DE102004062445A1

DE102004062445A1 - Gleitringdichtung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen

Info

Publication number: DE102004062445A1
Application number: DE102004062445A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Uhrner; Markus Schwerdtfeger
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-22
Also published as: FR2879710A1; US20070290450A1

Abstract

Die Gleitringdichtung hat einen Gleitring und einen Gegenring, die unter Kraft dichtend aneinanderliegen. Solche Gleitringdichtungen sind teuer in der Herstellung, und der Montageprozeß ist komplex, aufwendig und anfällig. DOLLAR A Damit die Gleitringdichtung bei konstruktiv einfacher Ausbildung und kurzer Länge große Fertigungs- und Einbautoleranzen erlaubt und kostengünstig montiert werden kann, liegen der Gleitring und der Gegenring unter magnetischer Anziehungskraft dichtend aneinander. Infolge der magnetischen Anziehungskräfte entfällt die meist schwierig zu montierende und die Dichtungsgröße stark beeinflussende Druckfeder. DOLLAR A Die Gleitringdichtung wird insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur Abdichtung der Wellendurchführung bei Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen werden bevorzugt Axial-Gleitringdichtungen eingesetzt, weil dort eine sehr hohe Zuverlässigkeit unter zum Teil sehr schwierigen Betriebsbedingungen gefordert ist, wie hohe und ständig wechselnde Drehzahlen, hohe Temperaturen, schwierig abzudichtende Kühlmittel, Anwesenheit von abrasiven Stoffen, Trockenlauf und Schwingungen. Außerdem müssen die Dichtungen in großen Stückzahlen vollautomatisch zu vergleichsweise niedrigen Kosten bei gleichzeitig fehlerfreier Qualität herstellbar sein.
Die 1a und 1b zeigen herkömmliche Gleitringdichtungen, wie sie zur Abdichtung von Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen eingesetzt werden. Diese Gleitringdichtungen sind sogenannte „Unitised Seal", die außer der Gleitringdichtung selbst auch den mit der Pumpenwelle rotierenden Gegenring enthalten. Diese Dichtungen bestehen üblicherweise aus 9 komplex aufgebauten Komponenten. Sie sind zum Teil schwierig herzustellen, da für sie sehr enge Toleranzen bezüglich Geometrie und Qualität gefordert werden. Die bekannten Gleitringdichtungen haben einen Gleitring 16, der an einem Gegenring 18 dichtend anliegt. Zwischen den äußerst präzise bearbeiteten Stirnflächen von Gleitring 16 und Gegenring 18 wird der Dichtspalt 22 gebildet, der durch die Kraft einer Schraubendruckfeder 4 geschlossen gehalten wird. Der Dichtspalt 22 bildet die Primärdichtung der Gleitringdichtung.
Eine Sekundärabdichtung erfolgt mit einem Gummibalg 5, der den Undichtheitsweg zwischen dem Gleitring 16 und einem Dichtungsgehäuse 6 mediumsdicht verschließt.
Die Abstützung und Zentrierung der Druckfeder 4 bzw. die Einleitung der Kraft der Druckfeder erfolgt über Federteller 1a, 1b (1a). Bei der Gleitringdichtung gemäß 1b erfolgt die Abstützung der als Tellerfeder ausgebildeten Druckfeder 4 über den Boden des Dichtungsgehäuses 6 und dem Federteller 1c.
Bei der Ausführungsform gemäß 1a pressen die Federteller 1a, 1b den Balg 5 radial nach innen mediumsdicht an das Gehäuse 6 und an den Gleitring 16. Auch bei der Gleitringdichtung gemäß 1b preßt der Federteller 1c den Balg 5 radial an den Gleitring 16. Ein Verdrehschutz 2 für den Gleitring 16 preßt das innere Ende des Balges 5 axial in eine entsprechende Ringnut des Gehäuses 6, um den Undichtheitsweg zwischen dem Gehäuse 6 und dem Gleitring 16 mediumsdicht zu schließen. Infolge der elastischen Ausbildung des Balges 5 kann der Gleitring 16 unter der Kraft der Druckfeder 4 Lageabweichungen des Gegenringes 18 folgen, ohne daß sich der Dichtspalt 22 öffnet, was Leckage zur Folge hätte.
Der Gegenring 18 ist mittels einer Haltemanschette 3 kraftschlüssig und mediumsdicht mit einer Halterung 3a verbunden, die auf die abzudichtende Welle aufgepreßt wird. Die Einleitung des Dichtspalt-Reibmomentes vom Gegenring 18 in die Halterung 3a geschieht über eine geeignete formschlüssige Gestaltung des äußeren Mantels des Gegenringes 18 und der ihn übergreifenden Halterung 3a. Bewährt haben sich beispielsweise zwei ineinandergreifende Achtecke. Die mediumsdichte und kraftschlüssige Befestigung der Halterung 3a auf der Welle geschieht mittels des die lichte Weite der Halterung 3a bildenden Preßsitzes. Eine Trennung von Halterung 3a und Gleitringdichtung wird durch eine Bördelung an dem dem Boden des Gehäuses 6 zugewandten Ende der Halterung 3a verhindert.
Aufgrund der Vielzahl von Komponenten sind solche Gleitringdichtungen teuer in der Herstellung. Der Montageprozeß ist komplex, aufwendig und anfällig. Außerdem werden dadurch die Kosten für das erforderliche Investment und der Aufwand für qualitätssichernde Maßnahmen erhöht.
Erschwerend ist, daß der Trend zu immer kleineren Abmessungen der Einbauräume und damit des Dichtelementes geht. So ist beispielsweise der axiale Einbauraum für die Druckfeder 4 der Gleitringdichtung gemäß 1b nur noch etwa ein Viertel der axialen Länge des Einbauraumes der Gleitringdichtung gemäß 1a. Dies hat aber zur Folge, daß die Federkennlinie wegen des kleineren, zur Verfügung stehenden Einbauraumes steiler ist und daß allgemein durch die Verkleinerung die Fertigungstoleranzen der Dichtungsbauteile eingeengt werden müssen. Solche Dichtungen sind darum auch wesentlich weniger tolerant, was Abweichungen bei der Fertigung und beim Einbau der Dichtung in das Aggregat anbelangt.
Bei den bekannten Ausbildungen von Gleitringdichtungen handelt es sich somit um ein typisches Kompromiß-Design, bei dem geometrische Verkleinerung der Dichtung mit dem Nachteil einer geringeren Fehlertoleranz bzw. einem erhöhten Fertigungsaufwand bezahlt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Gleitringdichtung so auszubilden, daß sie bei konstruktiv einfacher Ausbildung, kurzer Länge große Fertigungs- und Einbautoleranzen erlaubt und kostengünstig montierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Gleitringdichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung wird die den Dichtspalt zwischen dem Gleitring und dem Gegenring schließende Kraft durch die magne tische Anziehungskraft erzeugt. Beide Gleitpartner können durch einen Magneten, beispielsweise durch die kostengünstigen Hartferrit-Magnete, gebildet sein. Es ist aber auch möglich, nur einen dieser beiden Gleitpartner durch einen Magneten zu bilden und den jeweils anderen Gleitpartner aus ferromagnetischem Material zu fertigen. Da die Dichtspalt-Schließkraft durch die magnetische Anziehungskraft der Gleitpartner erzeugt wird, entfällt die meist schwierig zu montierende und die Dichtungsgröße stark beeinflußende Druckfeder. Die Gleitringdichtung kann aus nur wenigen Komponenten hergestellt werden. Aufgrund der konstruktiv einfachen Ausbildung und der geringen Zahl an Bauteilen kann die erfindungsgemäße Gleitringdichtung sehr kostengünstig hergestellt und montiert werden. Insbesondere kann die Gleitringdichtung in kleinen Abmessungen mit geringen Kosten hergestellt werden. Die geringe Komponentenzahl reduziert auch potentielle Fehlerquellen. Die Dichtspalt-Schließkraft ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung nicht von Bauteil-, Zusammenbau- und Einbautoleranzen abhängig.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:
1a eine Gleitringdichtung nach dem Stand der Technik im axialen Halbschnitt,
1b in einer Darstellung entsprechend 1a eine zweite Ausführungsform einer Gleitringdichtung nach dem Stand der Technik,
2a und 2b jeweils im axialen Halbschnitt Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Gleitringdichtungen,
3 bis 7 jeweils in Darstellungen entsprechend 2 weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Gleitringdichtungen.
In der oberen Hälfte von 2 ist eine Gleitringdichtung dargestellt, wie sie vorteilhaft zur Abdichtung von Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen eingesetzt wird. Die Gleitringdichtung hat ein Gehäuse 6 mit einem radialen ringförmigen Boden 7, an den radial außen und innen jeweils eine umlaufende Wand 8 und 9 anschließen. Die radial äußere Wand 8 ist am freien Ende mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 10 versehen. Mit ihm liegt das Gehäuse 6 in der dargestellten Einbaulage an einem Pumpengehäuse 11 an. Es hat einen Einbauraum 12, an dessen Wandung 13 die Außenwand 8 des Gehäuses 6 unter Preßsitz dichtend anliegt. Die radial innen liegende Zylinderwand 9 umgibt eine abzudichtende Welle 14 mit geringem Abstand.
Im Gehäuse 6 ist eine Sekundärdichtung 15 untergebracht, die einen Gleitring 16 hält. Er steht mit einer radialen Gleitfläche 17 axial über die innere Gehäusewand 9 vor und liegt mit ihr an einem Gegenring 18 dichtend an. Er sitzt mit einer Nabe 19 drehfest und axial fest auf der Welle 14. Der Gegenring 18 liegt mit einer radialen Gegendichtfläche 20 dichtend an der Gleitfläche 17 des Gleitringes 16 an.
Der Gleitring 16 ist drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden. Im Ausführungsbeispiel hat die Gehäusewand 9 eckigen Querschnitt. Dementsprechend ist die radial innere Seitenwand 21 des Gleitringes 16 im Querschnitt mehreckig ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel sind die Gehäusewand 9 sowie die Seitenwand 21 jeweils als Achtkant ausgebildet. Auf diese Weise wird ein zuverlässiger Verdrehschutz für den Gleitring 16 erreicht.
Der Gleitring 16 und der Gegenring 18 können jeweils als Magnete ausgebildet sein, die so eingebaut werden, daß sie einander gegenseitig anziehen. Es ist aber auch möglich, nur den Gleitring 16 oder nur den Gegenring 18 als Magnet auszubilden und den jeweils anderen Gleitpartner aus einem fer romagnetischem Material herzustellen. Die beiden Gleitpartner 16, 18 werden durch Magnetkraft gegeneinander gezogen. Auf diese Weise wird die Schließkraft im radialen Dichtspalt 22 durch die zwischen den Gleitpartnern 16, 18 wirkende magnetische Anziehungskraft erzeugt. Über den Umfang des Gleitringes 16 und des Gegenringes 18 ergibt sich dadurch eine gleichmäßige Kraftverteilung. Auch bei einer Serienfertigung kann die Streuung der Dichtspalt-Schließkraft infolge dieser Ausbildung sehr gering gehalten werden.
Da bei dieser Gleitringdichtung die Dichtspalt-Schließkraft nicht durch Zusammendrücken einer Feder erzeugt wird, ist diese Schließkraft auch nicht von Bauteil-, Zusammenbau- und Einbautoleranzen abhängig. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil dar, da mit der Dichtspalt-Schließkraft sowohl die Dichtheit als auch die Reibung im Dichtspalt 22 und damit die Dichtspalt-Temperatur gesteuert wird.
Da bei der Gleitringdichtung keine Feder verwendet wird, entfällt die Montage einer Feder und der zugehörigen Federteller. Da diese bei den bekannten Gleitringdichtungen vorhandenen Bauteile fehlen, müssen sie nicht montiert werden, können bei Montage auch nicht verloren gehen oder vergessen werden, verursachen keine Kosten und benötigen auch keinen Bauraum.
Da zwischen dem Gleitring 16 und dem Gegenring 18 eine magnetische Anziehungskraft besteht, ist für den Gegenring 18 eine Halterung überflüssig. Dadurch kann nicht nur auf die Halterung als kompliziert herzustellendes Teil verzichtet werden, sondern es entfällt auch die bei der bekannten Gleitringdichtung (1a und 1b) erforderliche Haltemanschette, die eine statische Dichtheit zwischen dem Gegenring und der Halterung erzeugt. Da der Gegenring 18 direkt auf die Welle 14 aufgepreßt wird, entfallen potentielle Undichtheitswege, wie sie bei der bekannten Gleitringdichtung zwischen dem Gegenring und der Haltemanschette, zwischen der Haltemanschette und der Halterung sowie zwischen der Halterung und der Welle bestehen. Es bleibt lediglich ein möglicher Undichtheitsweg zwischen dem Gegenring 18 und der Welle 14. Das Risiko bezüglich sekundärer Undichtheit der Gleitringdichtung wird dadurch erheblich reduziert.
Selbstverständlich kann auch bei der Gleitringdichtung gemäß 2a eine Halterung und eine Haltemanschette für den Gegenring 18 eingesetzt werden. Notwendig sind diese Bauteile aber nicht.
Anhand von 3 wird die Herstellung der Sekundärdichtung 15 näher erläutert. Mit ausgezogenen Linien ist die Form der Sekundärdichtung 15 dargestellt, die sie unmittelbar nach der Herstellung einnimmt. Die Sekundärdichtung 15 wird vorteilhaft im Spritzgußverfahren gefertigt und anschließend vulkanisiert. Sie ist im Axialschnitt im wesentlichen V-förmig ausgebildet und hat zwei spitzwinklig zueinander liegende, schräg nach innen gerichtete Kegelmantelteile 23, 24, die bogenförmig ineinander übergehen. Am äußeren Ende gehen die Kegelmantelteile 23, 24 in zylindrische Teile 25, 26 über. Sie sind innenseitig mit einer im Axialschnitt halbkreisförmigen Wulst 27, 28 versehen.
Zum Einsetzen der Sekundärdichtung 15 in das Gehäuse 6 werden der Kegelmantelteil 23 und der anschließende zylindrische Teil 25 um die V-Spitze 29 elastisch so gebogen, daß der zylindrische Teil 25 mit Abstand dem zylindrischen Teil 28 gegenüber liegt. Zwischen ihnen und den Kegelmantelteilen 23, 24 wird ein im Axialschnitt L-förmiger Druckraum 30 gebildet, der in Richtung auf das abzudichtende Medium offen ist. Beim Einsetzen in das Gehäuse 6 wird die radial nach außen gerichtete Wulst 27 durch die Gehäusewand 8 elastisch verformt, wodurch eine einwandfreie Abdichtung zwischen der Sekundärdichtung 15 und der Gehäusewand 8 erreicht wird. Wie 2a zeigt, liegt die Sekundärdichtung 15 in der verformten Lage mit dem zylindrischen Teil 25 und einem Teil des Kegelmantelteiles 23 an der Innenseite der äußeren Wand 8 dichtend an. Der restliche Teil des Kegelmantelteiles 23 liegt an der Innenseite des Gehäusebodens 7 dichtend an. Die ge krümmte V-Spitze 29 liegt in der Einbaulage der Sekundärdichtung 15 mit geringem Abstand zur radial innen liegenden Wand 9 des Gehäuses 6. Der Gleitring 16 liegt in der Einbaulage am Kegelmantelteil 24 der Sekundärdichtung 15 an. Beim Einsetzen des Gleitringes 16 wird die Wulst 28 elastisch verformt, so daß der Gleitring 16 einwandfrei durch die Sekundärdichtung 15 gehalten wird.
Wie 3 zeigt, befinden sich an der Außenseite des zylindrischen Teils 26 der Sekundärdichtung 15 Rippen 31, die sich im Ausführungsbeispiel über die axiale Breite der Wulst 28 erstrecken. Die Rippen 31 sorgen in der elastisch verformten Einbaulage der Sekundärdichtung 15 dafür, daß der Dichtspalt 30 offen bleibt. Die Rippen 31, die über den Umfang der Sekundärdichtung 15 verteilt angeordnet sind, bilden Durchgänge 32 (2a) für das abzudichtende Medium. Es kann somit zwischen den Rippen 31 in den Dichtspalt 30 der Sekundärdichtung 15 gelangen. Da die Sekundärdichtung nach dem beschriebenen Umklappvorgang unter elastischer Spannung steht, bleibt sie in der dargestellten Einbaulage.
Die Sekundärdichtung 15 kann aus der in 3 mit ausgezogenen Linien dargestellten Ausgangslage auch so umgeklappt werden, daß der Dichtwulst 28 auf den Dichtwulst 27 geklappt wird. Wer in der Einbaulage der Sekundärdichtung der äußere und der innere Dichtwulst wird, entscheidet sich somit erst nach dem beschriebenen Umklappvorgang nach der Herstellung der Sekundärdichtung 15.
Das abzudichtende Medium kann über die Durchgänge 32 in den Druckraum 30 gelangen. Er bildet einen Druckraum, in dem derselbe Druck herrscht wie im abzudichtenden Medium. Dieser Druck wirkt auf die sich aus den beiden folgenden Durchmessern ergebende Kreisringfläche. Der Durchmesser A in 2 kennzeichnet den mediumsseitigen Dichtspalt-Eintrittsdurchmesser, während der Durchmesser B den kleinsten Durchmesser des Druckraumes 30 kennzeichnet. Da sich der Druckraum 30 über die Sekundärdichtung 15 am Boden 7 des Gehäuses 6 abstützt, drückt das Medium im Druckraum 30 über die Sekundärdichtung 15 mit der sich aus der Ringfläche, die durch die beiden Durchmesser A und B bestimmt ist, multipliziert mit dem Mediumsdruck ergebenden Kraft auf die Rückseite 33 des Gleitringes 16 und erhöht so in Abhängigkeit vom Druck des abzudichtenden Mediums die Dichtspalt-Schließkraft. Dadurch besteht kein Risiko einer unnötig hohen Schließkraft mit all ihren Nachteilen, wenn der Druck des abzudichtenden Mediums kleiner ist als der Maximaldruck.
Der Gleitring 16 ist in der Sekundärdichtung 15 wie in einem Wasserbett schwimmend gelagert und kann so eventuellen Lageabweichungen des Gegenringes leicht folgen, was für eine sichere Abdichtung von großer Bedeutung ist.
Da Kraftfahrzeug-Kühlsysteme mit Unterdruck befüllt werden, muß die Gleitringdichtung sowohl gegen Über- als auch gegen Unterdruck abdichten. Dabei ist sicherzustellen, daß die Sekundärdichtung 15 durch den Unterdruck nicht aus ihrer in 2 dargestellten Einbauanlage gesaugt wird. Dies wird dadurch verhindert, daß die Sekundärdichtung 15 den Gleitring 16 auf seiner Rückseite 33 nahezu vollständig hintergreift. Sollte diese Maßnahme nicht ausreichen, um ein Heraussaugen der Sekundärdichtung 15 unter dem Unterdruck zu verhindern, so kann, wie 2b zeigt, in den Druckraum 30 ein Drahtring 34 eingelegt werden. Vorteilhaft ist der Durchmesser des Drahtringes 34 so groß, daß er in der Einbaulage am radial innen liegenden Ende des Dicht- bzw. Druckspaltes 30 anliegt. Der Drahtring 34 verhindert, daß die Sekundärdichtung 15 durch Unterdruck aus dem Gehäuse 6 herausgezogen werden kann. Der Drahtring 34 läßt sich sehr einfach vor der beschriebenen elastischen Verformung der Sekundärdichtung 15 einlegen.
2b zeigt die Möglichkeit, die Gleitpartner 16, 18 durch eine Kappe 35 unverlierbar miteinander zu verbinden. Die Kappe 35 hat eine Schutzfunktion für den Fall, daß bei der Handhabung und beim Transport der Gleitring dichtung auf den Gegenring 18 solche Kräfte einwirken, daß er gegen die magnetische Anziehungskraft aus seiner zentrischen Lage relativ zum Gleitring verschoben oder gar von ihm getrennt wird. Die Kappe 35 zentriert den Gegenring 15 dadurch, daß sie in ihrem Boden 36 eine zentrale Öffnung 37 aufweist, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Nabe 19 des Gegenringes 18 entspricht. Der Gegenring 18 ragt mit seiner Nabe 19 durch die Öffnung 37 und wird dadurch gegenüber dem Gleitring 16 zentriert. Der Durchmesser der Öffnung 37 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Nabe 19, so daß der Gegenring 18 mit der Welle 14 einwandfrei gegenüber der drehfesten Kappe 35 drehen kann. Die Pumpenwelle 14 trifft bei der Montage der Gleitringdichtung infolge dieser Zentrierung einwandfrei den Sitz 38 der Nabe 19 des Gegenringes 18.
Die Kappe 35 umgibt mit ihrem zylindrischen Mantel 39 den Gegenring 18 mit ausreichendem Abstand. Der Mantel 39 hat am freien Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch 40, mit dem er am radial nach außen gerichteten Flansch 10 des Gehäuses 6 befestigt ist, beispielsweise durch Bördeln, Kleben, Laserschweißen oder andere geeignete Verfahren.
Die Kappe 35 hat außerdem die Funktion eines Trockenlaufschutzes und dient zur Aufnahme und Zentrierung der Gleitringdichtung beim Einbau in den Einbauraum 12 des Aggregates.
Im übrigen ist die Gleitringdichtung gemäß 2b gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach 2a.
Da der Verdrehschutz 9, 21 an die Innenkontur des Gleitringes 16 gelegt ist, kann der äußere Mantel 41 zylindrisch ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß dieser Außenmantel 41 des Gleitringes 16 durch Centerless-Schleifen kostengünstig bearbeitet werden kann, falls dies erforderlich sein sollte.
Der Bereich der Sekundärdichtung 15, in dem sich die Wulste 27, 28 befinden, ist in radialer Richtung größer ausgelegt als der Ringspalt zwischen der Gehäusewand 8 und dem Außenmantel 41 des Gleitringes 16. Dies hat zur Folge, daß dieser Bereich zwischen Gleitring 16 und Gehäuse 6 radial verpreßt wird. Dadurch wird der Gleitring 16 exakt zentriert, was eine Reduzierung der Leckrate zur Folge hat. Der Gleitring 16 wird infolge dieser Ausbildung bezüglich Schwingungen in axialer und radialer Richtung gedämpft, was das Risiko von Geräuschbildung über den Dichtspalt 22 mindestens deutlich verringert. Schließlich wird der Dichtungssitz 42 zwischen der Sekundärdichtung 15 und der Innenseite des Gehäusemantels 8 dadurch verbessert, daß das abzudichtende Medium im Dichtspalt 30 die Sekundärdichtung 15 gegen die Gehäusewand 8 drückt. Dadurch können sogar Gehäuse 6 aus sehr dünnem Blech, beispielsweise mit einer Blechstärke von weniger als 0,3 mm, eingesetzt werden, die dann zum Pumpengehäuse 11 statisch sicher abdichten können. Die Dichtwirkung kann durch eine Dichtraupe 43 (2b) unterstützt werden, die an der Außenseite des Gehäusemantels 8 umlaufend angebracht werden kann. Sie wird beim Einbau des Gehäuses 6 in den Einbauraum 12 elastisch verformt und sorgt für eine optimale statische Abdichtung.
Da der Dichtungssitz 42 wegen des dünnen Gehäusemantels 8 und der elastischen Unterstützung durch den Wulstbereich 27, 28 der Sekundärdichtung 15 in radialer Richtung sehr elastisch ausgebildet ist, ist die Gleitringdichtung sehr gut für den Einsatz in Kunststoffpumpengehäusen geeignet, bei denen sowohl die Durchmessertoleranz des Einbauraumes 12 als auch deren Kreisformabweichung deutlich größer ausfallen als bei mechanisch bearbeiteten Metallgehäusen.
Wie die 2a und 2b zeigen, ist die Sekundärdichtung 15 so ausgelegt, daß das abzudichtende Medium nicht zwischen dem Dichtungsgehäuse 6 und dem Gleitring 16 entweichen kann. Erreicht wird dies dadurch, daß der Wulstbereich 27, 28 der Sekundärdichtung 15 nach Art eines O-Ringes ge formt ist, der radial zwischen dem Gehäusemantel 8 und dem Gleitring 16 verpreßt wird. Aufgrund seiner gummielastischen Eigenschaften liegt dieser Dichtbereich mediumsdicht an der Innenwand des Gehäusemantels 6 und am Außenmantel 41 des Gleitringes 16 an.
Steht das abzudichtende Medium unter Überdruck, so wirkt dieser auch im Dichtspalt 22 zwischen dem Gleitring 16 und dem Gegenring 18. Dieser Überdruck versucht, die beiden Gleitpartner 16, 18 gegen die magnetischen Anziehungskräfte voneinander zu trennen. Geschieht dies, so öffnet sich der Dichtspalt 22, was Undichtheit zur Folge hat. Um diesen Effekt zu verhindern, muß die Dichtspalt-Schließkraft entsprechend dem maximal auftretenden Mediumsdruck erhöht werden. Dies wird in der beschriebenen Weise dadurch erreicht, daß die Sekundärdichtung 15 den Dicht- bzw. Druckspalt 30 aufweist. Durch ihn wird in der beschriebenen Weise die Schließkraft, die im Dichtspalt 22 wirkt, in Abhängigkeit vom abzudichtenden Druck selbsttätig eingestellt. Ist der Mediumsdruck geringer, ist auch die Dichtspalt-Schließkraft entsprechend geringer, so daß eine unnötig hohe Reibung mit entsprechender Dichtspalt-Temperatur, entsprechendem Reibmoment und damit Verschleiß vermieden wird. Steigt der Mediumsdruck an, wirkt er über den Dichtspalt 30 auf den Gleitring 16, der dadurch entsprechend stärker gegen den Gegenring 18 gedrückt wird. Aufgrund dieser selbsttätigen Anpassung der Dichtspalt-Schließkraft in Abhängigkeit vom jeweiligen Mediumsdruck wird bei einwandfreier Abdichtung ein optimales Verschleißverhalten erreicht.
Die 4a bis 4c zeigen Ausführungsformen, bei denen die Sekundärdichtung 44 als Lippendichtung ausgebildet ist. Im Vergleich zur Ausführungsform nach 3 kann eine solche Sekundärdichtung einfach hergestellt werden.
Die Sekundärdichtung 44 hat eine erste Dichtlippe 45, die gegen den Mediumsüberdruck am Außenmantel 41 des Gleitringes 16 abdichtet. Der Au ßenmantel 41 ist im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen nicht zylindrisch, sondern kegelig ausgebildet. Der Außendurchmesser des Gleitringes 16 verjüngt sich in Richtung auf den Gegenring 18.
Die Sekundärdichtung 44 hat eine zweite Dichtlippe 46, die an der Innenwand des Gehäusemantels 8 dichtend anliegt. Die Dichtlippe 46 ist entgegengesetzt zur Dichtlippe 45 gerichtet und erstreckt sich in Richtung auf den Boden 7 des Gehäuses 6. Die Dichtlippe 46 liegt mit ihrem freien Ende nahe benachbart zum Gehäuseboden 7 am Gehäusemantel 8 dichtend an. Durch diese umlaufende Dichtlippe 46 wird der Gleitring 16 im Gehäuse 6 zentriert. Darüber hinaus dient die zweite Dichtlippe 46 als Überströmventil. Überschreitet der Druck im abzudichtenden Medium einen vorgegebenen Wert, hebt die Dichtlippe 46 vom Gehäusemantel 8 ab und gibt damit den Weg für das abzudichtende Medium in den Dicht- bzw. Druckspalt 30 frei. Er wird in Richtung auf den inneren Gehäusemantel 9 durch eine dritte Dichtlippe 47 begrenzt, die mit ihrem freien Ende am Gehäuseboden 7 dichtend anliegt.
Die Dichtlippe 47 geht nahe benachbart zum inneren Gehäusemantel 9 bogenförmig in einen ringscheibenförmigen Abstützteil 48 über, mit dem die Sekundärdichtung 44 an der radialen, ebenen Rückseite 33 des Geitringes 16 anliegt. Dieser Abstützteil 48 geht in die Dichtlippe 45 über. Mit dem Abstützteil 48 und der Dichtlippe 45 wird der Gleitring 16 an der Rückseite sowie an der Außenseite übergriffen. Der Gleitring 16 wird auf diese Weise sicher gehalten.
Im Dichtspalt 30 bzw. im Druckraum 30 kann sich das über die Dichtlippe 46 einströmende, unter hohem Druck stehende Medium sammeln. Durch das unter Druck stehende Medium im Raum 30 wird die Dichtlippe 47 fest gegen den Boden 7 des Gehäuses 6 gedrückt. Außerdem wirkt der Mediumsdruck auf die vom Gleitring 16 abgewandte Rückseite 49 des Abstützteils 48. Dies hat zur Folge, daß in Abhängigkeit vom Druck des Mediums der Gleitring 16 mit einer höheren oder einer geringeren Kraft gegen den Gegenring 18 ge drückt wird. Wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen wird auf diese Weise im Dichtspalt 22 zwischen den Gleitpartnern 16 und 18 die Schließkraft selbsttätig an den Mediumsdruck angepaßt.
Die Dichtlippe 46 dichtet außerdem die Luftseite 50 der Gleitringdichtung gegen den Unterdruck ab, wie er beim Befüllen des Kühlsystems herrscht.
Die Dichtlippe 47 dichtet die Luftseite 50 gegen den Dicht- bzw. Druckspalt 30 ab. Der Gleitring 16 ist entsprechend den vorigen Ausführungsformen verdrehsicher auf dem inneren Gehäusemantel 9 gelagert. Zwischen dem Gleitring 16 und der Gehäusewand 9 ist entsprechend den vorhergehenden Ausführungsformen ein Ringspalt gebildet, der zur Luftseite 50 offen ist.
Die Nabe 19 des Gegenringes 18 ragt entsprechend der Ausführungsform gemäß 2b durch die zentrale Öffnung 37 der Kappe 35. Sie ist in der beschriebenen Weise über ihren Flansch 40 mit dem Gehäuseflansch 10 verbunden.
4b zeigt die Sekundärdichtung in ihrer Form unmittelbar nach ihrer Herstellung. Ein Vergleich mit 4a zeigt, daß die Dichtlippe 47 beim Einbau der Sekundärdichtung in das Gehäuse 6 elastisch verformt wird, so daß sie unter Vorspannung am Boden 7 des Gehäuses 6 anliegt. Aufgrund dieser elastischen Vorspannung übt sie auf den Gleitring 16 bei nichteingebauter Gleitringdichtung eine Kraft auf den Gegenring 18 aus, der so weit verschoben wird, bis er am Boden 36 der Kappe 35 anliegt (4c). Auf diese Weise sind der Gleitring 16, der Gegenring 18 und die Sekundärdichtung 44 während des Transportes und der Handhabung einwandfrei gegen Verschieben gesichert. Infolge der magnetischen Anziehungskraft zwischen den beiden Gleitpartnern 16 und 18 ist außerdem sichergestellt, daß der Dichtspalt 22 während des Transports und der Handhabung stets geschlossen ist und keine Verunreinigungen eintreten können.
Da der Druckraum 30 zur Mediumsseite 51 durch die Dichtlippe 46 und zur Luftseite 50 durch die Dichtlippe 47 geschlossen ist, bleibt der jeweils maximal auftretende Mediumsdruck im Dichtraum 30 erhalten, auch wenn der Druck im abzudichtenden Medium auf der Mediumsseite 51 abfällt. Der Dicht- bzw. Druckraum 30 bildet somit einen Druckspeicher, der den Vorteil hat, daß die aus dem Betriebsdruck und der wirksamen Fläche resultierende Dichtspalt-Schließkraft-Komponente bei absinkendem Mediumsdruck zunimmt, weil die entgegenwirkende Kraft aus wirksamer Fläche und dem Mediumsdruck mit sinkendem Mediumsdruck ebenfalls abnimmt. Die für die resultierende Dichtspalt-Schließkraft-Komponente verantwortliche wirksame Ringfläche wird durch die Differenz zwischen den Durchmessern C und B bestimmt. Die für die entgegenwirkende Kraft bestimmende wirksame Ringfläche wird durch die Differenz der Durchmesser C und A bestimmt. Der Durchmesser C ist der Innendurchmesser der äußeren Gehäusewand 8, der Durchmesser B der Innendurchmesser und der Durchmesser A der Außendurchmesser der Gleitfläche 17 des Gleitrings 16. Wie bei der vorigen Ausführungsform kann durch entsprechende Dimensionierung der Gleitfläche 17 zwischen den Durchmessern A und B die Höhe der hydraulischen Dichtspalt-Schließkraft-Komponente bestimmt werden.
Die Sekundärdichtung 44 kann bei einer Gleitringdichtung vorgesehen werden, die die Kappe 35 nicht aufweist. In diesem Falle sind allerdings der Gleitring 16, der Gegenring 18 und die Sekundärdichtung 44 während des Transports und der Handhabung nicht gegen Verschieben gesichert.
Die Gleitringdichtung gemäß 5 hat die Sekundärdichtung 52, die konstruktiv wesentlich einfacher ausgebildet ist als bei den vorigen Ausführungsbeispielen. Die Sekundärdichtung 52 hat einen O-Ring 53, mit dem die Dichtwirkung erzielt wird. Er liegt in einer Ausnehmung 54 des Gleitringes 16. Die Ausnehmung 54 ist gegen den Boden 7 und die innere Gehäusewand 9 offen. In der Einbaulage liegt der O-Ring 53 unter elastischer Verformung in der Ausnehmung 54 und dichtet den Gleitring 16 gegen die In nenwand 9 des Gehäuses 6 ab. Der freie Rand 55 der inneren Gehäusewand 9 ist rechtwinklig radial nach innen abgebogen.
Die Übertragung des Dichtspalt-Reibmomentes vom Gleitring 16 in das Gehäuse 6 erfolgt durch eine Reibmomentaufnahme 56, die einen radialen Flansch 57 aufweist, der zwischen dem radial nach außen gerichteten Flansch 10 des Gehäuses 6 und dem radial nach außen gerichteten Flansch 40 der Kappe 35 befestigt ist. Vorteilhaft ist er durch Laserschweißen mit dem Gehäuse 6 und der Kappe 35 verbunden. Der Flansch 57 kann aber auch einstückig mit dem Gehäuse 6 oder der Kappe 35 verbunden sein.
Der Flansch 57 steht von einem Hohlkörper 58 ab, der als Polygon ausgebildet ist und beispielsweise achteckigen Umriß hat. Die äußere Mantelfläche 41 des Gleitrings 16 ist entsprechend polygon ausgebildet. Der Gleitring 16 ist mit geringem Spiel in den Hohlkörper 51 eingepaßt. Auf diese Weise ist der Gleitring 16 in Axialrichtung frei beweglich, während er in Drehrichtung formschlüssig mit der Reibmomentaufnahme 56 verbunden ist. Außerdem kann sich der Gleitring 16 innerhalb des radialen Spieles zwischen der Innenseite des Hohlkörpers 58 und der äußeren Mantelfläche 41 kardanisch bewegen.
Der Gleitring 16 liegt mit seiner radialen, ebenen Gleitfläche 17 an der radialen, ebenen Gegendichtfläche 20 des Gegenringes 18 dichtend an. Er hat die Nabe 19, die entsprechend den vorigen Ausführungsbeispielen durch die mittige Öffnung 37 im Boden 36 der Kappe 35 ragt.
An den O-Ring 53 schließt in Richtung auf den Boden 7 des Gehäuses 6 eine umlaufende Dichtlippe 59 an, die radial schräg nach außen gerichtet ist und an der Innenseite des Gehäusebodens 7 dichtend anliegt. Die Dichtlippe 59 dichtet einen im Betrieb der Gleitringdichtung mit Medium gefüllten Innenraum 60 gegen die Luftseite 50 ab. Die Dichtlippe 59 wirkt als Gummifeder, die hauptsächlich die Aufgabe hat, den Gegenring 18 über den Gleitring 16 während des Transports und der Handhabung der Gleitringdichtung an der Innenseite des Bodens 36 der Kappe 35 zur Anlage zu bringen. Beim Aufpressen des Gegenringes 18 auf die Welle 14 (2) werden der Gegenring 18 und damit der Gleitring 16 gegen die Kraft der Dichtlippe 59 in Richtung auf den Gehäuseboden 7 verschoben. Der Gegenring 18 kommt dadurch vom Boden 36 der Kappe 35 frei, so daß er im Einsatz der Gleitringdichtung ungehindert mit der Welle drehen kann.
Zwischen der Dichtlippe 59 und dem O-Ring 53 befindet sich ein kurzes ringförmiges Zwischenstück 61, das den Gehäusemantel 9 mit geringem Abstand umgibt. Am Übergang vom Zwischenstück 61 zur Dichtlippe 59 ist eine ringförmige Abstützung 62 vorgesehen, die an der Innenwand des Gehäusemantels 9 anliegt. Diese ringförmige Abstützung 62 verhindert, daß der O-Ring 53 bei Auftreten von Unterdruck aus seiner korrekten Lage in der Ausnehmung 54 des Gleitringes 16 herausgezogen wird. Kraftfahrzeug-Kühlsysteme werden üblicherweise mit Unterdruck befüllt. Dabei besteht die Gefahr, daß der O-Ring 53 aus der Ausnehmung 54 gesaugt wird. In diesem Fall kommt jedoch die Abstützung 62 zuerst an der Innenwand des Gehäusebodens 7 zur Anlage, bevor der O-Ring 53 die Ausnehmung 54 im Gleitring 16 verlassen kann.
Ein wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß bei gleichbleibendem Durchmesser der abzudichtenden Welle der Durchmesser des Dichtungssitzes 42 des Gehäuses 6 dem Kundenwunsch leicht angepaßt werden kann, ohne daß die innenliegenden Dichtungskomponenten geändert werden müßten.
Die Gleitringdichtungen gemäß den 2 bis 5 sind einbaufertige Dichtungen, die vom Gehäuse 6 und gegebenenfalls der Kappe 35 umgeben sind. Insbesondere wenn die Gleitringdichtungen mit der Kappe 35 ausgestattet sind, können die Gleitringdichtungen problemlos transportiert und gehandhabt werden, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Dichtung oder der Dichtungsteile besteht. Da die Pumpengehäuse üblicherweise aus Metall bestehen, wurden die Einbauräume 12 der Pumpengehäuse 11 (2) für den Dichtungssitz des Gehäuses 6 präzise bearbeitet. In der Zwischenzeit besteht jedoch ein deutlicher Trend zu kleineren Pumpenabmessungen und damit auch zu kleineren Dichtungsabmessungen. Außerdem wird bei den Pumpengehäusen 11 immer mehr Kunststoff anstelle von Metall eingesetzt. Dies gilt insbesondere für elektrisch betriebene Kühlmittelpumpen. Die Gleitringdichtung soll auch für im Einbauraum 12 unbearbeitete Metall-Druckguß- oder Kunststoff-Spritzguß-Pumpengehäuse geeignet sein. Der Einbau soll ferner auf das kleinstmögliche Ausmaß reduziert und die Herstellkosten für die Gleitringdichtung auf ein Minimum gesenkt werden.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann bei den Ausführungsformen nach den 2 und 4 das Dichtungsgehäuse 6 entfernt und die Innenkontur des Dichtungsgehäuses in das Pumpengehäuse 11 eingebracht werden. Die restlichen Dichtungskomponenten, nämlich der Gleitring 16, der Gegenring 18 und die Sekundärdichtung 15, 44 können dann im Pumpengehäuse 11 angeordnet werden. 6a zeigt eine solche Ausbildung und Anordnung der Gleitringdichtung, die entsprechend 2 ausgebildet ist. Der Verdrehschutz für den Gleitring 16 wird dadurch erreicht, daß er formschlüssig mit dem Pumpengehäuse 11 verbunden ist. Die innere Seitenwand 21 des Gleitringes 16 hat den eckigen, vorzugsweise achteckigen Umriß. Der Einbauraum 12 des Pumpengehäuses 11 für die Gleitringdichtung wird radial nach innen durch einen rohrförmigen Gehäuseansatz 63 begrenzt, der die Welle 14 mit Spiel umgibt. Die äußeren Mantelfläche 64 des Gehäuseansatzes 63 hat einen der Gleitringseitenwand 21 entsprechenden Umriß. Im übrigen ist die Gleitringdichtung gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß 2a. Durch den Wegfall des Dichtungsgehäuses werden die Kosten für dieses Gehäuse selbst sowie die Kosten für die Montage der Dichtungskomponenten in dieses Gehäuse und schließlich die Kosten für die Dichtungsraupe 43 (2b) eingespart. Die statische Abdichtung zum Pumpengehäuse 11 erfolgt somit nicht mehr über den metallischen Dichtungssitz des Dichtungs gehäuses 6, sondern über den gummielastischen Dichtbereich 27, 28 der Sekundärdichtung 15. Dies hat den Vorteil, daß für den Einbauraum 12 größere Durchmesser- und Formtoleranzen zugelassen werden können als für den metallischen Gehäusesitz bei einem metallenem Pumpengehäuse. Dadurch können die typischen Spritzguß-Toleranzen zuverlässig überbrückt werden, wenn das Pumpengehäuse 11 beispielsweise aus Kunststoff gefertigt wird. Außerdem entfällt der bei metallischen Pumpengehäusen 11 und Gleitringdichtungen mit metallischen Gehäusen 6 auftretende potentielle Undichtheitsweg zwischen der Innenwand des Einbauraumes und dem Dichtungsgehäuse.
6a zeigt, daß die Gleitringdichtung einem Wälzlager 65 für die Welle 14 vorgelagert ist.
Wie 6b zeigt, kann auch bei der Ausführungsform nach 6 ein Trockenlaufschutz vorgesehen sein. Hierfür wird anstelle der Kappe 35 der Ausführungsform gemäß 2 beispielsweise eine tellerfederartige Kappe 66 am Pumpengehäuse 11 vorgesehen. Die Kappe 66 ist kegelförmig ausgebildet und mit ihrem radial äußeren Rand in eine stirnseitige Vertiefung 67 eines ringförmigen Vorsprunges 68 des Pumpengehäuses 11 eingeschnappt. Der radial innere Rand der Kappe 66 umgibt die Welle 14 mit geringem Spiel. Die Kappe 66 hat Abstand vom Gegenring 18, der auf der Welle 14 in der beschriebenen Weise befestigt ist. Wie die Kappe 35 der Ausführungsformen nach den 2 bis 5 dient auch die Kappe 66 dazu, einen Teil des abzudichtenden Mediums aufzunehmen. Dadurch steht im Notfall ein begrenztes Volumen an Medium als Trockenlaufschutz zur Verfügung.
Eine weitere Reduzierung des Einbauraumes für die Gleitringdichtung ist mit einer Ausführung entsprechend 7 möglich. Diese Gleitringdichtung ist ähnlich der Ausführungsform gemäß 5 ausgebildet. Die Sekundärdichtung 52 hat den O-Ring 53, der zwischen dem Gleitring 16 und der Mantelfläche 64 des Gehäuseansatzes 63 die Mediumsseite 51 gegen die Luftseite 50 abdichtet. An den O-Ring 53 schließt ein in Richtung auf den Boden 69 des Einbauraumes 12 des Pumpengehäuses 11 gerichteter Ring 70 an, der koaxial zur Welle 14 liegt und mit Abstand vom Boden 69 des Einbauraumes 12 endet. Am freien Ende ist der Ring 70 mit der ringförmigen Abstützung 62 (7b) versehen, die sich über den Umfang des Ringes 70 erstreckt und entsprechend der Ausführungsform gem. 5 mit einer endseitigen Kante 71 an der Mantelfläche 64 des Gehäuseansatzes 63 dichtend anliegt.
Wie bei der Ausführungsform gemäß 6 fehlt bei der Gleitringdichtung das Gehäuse. Die Gleitringdichtung ist ohne Gehäuse unmittelbar in den Einbauraum 12 des Pumpengehäuses 11 eingesetzt. Der Gegenring 18 sitzt auf der Welle 14. Der Gleitring 16 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Einbauraumes 12 ist. Dadurch kann das Medium über den so gebildeten Ringspalt in den Druckraum 30 gelangen.
Der Ring 70 bildet eine Unterdruckabstützung, mit der ein Heraussaugen des O-Ringes 53 aus seiner Betriebslage bei Unterdruckbefüllung des Systems verhindert wird. Der O-Ring 53 kann beim Auftreten von Unterdruck nur so weit aus seiner Betriebslage verschoben werden, bis sein Ringansatz 70 am Boden 69 des Einbauraumes 12 zur Anlage kommt. Dann hat sich der O-Ring 53 nur wenig aus seiner Betriebslage entfernt.
Die ringförmige Abstützung 62 am Ring 70 kann entfallen (7a), ohne daß dadurch die Funktion der Gleitringdichtung beeinträchtigt ist. Die Abstützung 62 gemäß 7b hat den Vorteil, daß zwischen ihr und dem O-Ring 53 ein Schmiermitteldepot 72 vorgesehen werden kann, das mit einem geeigneten Schutz- und Schmiermittel gefüllt sein kann. Das Schmiermitteldepot 72 wird radial außen durch den Ring 70 und radial innen durch die Mantelfläche 64 des Gehäuseansatzes 63 begrenzt. Durch die Abstützung 62 wird verhindert, daß das abzudichtende Medium aus dem Druckraum 30 in das Schmiermitteldepot 72 gelangt.
Moderne Kühlmittel können aggressiv auf den vorteilhaft aus einem Gummiwerkstoff bestehenden O-Ring 53 wirken. Dadurch können sich Ablagerungen aus dem Kühlmittel im Bereich des Schmiermitteldepots 52 bilden, wenn die Abstützung 62 nicht vorgesehen ist (7a). Durch solche Ablagerungen kann die Bewegungsmöglichkeit des O-Ringes 53 in Achsrichtung relativ zum Gehäuseansatz 63 beeinträchtigt werden. Der Gleitring 16 muß sich aber, wenn auch in geringem Maße, bewegen können, um eventuellen Lageabweichungen des Gegenringes 18 folgen zu können. Das bei der Ausführungsform nach 7b vorgesehene Schmiermitteldepot 72 verhindert die Ablagerung in diesem Bereich, so daß der O-Ring 53 die notwendigen Axialbewegungen gegenüber dem Gehäuseansatz 63 ausführen kann.
Da die Sekundärdichtung 52 am Gehäuseansatz 63 abdichtet, kann der Verdrehschutz für den Gleitring 16 in die Innenkontur des Einbauraumes 12 des Pumpengehäuses 11 gelegt werden. Die Wandung 13 des Einbauraumes 12 hat dementsprechend unrunden, insbesondere mehreckigen Umriß, dem der Gleitring 16 mit seiner äußeren Mantelfläche 41 angepaßt ist. Da der Verdrehschutz im Außenbereich der Gleitringdichtung vorgesehen ist, läßt sie sich bei der Montage leicht in das Pumpengehäuse 11 einsetzen, weil der Formschluß nicht durch den Gegenring 18 verdeckt wird. Sein Außendurchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser des Gleitringes 16. Durch den außen liegenden Formschluß ergibt sich für die Reibmomentübertragung der maximal mögliche Hebelarm, so daß die mechanische Belastung reduziert wird. Dies ist im Hinblick auf ein aus Kunststoff bestehendes Pumpengehäuse 11 von erheblichem Vorteil.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind der Gleitring 16 und der Gegenring 18 unterschiedlich gestaltet, so daß bei der Montage der Gleitringdichtung keine Verwechslungen vorkommen können. Selbst wenn der Gleitring 16 und der Gegenring 18 gleiche Formgebung haben, ist ein Vertauschen dieser Dichtungspartner bei der Montage nicht möglich. In diesem Falle würden die Dichtungspartner einander abstoßen.
Sollte die Korrosionsbeständigkeit der beiden als Gleitpaarung eingesetzten Magnete 16, 18 nicht ausreichen, so kann ein Korrosionsschutz aufgebracht werden, beispielsweise galvanisch, durch eine Pulverbeschichtung, durch eine Lackierung oder dergleichen. Diese Korrosionsschutzschicht kann nach der Fertigbearbeitung der Gleitflächen 17, 20 erfolgen, so daß alle Flächen von Gleitring 16 und Gegenring 18 beschichtet und geschützt sind. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Beschichtung die tribologischen Eigenschaften der Gleitpaarung, besonders während des Einlaufs der Gleitpaarung, verbessert. Die Beschichtung kann aber selbstverständlich auch vor der Fertigbearbeitung der Gleitflächen 17, 20 aufgebracht werden. In diesem Fall wird die Beschichtung im Bereich der Gleitfläche 17, 20 bei deren Bearbeitung abgetragen. Dadurch erfolgt keinerlei Beeinflussung der tribologischen Eigenschaften der Gleitpaarung.
Es kann auch eine Beschichtung der Gleitpaarung erfolgen, welche die tribologischen Eigenschaften der Gleitpaarung bewußt verbessert. Diese Beschichtungen, wie PVD, DLC, Plasmaspritzen und dergleichen, werden standardgemäß zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und des Verschleißwiderstandes eingesetzt. Vorteilhaft ist auch, daß solche Beschichtungen sehr dünn sind, beispielsweise mehrere μm bis ca. 0,2 mm betragen, und aus diesem Grunde die Magnetkraft nur unmerklich beeinflussen.
Weiter können, um die tribologischen Eigenschaften der Gleitpaarung zu verbessern, für den Gleitring 16 und den Gegenring 18 unterschiedliche Magnetwerkstoffe eingesetzt werden.
Da die Dichtspalt-Schließkraft nur von der Magnetkraft selbst und nicht von Bauteiltoleranzen oder Einbautoleranzen abhängt, kann die Dichtspalt-Schließkraft sehr viel niedriger gewählt werden, wodurch die Dichtspalttemperatur und der Verschleiß erheblich verringert werden.

Claims

Gleitringdichtung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen, mit einem Gleitring und einem Gegenring, die unter Kraft dichtend aneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) und der Gegenring (18) unter magnetischer Anziehungskraft dichtend aneinander liegen.
Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) und der Gegenring (18) durch Magnete gebildet sind.
Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) oder der Gegenring (18) durch einen Magneten gebildet ist und der jeweils andere Gleitpartner (18, 16) aus ferromagnetischem Material besteht.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) durch eine Sekundärdichtung (15, 44, 52) gehalten ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15, 44) den Gleitring (16) hintergreift.
Gleitringdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15, 44, 52) einen Druckraum (30, 60) für das abzudichtende Medium gegen die Luftseite (50) abdichtet.
Gleitringdichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15) durch eine umgestülpte balgförmige Dichtung gebildet ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15) den Druckraum (30) aufweist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15) im Axialschnitt L-förmig ausgebildet ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (30) in der Sekundärdichtung (15) in Richtung auf eine abzudichtende Welle (14) geschlossen ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (30) zur Mediumsseite (51) offen ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsbereich in den Druckraum (30) der Sekundärdichtung (15) durch Abstandhalter (31) offen gehalten ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (31) Rippen sind.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (15) wenigstens einen elastisch verformbaren Abschnitt (27, 28) aufweist, der gegen den Gleitring (16) abdichtet.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckraum (30) der Sekundärdichtung (15) den Gleitring (16) in Richtung auf den Gegenring (18) belastet.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckraum (30) der Sekundärdichtung (15) ein Sicherungsring (34) untergebracht ist, der koaxial zur abzudichtenden Welle (14) liegt und der kleineren Durchmesser als der Gleitring (16) hat.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (44) wenigstens eine Dichtlippe (45 bis 47) aufweist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (46) den Druckraum (30) von der Mediumsseite (51) trennt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (46) ein Überströmventil bildet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes auf der Mediumsseite (51) zum Druckraum (30) öffnet.
Gleichringdichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Dichtlippe (47) den Druckraum (30) von der Luftseite (50) trennt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtlippe (47) den Gleitring (16) in Richtung auf den Gegenring (18) belastet.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (52) einen O-Ring (53) aufweist, der den Gleitring (16) radial nach innen abdichtet.
Gleitringdichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (53) in einer Ausnehmung (54) des Gleitringes (16) unter elastischer Verformung liegt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (54) an der vom Gegenring (18) abgewandten Seite des Gleitringes (16) vorgesehen ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß an den O-Ring (53) wenigstens eine Unterdruckabstützung (61, 70) anschließt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckabstützung (61, 70) mit mindestens einem Abstützteil (62) an einer Gehäusewand (9, 64) anliegt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützteil (62) ringförmig ausgebildet ist und ein Schmiermitteldepot (72) axial begrenzt.
Gleitringdichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermitteldepot (72) ringförmig ausgebildet ist und sich axial zwischen dem Abstützteil (62) und dem O-Ring (53) der Sekundärdichtung (52) erstreckt.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung ein Gehäuse (6) aufweist, das in einen Einbauraum (12) eines Pumpengehäuses (11) einpreßbar ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) über einen Verdrehschutz mit einer radial inneren Gehäusewand (9) verbunden ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehschutz durch einen unrunden Umriß der radial inneren Gehäusewand (9) und dem radial inneren Mantel (21) des Gleitringes (16) gebildet ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung ohne Gehäuse in den Einbauraum (12) des Pumpengehäuses (11) einsetzbar ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) mit seinem radial inneren Mantel (21) verdrehfest mit einem Gehäuseansatz (63) verbunden ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) durch die Sekundärdichtung (15) an der radial äußeren Wand des Einbauraumes (12) des Pumpengehäuses (11) drehfest gehalten ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) mit seiner radial äußeren Mantelfläche (41) verdrehfest mit der radial äußeren Wand (13) des Einbauraumes (12) des Pumpengehäuses (11) verbunden ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 32 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) durch den O-Ring (53) der Sekundärdichtung (52) radial innen am Gehäuseansatz (63) gehalten ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (18) durch ein Zentrierteil (35, 66) gehalten ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (35, 66) an einem Gehäuse (6, 11) gehalten ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (35) am Gehäuse (6) der Gleitringdichtung befestigt ist.
Gleitringdichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (66) am Pumpengehäuse (11) gehalten ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (35, 66) ein Trockenlaufreservoir begrenzt.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) axial beweglich ist.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) begrenzt kippbar ist.
Gleitringdichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) durch das im Druckraum (30) befindliche Medium in Abhängigkeit vom jeweils herrschenden Druck auf der Mediumsseite (51) in Richtung auf den Gegenring (18) belastet wird.
Gleitringdichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft im Dichtspalt (22) zwischen dem Gleitring (16) und dem Gegenring (18) in Abhängigkeit vom jeweiligen Druck im abzudichtenden Medium selbsttätig eingestellt wird.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) und der Gegenring (18) aus unterschiedlichen Magnetwerkstoffen bestehen.
Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) und/oder der Gegenring (18) mit einer Korrosionsschutzschicht versehen sind.