindet sich auf der rechten Seite der Fig. 1, so dass eine mediumseitige Anbindung der Manschette 1 an die Dichtungsanordnung 30 gegeben ist. Auch hierdurch wird eine kleinere Bauhöhe der Dichtungsanordnung 30 ermöglicht. Des weiteren wird die Montage der Dichtungsanordnung 30 auf der Welle 6 erleichtert. Die Tiefe T der Riffelung beträgt 85% der Manschettendicke d. Der zur Umgebung 35 hinweisende Rand 36 der Dichtmanschette 1 ist als Dichtwulst ausgebildet. Der an der Welle 6 anliegende Dichtabschnitt 3 ist mit sieben Riffelungen 7 versehen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper der zuvor beschriebenen Dichtmanschette ein integriertes Dichtungssystem zur Abdichtung einer Welle, zum Beispiel ein Gehäusedeckel, an dem zur Abdichtung der Welle die Dichtmanschette und zur Abdichtung der angrenzenden Bauteile Dichtungen aus einem polymeren Werkstoff angeformt sind.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Dichtsystems, wobei der obere Teil im Längsschnitt dargestellt ist.
Das Dichtsystem besteht aus der Dichtmanschette 1, die an dem Dichtflansch 40 befestigt ist. Letzterer ist an dem Bauteil 41 und dem Versteifungsflansch 42 angeschlossen. Ein Sensor 43 und ein mit der Weile umlaufendes Multipolrad 44 bilden den äußeren Deckelabschluss. Die weiteren Bezugsziffern in Fig. 2 entsprechen denen aus Fig. 1.

Claims (12)

1. Dichtmanschette aus polymerem Werkstoff, insbesondere für Einbauräume mit kleinen Abmessungen, wobei die Dichtmanschette, einen Halteabschnitt und einen Dichtabschnitt aufweist, der Halteabschnitt mit einem Stützkörper verbunden ist und der Dichtabschnitt eine abzudichtende Welle oder einen Laufring unter radialer Vorspannung umfangsseitig dichtend umschließt und auf der Welle zugewandten Seite eine Oberflächenprofilierung zur Rückförderung von Schmiermittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsdurchmesser (Innendurchmesser (D) der Einfassung (31)) das 1,0- bis 1,05-fache des Wellendurchmessers (W) zuzüglich der 4-fachen Manschettendicke (d) beträgt.
2. Dichtmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschettendicke d 1/20 bis 1/300, vorzugsweise 1/50 bis 1/200, des Wellendurchmessers (W) beträgt.
3. Dichtmanschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Dichtabschnitts (3) der Manschette (1) der an der Welle (6) anliegt das 3- bis 15-fache, vorzugsweise das 4- bis 12-fache, der Manschettendicke (d) beträgt.
4. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (1) im Dichtabschnitt (3) auf ihrer Rückseite (33) glatt und auf ihrer Dichtseite spiralförmig geriffelt ausgebildet ist.
5. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Riffelung (7) im Schnitt aus im wesentlichen symmetrischen Dreiecken oder asymmetrischen Sägezähnen ausgebildet ist.
6. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flacheren Flächen der Sägezähne zum abzudichtenden Raum (34) weisen.
7. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (T) der Riffelung (7) 70-90% vorzugsweise 85% der Manschettendicke (d) beträgt.
8. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Riffelung (7) bis zu dem Halteabschnitt (2) der Dichtmanschette(1) herangeführt ist.
9. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der umgebungsseitige Rand (36) der Dichtmanschette(1) als Dichtwulst ausgebildet ist.
10. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Welle anliegende Dichtabschnitt (3) 4 bis 12, vorzugsweise 7 bis 8 Riffelungen (7) aufweist.
11. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Riffelungen (7) mehrgängig sind.
12. Dichtmanschette nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette(1) aus einem PTFE-Compound besteht.
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