-
Die
Erfindung betrifft eine Lippendichtung für ein relativ bewegbares Maschinenteil,
umfassend eine flexible Dichtlippe, die das Maschinenteil im Bereich
eines Dichtspalts unter einer elastischen Vorspannung anliegend
umschließt,
wobei der Dichtspalt an zumindest einer Umfangsstelle von einer
Drallstufe in Längsrichtung
durchdrungen ist, wobei die Drallstufe durch eine spiralförmige Nut
in der Dichtlippe und die der Nut zugewandte abzudichtende Oberfläche des
Maschinenteils begrenzt ist und wobei die Nut den abzudichtenden
Maschineninnenraum mit der Umgebung verbindet.
-
Lippendichtungen
finden vor allem in Form von Lippendichtungen Einsatz. Eine solche
Lippendichtung ist aus der
DE
195 32 701 A1 bekannt. Der Dichtspalt ist zumindest im
Bereich der die Drallstufe begrenzenden Nut durch ein Wachs als
abdichtendes Material verschlossen. Das Wachs innerhalb des Dichtspalts
ist vorgesehen um überprüfen zu können, ob
die Lippendichtung falsch eingebaut beziehungsweise beschädigt ist.
Ist die Lippendichtung beispielsweise falsch eingebaut oder beschädigt, wird bei
einer Druckprüfung
kein zufriedenstellendes Abdichtungsergebnis erzielt. Für die Druckprüfung wird der
abzudichtende Raum im Anschluss an die Montage der Lippendichtung
mit Gas eines vorgegebenen Prüfdrucks
beaufschlagt und der Druckabfall während einer bestimmten Prüfzeit registriert.
Bleibt der Druck innerhalb der Prüfzeit weitgehend konstant,
ist das ein Zeichen dafür,
dass die Dichtlippe korrekt eingebaut und unbeschädigt ist.
Ergibt sich demgegenüber
ein schneller Druckabfall, ist die Dichtlippe entweder fehlerhaft
montiert beziehungsweise beschädigt.
Wurde die Druckprüfung
zufriedenstellend absolviert, wird das Wachs während der bestimmungsgemäßen Verwendung
der Lippendichtung betriebsbedingt erwärmt und vollständig aus dem
Dichtspalt in Richtung des abzudichtenden Raums gefördert. Nachteilig
ist es hierbei, dass Wachs bei niedrigen Temperaturen leicht spröde wird und
so keine Dichtungswirkung zeigen kann und darüber hinaus bei zu hohen Temperaturen
leicht oberhalb von Raumtemperatur bereits schmilzt
-
EP 1 217 269 A2 beschreibt
eine ähnliche Lippendichtung,
bei der das abdichtende Material thixotrop ist. Nachteilig ist es
hierbei, dass durch die Thixotropie das Material in der Zeit zwischen
Herstellung der Maschine mit der Lippendichtung und der Druckprüfung durch
mechanischen Einfluss flüssig werden
kann und somit aus dem Dichtspalt hinausfließen kann. Weiterhin ist es
nachteilig, dass das Material während
der Druckprüfung
selbst keinerlei mechanischen Einfluss erfährt und durch die Thixotropie
fester ist und somit eine schlechtere Dichtungswirkung hat.
-
EP 1 267 106 A2 beschreibt
ebenfalls eine ähnliche
Lippendichtung, bei der das abdichtende Material während der
gesamten Gebrauchsdauer der Lippendichtung an dieser anhaftet und
insbesondere ein Öl
ist. Hierbei wird jedoch die spiralförmige Nut teilweise mit dem
Dichtungsmaterial zugesetzt und kann die eigentliche Aufgabe nicht
mehr mit voller Effizienz erfüllen,
nämlich
das aus der Maschine durch den Dichtspalt quellende Schmiermittel
wieder zurück
in den Maschineninnenraum zu transportieren. Bei einer Dichtung
mit Öl
wird diese Schmierung meistens dadurch bewerkstelligt, dass entweder
die Bohrung mit einem Pinsel mit Öl eingestrichen wird oder die
Dichtungslippe vorab in Öl
getaucht wird. Dies kann jedoch in irreparabler Weise zu einer schlechten
Montage der Dichtlippe führen,
insbesondere bei horizontaler Montierung der Dichtung, da hier das Öl die Tendenz
hat, in den tiefliegenden Teil herunterzufließen, was wiederum in einer
unvollständigen
und ungleichmäßigen Schmierung
und Dichtung resultiert. Dadurch kann es zu einer schiefen oder
unvollständigen
Montage oder sogar zu einem teilweisen oder vollständigen Herausreißen der
Elastomerteile der Lippendichtung bei Kontakt mit der Bohrung kommen.
-
Der
Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Lippendichtung bereitzustellen,
die den Dichtspalt bei einer Druckprüfung temporär zuverlässig verschließt, wobei
zusätzlich
die vorgenannten Probleme behoben werden.
-
In
einer ersten Ausführungsform
wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gelöst durch eine
Lippendichtung für
ein relativ bewegbares Maschinenteil, umfassend eine flexible Dichtlippe,
bevorzugt aus polymerem Werkstoff, die das Maschinenteil im Bereich
eines Dichtspalts unter einer elastischen Vorspannung anliegend
umschließt,
wobei der Dichtspalt an zumindest einer Umfangsstelle von einer
Drallstufe in Längsrichtung
durchdrungen ist, wobei die Drallstufe durch eine spiralförmige Nut
in der Dichtlippe und die der Nut zugewandte abzudichtende Oberfläche des
Maschinenteils begrenzt ist und wobei die Nut den abzudichtenden
Raum mit der Umgebung verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der
Dichtspalt im Bereich der die Drallstufe begrenzenden Nut durch
ein Dichtungsmaterial nur zur Durchführung einer Druckprüfung verschlossen
ist, wobei das Dichtungsmaterial
- a) eine Oberflächenbeschichtung
bildet, die im Vergleich zur Gebrauchsdauer der Lippendichtung nur
zur Druckprüfung
an der der Nut zugewandten Oberfläche der Dichtlippe anhaftet,
und
- b) ein in Schmieröl
lösliches
Polymer ist.
-
Das
Polymer im Sinne der Erfindung ist in handelsüblichen Schmierölen von
Maschinen weitgehend löslich.
-
Die
so genannten Mineral(schmier)öle
werden in der Regel aus Erdöl
durch Destillation und/oder Raffination hergestellt. Zu einem wachsenden
Anteil werden Schmieröle
auch aus pflanzlichen Rohstoffen, beispielsweise Jojoba oder Raps
hergestellt. Die synthetischen Öle
werden in Kohlenwasserstoff-Öle,
die auch halogenierte Kohlenwasserstoff-Öle umfassen, und Nichtkohlenwasserstoff-Öle, beispielsweise
Polyethylenglykole, Polyethylen-Öle, Ester-Öle und Silikon-Öle eingeteilt.
-
Löslichkeit
in üblichen
Schmierölen
im Sinne der Erfindung heißt,
dass sich das Polymer vollständig
in einem üblichen
Schmieröl
wie Motorenöl
(beispielsweise LIQUI MOLY Synthoil® Longtime
SAE 0W-30) vollständig
auflösen
kann. Durch die weitgehende Löslichkeit
des Polymers in Schmierölen,
wird während
des Gebrauchs der Maschine das Polymer leicht aufgelöst und in
das Maschineninnere aus der Drallstufe ausgetragen. Die Löslichkeit
des erfindungsgemäßen Polymers
liegt daher vorzugsweise mindestens bei 5 g Polymer je Liter. Da
die handelsüblichen
Schmieröle
und -stoffe von Maschinen oft auf Mineralölbasis hergestellt werden,
scheiden viele Polymere deshalb aus, wenn diese in Mineralöl nur schlecht
oder gar nicht löslich
sind. Hierzu gehören beispielsweise
die meisten Polyvinylchloride, Styrol-Acrylnitrile, Acrylnitril-Butadien-Styrole,
Celluloseester wie Celluloseacetate, Celluloseacetobutyrate oder
Cellulosepropionate, Polymethylmethacrylate, Polyamide, Polyoxymethylene,
Pethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate, Polycarbonate,
Polysulfone, Polyethersulfone, Polyethylensulfide, Polyimide, Polytetrafluorehtylene,
Phenoplaste, Melaminharze, Melaminphenolharze, Harnstoffharze, ungesättigte Polyesterharze,
Epoxidharze und Polyurethanharze. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäß enthaltene
Polymer daher ein in Mineralöl
gut lösliches
Polymer und besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe Ethylenpropylen-Copolymer,
Ethylenpropylendie-Terpolymer, Ethylenvinylacetat-Copolymer, Polystyrol,
Styrol-Butadien-Copolymer, hydrogeniertes Polyisobuten, und/oder
Polyphenylenether. Weil das Dichtungsmittel ein Polymer ist, ist
eine homogene Schichtbildung möglich.
Da das Dichtungsmittel vor allem unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen
und Transport ist, kann es einfach appliziert werden und wird nahezu
rückstandsfrei
ausgetragen.
-
Die
Schichtdicke des Dichtungsmaterials liegt vorteilhafterweise in
einem Bereich von 20 bis 200 μm.
Liegt die Schichtdicke unterhalb dieses Bereiches, so kann das Dichtungsmaterial
die Nut nicht mehr wirksam abdichten. Liegt jedoch die Schichtdicke
oberhalb dieses Bereiches, so dauert der Austrag des Dichtungsmaterials
zu lange und es kann zu signifikanten Verunreinigungen der Nut beim
Abbau des Dichtungsmaterials kommen.
-
Das
Dichtungsmaterial löst
sich vorteilhafterweise bei Temperaturen oberhalb von 120 °C, insbesondere
oberhalb von 80 °C,
in Schmieröl,
damit dieses im Betrieb der Maschine möglichst schnell aus der Dichtung
ausgetragen wird und somit eine volle Effizienz der spiralförmigen Nut
gewährleisten
kann.
-
Das
Dichtungsmaterial weist vorzugsweise keinen Erweichungspunkt unterhalb
80 °C auf,
damit das Dichtungsmaterial vor der tatsächlichen Druckprüfung nicht
aus dem Dichtspalt ausgetragen wird. Das Dichtungsmaterial soll
nur temporär
den Dichtspalt verschließen
und anschließend
möglichst schnell
aus dem Dichtspalt ausgetragen werden.
-
Das
Dichtungsmaterial ist weiterhin vorteilhafterweise ein Polymer,
welches einen Flammpunkt von wenigstens 150 °C aufweist, damit es sich nicht zu
Kohle zersetzt oder verbrennt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
wird die erfindungsgemäße Aufgabe
gelöst
durch ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einer Maschine durch Druckbeaufschlagung
des Maschineninnenraums und Beobachtung des anschließenden Druckabfalls, wobei
die zur Maschine relativ beweglichen und aus der Maschine herausragenden
Teile mit der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Lippendichtung abgedichtet
sind.
-
Das
Dichtungsmaterial ist vorteilhafterweise auffällig gefärbt, so dass es sich von der
Dichtlippe deutlich unterscheidet. Hierbei ist von Vorteil, dass eine
gegebenenfalls optische Kontrolle besonders einfach möglich ist.
Es ist leicht zu erkennen, ob die Dichtlippe im Bereich der Drallstufe
vollständig und/oder
gleichmäßig mit
dem Dichtungsmaterial beschichtet ist. Vorzugsweise enthält das Dichtungsmaterial
einen Farbstoff mit UV-Indikator, der unter UV-Licht hell aufleuchtet.
-
Die
Dichtlippe kann vorzugsweise aus PTFE bestehen. Unter PTFE werden
in diesem Zusammenhang auch PTFE-Compounds verstanden. Für viele Anwendungsfälle haben
sich Dichtlippen aus PTFE als vorteilhaft bewährt, da ihre Oberflächen nach
einem gewissen, minimalen Anfangsverschleiß glasieren und anschließend während einer
sehr langen Gebrauchsdauer gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften
aufweisen.
-
Bevorzugt
erfolgt das Einbringen des Dichtungsmaterials in die Nut durch Besprühen oder
Bestreichen mit einer Lösung
des Polymers in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise
Petroleumbenzin. Hierbei ist von Vorteil, dass die Beschichtung
durch die Teilchen, die den Sprühnebel bilden,
eine besonders gleichmäßige Dicke
hat. Davon abweichend besteht auch die Möglichkeit, das nicht gelöste Dichtungsmaterial
mit einer geeigneten Vorrichtung auf die dem Maschinenteil zugewandte Oberfläche der
Dichtlippe und in die Nut zu streichen, sprühen oder anderweitig zu applizieren.
-
Im
Anschluss an das Aufbringen des Dichtungsmaterials kann die Lippendichtung
gelagert, transportiert und eingebaut werden, wobei die Umgebungstemperatur
keinen nachteiligen Einfluss auf die Viskosität des Dichtungsmaterials hat.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann sich die Dichtlippe auch zur Luftseite hin erstrecken und also
nicht in den Maschineninnenraum hineinragen. Die Drallstufe ist
dabei vorzugsweise jedoch genau gegensätzlich zur ersten Ausführungsform
gewunden, damit die Dichtstoffe nach wie vor in Richtung des Maschineninnenraums
ausgetragen werden.
-
Der
Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend durch die als Anlage beigefügten Zeichnungen weiter
verdeutlicht.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 einen
Lippendichtung der erfindungsgemäßen Art
in Draufsicht,
-
2 einen
Querschnitt der Lippendichtung gemäss 1.
-
Ausführung der
Erfindung
-
Die
in 1 in der Längsdraufsicht
dargestellte Lippendichtung 1 ist für ein relativ bewegbares Maschinenteil 3 bestimmt,
beispielsweise für
eine um eine Rotationsachse 5 rotierende Welle 3 aus
Stahl. Die Lippendichtung 1 umfasst eine flexible Dichtlippe 7,
die in diesem Ausführungsbeispiel
aus PTFE besteht. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dichtlippe 7 axial
in Richtung des abzudichtenden Raums 9 vorgewölbt und
umschließt
die Oberfläche 11 des
Maschinenteils 3 dichtend. Im Bereich des größten Durchmessers der
Dichtlippe 7 ist diese an einem Stützring aus Metall befestigt,
beispielsweise mittels eines Klebstoffs oder Weichgummis 13.
-
Die
Dichtlippe 7 ist im Bereich des Dichtspalts mit einer die
Oberfläche 11 des
Maschinenteils 3 vollständig
umschließenden
spiralförmigen Drallstufe 19 versehen,
wobei die Drallstufe 19 durch die spiralförmige Nut 21 und
die Oberfläche 11 des Maschinenteils 3 begrenzt
ist. Die Drallstufe 19 ist derart ausgeführt, dass
sich bei rotierendem Maschinenteil 3 im Bereich der Drallstufe 19 eine
Förderwirkung
des abzudichtenden Dichtungsmaterials in Richtung des abzudichtenden
Raums 9 ergibt.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Dichtlippe 7 mit nur einer einzigen Drallstufe 19 versehen, die
das abzudichtende Maschinenteil 3 nach Art einer Spirale
auf seinem gesamten Außenumfang
umschließt.
Zur Verhinderung von Druckverlusten bei einer Druckprüfung durch
die die Drallstufe 19 begrenzende Nut 21 ist es
daher nicht ausreichend, wenn die Drallstufe 19 an einer
einzigen Umfangsstelle durch das Dichtungsmaterial im Dichtspalt
zwischen der Oberfläche
des Maschinenteils 11 und der Dichtlippe 7 verschlossen
ist. Die Menge des Dichtungsmaterials muss so bemessen sein, dass
der Dichtspalt durch das Dichtungsmaterial völlig verschlossen ist. Das
Dichtungsmaterial kann beispielsweise ein nicht fließfähiges hydrogeniertes
Polyisobuten oder Ethylenproplyndien-Terpolymer sein. Wird im Anschluss
an die Montage der Lippendichtung 1 auf dem Maschinenteil 3 eine
Druckprüfung vorgenommen,
dann wird die Dichtlippe 7 durch den im abzudichtenden
Raum 1 ansteigenden Druck an die Oberfläche 11 des Maschinenteils 3 verstärkt angepresst,
was die Abdichtwirkung erhöht.
-
Der
Gasdruck bleibt bei unbeschädigtem und
korrekt montiertem Lippendichtung während der Druckprüfung weitgehend
konstant erhalten; im Bereich der Drallstufe 19 kann keinerlei
Druckgas entweichen.
-
Demgegenüber käme es zu
einem vergleichsweise raschen Druckverlust, wenn die Lippendichtung 1 beschädigt und/oder
fehlerhaft eingebaut wäre.
-
Während des
an die Druckprüfung
anschließenden
Betriebs der Lippendichtung 1 findet eine Relativbewegung
zwischen der Dichtlippe 7 und der Oberfläche 11 des
relativ rotierenden Maschinenteils 3 statt, wobei durch
die Relativbewegung des Maschinenteils 3 Wärme und
Vibrationen entstehen.
-
Die
Auflösung
des den Dichtspalt verschließenden
Dichtungsmaterials durch das Schmieröl wird so begünstigt und
das gelöste
Dichtungsmaterial dann in Richtung des abzudichtenden Raums 9 gefördert. Die
Drallstufe 19 kann dadurch anschließend voll dem Zweck gerecht
werden, für
den sie vorgesehen ist, nämlich
die Rückförderung
von Leckflüssigkeit
in den abzudichtenden Raum 9. Das Dichtungsmaterial wird
anschließend
an die Druckprüfung durch
die Schmieröle
im Innenraum der Maschine 9 aufgelöst und ausgetragen.