DE102006026812B4

DE102006026812B4 - Dichtung für einen Kompressor

Info

Publication number: DE102006026812B4
Application number: DE102006026812.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kurth
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2026-06-10
Also published as: CN101086248B; US20070284831A1; CN101086248A; DE102006026812A1; US8322726B2; US20120193876A1

Abstract

Dichtung für einen Kompressor zum abdichtenden Anliegen an einer Welle, beinhaltend folgende Merkmale:
– Ein erstes Dichtungsteil (1 bis 1''''') mit einer Dichtkante (7 bis 7'''''), die auf einem Kreiszylindermantel entlang einer in Umfangsrichtung in sich geschlossenen, aus mehreren Bögen ausgebildeten Linie zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, und
– ein zweites Dichtungsteil (2 bis 2''''') mit einem zum Anliegen an der Welle vorgesehenen, bei bestimmungsgemäßem Anliegen hohlzylinderartigen Dichtabschnitt, dessen Innenmantel eine Rückförderstruktur (8 bis 8''''', 9'', 9'''') für ein Fluid umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen Kompressor zum Abdichten einer Welle.
Im Automobilbereich werden Kompressoren von Klimaanlagen oftmals ungekapselt über eine Welle angetrieben. Dabei durchdringt diese Welle ein Kompressorgehäuse und erfordert damit eine Abdichtung gegen den Austritt von Kühlmittel und Schmieröl aus dem Kompressorinnenraum zur Atmosphäre hin. Aufgrund der auftretenden Relativgeschwindigkeiten und Betriebsdrücke wird eine Elastomerdichtkante einer derartigen Abdichtung durch eine PTFE-Scheibe unter Ausnutzung ihrer guten Gleiteigenschaften gestützt, wodurch eine zu starke Deformation der Elastomerdichtkante und vorzeitiger Verschleiß vermieden wird. Besagte PTFE-Scheiben werden dabei insbesondere durch ein Einklemmen zwischen einem vulkanisierten Dichtelement und einem zusätzlichen metallischen Stützring gehalten. Zur Abschirmung eines Prozessdrucks auf die PTFE-Anlagefläche zur Welle kommen weitere metallische Stützelemente in der Abdichtung zum Einsatz. Dabei ist insbesondere ein metallisches Stützelement derart in die Abdichtung einvulkanisiert, dass es mit einem hohlzylinderartigen Bereich die PTFE-Anlagefläche gegen den Prozessdruck abschirmt und die Elastomerdichtkante weitestgehend unterstützt.
Aus der EP 1 211 444 A2 ist eine Kompressordichtung zum Abdichten einer Kompressorwelle bekannt, die ein erstes Dichtungsteil aus Gummi und ein zweites, eine schraubenförmige Rückfördernut aufweisendes Dichtungsteil aus Kunststoff umfasst. Im Anlagebereich an der Welle ist das erste Dichtungsteil mit einer Vielzahl geradliniger erster Stege zum Leiten eines Schmieröls und mit einer Vielzahl geradliniger zweiter Stege zum Verhindern des Schmierölaustritts ausgebildet, wobei die ersten und zweiten Stege miteinander in Verbindung und aufeinander senkrecht stehend angeordnet sind.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Dichtung für einen Kompressor zu schaffen, so dass eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht wird.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Dadurch, dass die Dichtkante auf einem Kreiszylindermantel entlang einer in Umfangsrichtung in sich geschlossenen, von einer Kreisform abweichenden Linie, insbesondere sinusförmig um die Wellenoberfläche herum verlaufend ausgebildet ist, wird durch die Relativbewegung zwischen der Welle und der Dichtkante die Wellenoberfläche beölt, wodurch sich mit Vorteil auch bei Mangelschmierung ein Schmierfilm unter der Dichtkante ausbildet und somit ein Verschleiß durch Abrasion verhindert wird. Zusätzlich dazu wird die Dichtheit der Dichtung durch die Rückförderstruktur des zweiten Dichtungsteils unterstützt. Somit ergibt sich mit besonderem Vorteil eine Dichtung mit hoher Verschleißbeständigkeit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen Längsschnitt durch eine Dichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
4 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
5 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer fünften Ausführungsform und
6 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch eine obere Hälfte einer Dichtung, wobei die Dichtung derart dargestellt ist, als ob sie bestimmungsgemäß auf einer abzudichtenden, zum Drehen vorgesehenen, nicht dargestellten Welle eines Kompressors angeordnet wäre. Dabei erstreckt sich auf der rechten Seite der Dichtung beispielsweise ein von einem Kältemittel und einem Schmiermittel erfüllter, bestimmungsgemäß unter Druck stehender Innenraum des Kompressors. Durch die Dichtung wird dabei verhindert, dass Kälte- und/oder Schmiermittel in den linken Raum, beispielsweise eine Atmosphärenseite, und Verschmutzungen oder dergleichen vom linken in den vom Kälte- und/oder Schmiermittel erfüllten rechten Raum vordringen können.
Die Dichtung umfasst dabei einen äußeren hohlzylinderartigen Abschnitt 12, dessen Außenmantel zum Anliegen an einer entsprechend ausgebildeten Öffnung eines nicht dargestellten Kompressorgehäuses vorgesehen ist. Am rechten axialen Ende dieses äußeren hohlzylinderartigen Abschnitts 12 schließt sich nach innen hin ein ringartiger bzw. lochscheibenartiger Abschnitt 14 an, an dessen Innenrand sich ein innerer hohlzylinderartiger Abschnitt 16 anschließt, der sich zur rechten Seite hin erstreckt.
Die Dichtung umfasst dabei ein erstes Dichtungsteil 1 aus einem Elastomermaterial, ein zweites Dichtungsteil 2 aus Polytetrafluorethylen und ein Versteifungsteil 4. Das Versteifungsteil 4 und das erste Dichtungsteil 1 sind dabei durch ein entsprechendes Anvulkanisieren des ersten Dichtungsteils 1 am Versteifungsteil 4 miteinander verbunden. Im lochscheibenartigen Abschnitt 14 der Dichtung ist weiterhin ein sich im wesentlichen radial erstreckender Oberflächenbereich des zweiten Dichtungsteils 2 in an sich bekannter Weise chemisch fest, beispielsweise durch Vulkanisation, mit einem entsprechenden Oberflächenbereich des ersten Dichtungsteils 1 verbunden. Durch den festen Verbund zwischen dem erstem und zweitem Dichtungsteil 1 und 2 wird dabei mit Vorteil ein Umstülpen des zweiten Dichtungsteils 2 durch den auf der rechten Seite vorherrschenden Prozessdruck in Richtung zur linken Seite hin sicher verhindert.
Im äußeren hohlzylinderartigen Abschnitt 12 der Dichtung ist ein hohlzylinderartiger Bereich des Versteifungsteils 4 von einem ebenfalls hohlzylinderartigen Bereich des ersten Dichtungsteils 1 umschlossen. Im lochscheibenartigen Abschnitt 14 der Dichtung ist ein ebenfalls lochscheibenartiger Bereich des Versteifungsteils 4 angeordnet, der sowohl zur linken als auch zur rechten Seite hin vom ersten Dichtungsteil 1 umschlossen ist. Im inneren hohlzylinderartigen Abschnitt 16 der Dichtung ist ein innerer hohlzylinderartiger Bereich des Versteifungsteils 4 angeordnet, der im wesentlichen allseitig vom ersten Dichtungsteil 1 umschlossen ist, wobei das erste Dichtungsteil 1 im Abschnitt 16 mit einer zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehenen Dichtkante 7 ausgebildet ist. Dabei verläuft die Dichtkante 7 auf einem Kreiszylindermantel entlang einer in Umfangsrichtung in sich geschlossenen, von einer Kreisform abweichenden, sinusartigen Linie. Dabei wird durch die Relativbewegung zwischen der Welle und der Dichtkante 7 die Wellenoberfläche beölt, wodurch sich mit Vorteil auch bei Mangelschmierung ein Schmierfilm unter der Dichtkante 7 ausbildet und somit ein Verschleiß durch Abrasion verhindert wird. In anderen Ausführungsformen kann die Linie auch aus mehreren Bögen oder anders als sinusartig gewellt ausgebildet sein.
Bei bestimmungsgemäßem Dichtungseinbau erstreckt sich dabei im inneren hohlzylinderartigen Abschnitt 16 der Dichtung ein nicht mit dem ersten Dichtungsteil 1 verbundener, hohlzylinderartiger, zum Anliegen an der Welle vorgesehener Dichtabschnitt des zweiten Dichtungsteils 2, wobei dabei das zweite Dichtungsteil 2 derart dimensioniert ist, dass bei bestimmungsgemäßem Dichtungseinbau der hohlzylinderartige Dichtabschnitt des zweiten Dichtungsteils 2 nicht mit der Dichtkante 7 des ersten Dichtungsteils 1 in Konflikt kommt. Dabei ist der hohlzylinderartige Dichtabschnitt des zweiten Dichtungsteils 2 innenmantelseitig mit einer spiralartigen Nut 8 ausgebildet, um auf dort gegebenenfalls vorhandene Schmier- und/oder Kühlmittelfilme bei einem entsprechenden Drehen der Welle eine Rückförderwirkung zur Dichtkantenseite hin zu erzielen. Anstelle der spiralartigen Nut 8 kann können in anderen Ausführungsformen natürlich auch andere ein- oder mehrgängige schraubengangartige Strukturen vorgesehen sein. Das zweite Dichtungsteil 2 erhält dabei über eine Heißprägung in einem Vulkanisationsprozess, in dem das zweite Dichtungsteil 2 an das erste vulkanisierte Dichtungsteil 1 direkt chemisch angebunden wird, die beschriebene nutenartige Rückförderstruktur.
Der innere hohlzylinderartige und auch der lochscheibenartige Bereich des Versteifungsteils 4 schirmen das zweite Dichtungsteil 2 gegen den im rechten Raum vorhandenen Prozessdruck ab und unterstützen mit Vorteil das erste Dichtungsteil 1 zum abdichtenden Anliegen deren Dichtkante 7 an der Welle. Dabei wird die Dichtkante 7 des ersten Dichtungsteils 1 durch das zweite Dichtungsteil 2 unter Ausnutzung deren guter Gleiteigenschaften gestützt sowie eine übermäßige Deformation der Dichtkante 7 und vorzeitiger Verschleiß aufgrund der auftretenden Relativgeschwindigkeiten und Betriebsdrücke verhindert.
Die 2 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine Dichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich die Dichtung der 2 von der der 1 im wesentlichen dadurch, dass die Rückförderstruktur am Innenmantel des hohlzylinderartigen Dichtabschnitt des zweiten Dichtungsteils 2' mehrere, in Umfangsrichtung verteilte, bogenartige Nuten 8' aufweist, die zur Dichtkantenseite hin mit zunehmender Steigung ausgebildet sind und auf der Dichtkantenseite offen enden. Dabei sind die Nuten 8' mit einem rinnenartigen oder trapezförmigen Querschnittsprofil ausgebildet und beginnen in einem axialen, der Dichtkantenseite gegenüberliegenden Endbereich des hohlzylinderartigen Dichtabschnitts. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 1 Beschriebene entsprechend. Vergleichbare Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichennummern, ergänzt um einen Hochstrich, bezeichnet.
Die 3 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich die Dichtung der 3 von der der 2 im wesentlichen dadurch, dass die bogenartigen Nuten 8'' ausgehend von einer kreisringartig umlaufenden Nut 9'' ausgehen, die am axialen, der Dichtkantenseite gegenüberliegenden Ende des hohlzylinderartigen Dichtabschnitts angeordnet ist. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 2 Beschriebene entsprechend. Vergleichbare Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichennummern, ergänzt um zwei Hochstriche, bezeichnet.
Die 4 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich die Dichtung der 4 von der der 2 im wesentlichen dadurch, dass die bogenartigen Nuten 8''' paarweise mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung und sich einander kreuzend ausgebildet sind. Durch die Kreuzungen wird dabei mit Vorteil ein zur linken Seite hin strömendes Medium im Kreuzungsbereich wieder zur rechten Seite hin umgelenkt. Dadurch wirkt die Rückförderstruktur ähnlich der sinusartigen Dichtkante 7''' in beiden Drehrichtungen der Welle. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 2 Beschriebene entsprechend. Vergleichbare Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichennummern, ergänzt um drei Hochstriche, bezeichnet.
Die 5 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich die Dichtung der 5 von der der 4 im wesentlichen dadurch, dass ähnlich wie bei der Dichtung der 3 die bogenartigen Nuten 8'''' ausgehend von einer kreisringartigen Nut 9'''' starten, die am axialen, der Dichtkantenseite gegenüberliegenden Ende des hohlzylinderartigen Dichtabschnitts angeordnet ist. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 4 Beschriebene entsprechend. Dabei sind vergleichbare Bauelemente mit gleichen Bezugszeichennummern, ergänzt um vier Hochstriche, ergänzt.
Die 6 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich einer Dichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform. Dabei unterscheidet sich die Dichtung der 6 von der der 2 im wesentlichen dadurch, dass am axialen, der Dichtkantenseite gegenüberliegenden Ende, an das zweite Dichtungsteil 2''''' ein weiteres Dichtungsteil 5''''' aus einem gasdiffusionsfähigen Gewebe, beispielsweise einem Vlies, angeordnet ist. Dieses auf der Atmosphärenseite der Dichtung angeordnete weitere Dichtungsteil 5''''' ist mit dem zweiten Dichtungsteil 2 fest verbunden und derart ausgebildet, dass es die Welle umschließend berührt und so ein Eindringen fester Stoffe in den Dichtbereich des ersten und zweiten Dichtungsteils 1''''' und 2''''' von der Luftseite her verhindert. Durch die offenporige Struktur des Vlieswerkstoffs entstehen dabei nur geringe zusätzliche Reibkräfte und eine Vakuumausbildung auf der Luftseite des zweiten Dichtungsteils 2''''' wird mit Vorteil verhindert. Damit wird also ein Eindringen von abrasiven Partikeln in den eigentlichen Dichtungsbereich verhindert, aber gleichzeitig eine Belüftung der Dichtung gewährleistet. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 2 Beschriebene entsprechend. Dabei sind vergleichbare Bauelemente mit gleichen Bezugszeichennummern, ergänzt um fünf Hochstriche, ergänzt.
In anderen Ausführungsformen sind natürlich auch Kombinationen der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen möglich.

Claims

Dichtung für einen Kompressor zum abdichtenden Anliegen an einer Welle, beinhaltend folgende Merkmale: – Ein erstes Dichtungsteil (1 bis 1''''') mit einer Dichtkante (7 bis 7'''''), die auf einem Kreiszylindermantel entlang einer in Umfangsrichtung in sich geschlossenen, aus mehreren Bögen ausgebildeten Linie zum abdichtenden Anliegen an der Welle vorgesehen ist, und – ein zweites Dichtungsteil (2 bis 2''''') mit einem zum Anliegen an der Welle vorgesehenen, bei bestimmungsgemäßem Anliegen hohlzylinderartigen Dichtabschnitt, dessen Innenmantel eine Rückförderstruktur (8 bis 8''''', 9'', 9'''') für ein Fluid umfasst.
Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Linie sinusschwingungsartig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Rückföderstruktur (8) schraubengangartig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückförderstruktur (8' bis 8''''', 9'', 9'''') wenigstens drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Nuten (8' bis 8''''') umfasst.
Dichtung nach Anspruch 4, wobei bei bestimmungsgemäß an der Welle anliegendem Dichtabschnitt wenigstens eine der Nuten (8' bis 8''''') bogen- oder sichelartig verlaufend ausgebildet ist.
Dichtung nach Anspruch 5, wobei die Nut (8' bis 8''''') zur Dichtkantenseite hin mit betragsmäßig zunehmender Steigung ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei wenigstens eine der Nuten (8' bis 8''''') zur Dichtkantenseite offen auslaufend ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei wenigstens eine der Nuten (8''', 8'''') sich mit wenigstens einer weiteren Nut (8''', 8'''') kreuzend ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in einem axialen, der Dichtkantenseite gegenüberliegenden Endbereich des Dichtabschnitts die Rückförderstruktur (8'', 9'', 8'''', 9'''') eine kreisringartig umlaufende Nut (9'', 9'''') umfasst.
Dichtung nach Anspruch 9, wobei wenigstens eine der bogen- oder sichelartigen Nuten (8'', 8'''') der kreisringartig umlaufenden Nut (9'', 9'''') entspringend ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Dichtungsteil (1 bis 1''''') aus einem ersten Material und das zweite Dichtungsteil (2 bis 2''''') aus einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen, Material ausgebildet ist.
Dichtung nach Anspruch 11, wobei das zweite Material Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das erste Material ein Elastomermaterial ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das zweite Dichtungsteil (2 bis 2''''') mit dem ersten Dichtungsteil (1 bis 1'''''), insbesondere chemisch, verbunden ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das erste Dichtungsteil (1 bis 1''''') an ein Versteifungsteil (4 bis 4''''') anvulkanisiert ist.
Dichtung nach Anspruch 15, wobei das Versteifungsteil (4 bis 4''''') aus einem Metall ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das zweite Dichtungsteil (2 bis 2''''') wenigstens mit einem sich radial erstreckenden Oberflächenbereich mit wenigstens einem der anderen Teile (1 bis 1''''') verbunden ist und ein dem vorgenannten Oberflächenbereich gegenüberliegender Oberflächenbereich des zweiten Dichtungsteils (2 bis 2''''') frei von einem Kontaktieren mit versteifend wirkenden Mitteln gehalten ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Dichtkante (7 bis 7''''') des ersten Dichtungsteils (1 bis 1''''') in einem axialen Endbereich der Dichtung angeordnet ist und das zweite Dichtungsteil (2 bis 2''''') derart ausgebildet ist, dass dessen Dichtabschnitt sich bei bestimmungsgemäßen Dichtungseinbau axial zu besagter Seite hin und frei von einem Kollidieren mit der Dichtkante (7 bis 7''''') erstreckt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Dichtung ein weiteres Dichtungsteil (5''''') umfasst, das bestimmungsgemäß zum umschließenden Berühren der Welle vorgesehen ist.
Dichtung nach Anspruch 19, wobei das weitere Dichtungsteil (5''''') ein gasdiffusionsfähiges Gewebe, insbesondere ein Vlies, umfasst.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Dichtung einen äußeren hohlzylinderartigen Abschnitt, einen sich an einem axialen Ende des vorgenannten Abschnitts anschließenden, die Dichtung nach innen hin fortsetzenden lochscheibenartigen Abschnitt und einen sich am Innenrand des letztgenannten Abschnitts anschließenden, sich bei bestimmungsgemäß eingebauter Dichtung weg vom äußeren Abschnitt erstreckenden, inneren hohlzylinderartigen Abschnitt umfasst.
Dichtung nach Anspruch 21, wobei der äußere Abschnitt einen hohlzylinderartigen Bereich des Versteifungsteils (4 bis 4''''') umfasst, an dessen Außenmantel sich ein ebenfalls hohlzylinderartiger Bereich des ersten Dichtungsteils (1 bis 1''''') anschließt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei der lochscheibenartige Abschnitt einen lochscheibenartigen Bereich des Versteifungsteils (4 bis 4''''') umfasst, der im wesentlichen vollständig vom ersten Dichtungsteil (1 bis 1''''') umschlossen ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei in dem lochscheibenartigen Abschnitt das zweite Dichtungsteil (2 bis 2''''') mit dem ersten Dichtungsteil (1 bis 1''''') verbunden ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der innere Abschnitt einen hohlzylinderartigen oder ringförmigen Bereich des Versteifungsteils (4 bis 4''''') umfasst, der im wesentlichen vollständig vom ersten Dichtungsteil (1 bis 1''''') umschlossen ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei im inneren Abschnitt das erste Dichtungsteil (1 bis 1''''') die Dichtkante (7 bis 7''''') ausbildend gestaltet ist.