DE102006059397A1

DE102006059397A1 - Dichtung

Info

Publication number: DE102006059397A1
Application number: DE102006059397A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Uhrner; Roland Bleier
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-12-09
Also published as: US20080136111A1; DE102006059397B4; BRPI0704616A; US8944436B2; FR2909743B1; US20110204578A1; BRPI0704616B1; FR2909743A1

Abstract

Zur Abdichtung von rotierenden Wellen und zur Abdichtung von Räumen, in denen Druckunterschiede herrschen, werden Radialwellendichtringe eingesetzt. Sie haben einen Stützkörper und ein Dichtelement. Der Stützkörper wird mit einem elastomeren Material des Dichtelementes umspritzt. Anschließend wird der Schirmanguß im Bereich einer Dichtkante abgestochen. Die Herstellung eines solchen Wellendichtringes ist aufwendig und benötigt relativ lange Zykluszeit. Damit die Dichtung in kürzester Zeit und mit geringen Herstellungskosten bei zumindest gleicher Qualität hergestellt werden kann, wird das Dichtelement als vom Stützkörper gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper durch eine Klebeverbindung verbunden. Dabei weist die Dichtung ein statisches Dichtteil auf, das ein vom Dichtelement gesondertes Teil ist, das am Mantel des Stützkörpers befestigt ist. Das Dichtelement kann aber auch ein einstückig mit ihm ausgebildetes statisches Dichtteil aufweisen, das durch einen über den Mantel des Stützkörpers radial vorstehenden Rand eines Halteteiles des Dichtelementes gebildet ist. Die Dichtungen werden zur Abdichtung rotierender Wellen und von Räumen mit mehr oder weniger hohen Druckunterschieden eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2.
Zur Abdichtung von rotierenden Wellen und zur Abdichtung von Räumen, in denen Druckunterschiede herrschen, werden Radialwellendichtringe eingesetzt. Sie bestehen im allgemeinen aus einem metallischen Stützkörper, einem elastomeren Dichtelement und einer Schraubenzugfeder. Bei der Herstellung solcher Radialwellendichtringe wird zunächst der Stützkörper mit einem Bindemittel beschichtet. Anschließend wird der Stützkörper in eine Form eingelegt, in der die elastomere Mischung für das Dichtelement über einen Schirmanguß von der Mitte aus gleichmäßig zu allen Seiten hin eingespritzt wird. Um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Stützkörper und dem Dichtelement zu erhalten, wird der Stützkörper mit dem elastomeren Material des Dichtelementes umspritzt, so daß der Stützkörper teilweise umschlossen ist. Nach dem Anspritzen wird der Schirmanguß im Bereich einer Dichtkante abgestochen. Anschließend wird die Zugfeder montiert. Die Herstellung eines solchen Wellendichtringes ist aufwendig und benötigt eine relativ lange Zykluszeit. So muß der Stützkörper mit dem Bindemittel vorbehandelt werden, damit die Haftung des Dichtelementes gewährleistet ist. Damit dieses Bindemittel beim Anspritzen des Dichtelementes in der Form nicht wieder abgetragen wird, kann das Dichtelement nicht direkt, das heißt in Richtung des Stützkörpers angespritzt werden. Die Anspritzung erfolgt über den mittig gelegenen Schirm, der anteilig aus fast 30% des gesamten Materials besteht und im Anschluß in einem weiteren Prozeß abgestochen und entsorgt werden muß. Um eine ausreichend stabile Verbindung von Stützkörper und Dichtelement zu erreichen, wird das Dichtelement mit dem dickeren Querschnitt angespritzt und umschließt den Stützkörper häufig teilweise. Infolge dieses dickeren Querschnittes ist eine hohe Zykluszeit nötig, um das Dichtelement zu vulkanisieren. Sollten beim Umspritzen des Stützkörpers Fehler entstehen, ist nicht nur das Dichtelement, sondern auch der teure metallische Stützkörper Ausschuß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung dieser Art so auszubilden, daß sie in kürzester Zeit und mit geringen Herstellungskosten bei zumindest gleicher Qualität hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird das Dichtelement für sich, unabhängig vom Stützkörper hergestellt. Das Dichtelement wird nicht an den Stützkörper anvulkanisiert, sondern als Formteil separat hergestellt. Da der Anvulkanisiervorgang entfällt, kann auf ein Bindemittel, wie es hierfür benötigt würde, verzichtet werden. Für das Dichtelement ist weniger Material erforderlich, da der Schirmanguß wegen der direktmöglichen Anspritzung entfällt und da die Querschnitte des erfindungsgemäßen Dichtelementes deutlich dünner sind als bei der herkömmlichen Ausbildung. Mittels der Klebeverbindung kann das Dichtelement einfach, in kurzer Zeit und zuverlässig mit dem Stützkörper verbunden werden. Ein Ausschuß an Stützkörpern wird infolge der Klebeverbindung vermieden. Außerdem kann das Abstechen der Dichtkante des Dichtelementes vermieden werden.
Die Dichtung nach Anspruch 1 hat das statische Dichtteil, das vom Dichtelement getrennt ist. Dadurch können das statische und das dynamische Dichtteil hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Dichtungsaufgaben optimiert werden. Insbesondere können für die beiden Dichtteile die jeweils zweckmäßigsten Materialien eingesetzt werden.
Bei der Dichtung nach Anspruch 2 sind das statische und das dynamische Dichtteil Bestandteile des Dichtelementes. Dadurch läßt sich die Dichtung einfach und kostengünstig fertigen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:
1 bis 4 jeweils im Schnitt einen Teil einer erfindungsgemäßen, beispielhaft als Radialwellendichtring ausgebildeten Dichtung.
Die in den 1 bis 4 dargestellten Radialwellendichtringe dienen im allgemeinen zur Abdichtung rotierender Wellen und von Räumen mit mehr oder weniger hohen Druckunterschieden.
Die Dichtung gemäß 1 besteht aus einem Stützkörper 1, einem Dichtelement 2 mit einem dynamischen Dichtteil 3 und einem statischen Dichtteil 4. Der Stützkörper 1 ist napfförmig aus Metall, wie herkömmlichem Stahl, Kohlenstoffstahl, galvanisiertem Stahl, Nirostahl, oder auch aus hartem Kunststoff hergestellt. Sein im wesentlichen zylindrischer Mantel 5 geht in einen zur Achse der Dichtung radial verlaufenden Boden 6 über, der eine zentrale Öffnung 7 aufweist, durch die bei montierter Dichtung eine (nicht dargestellte) Welle ragt. Das freie Ende 5' des Mantels 5 ist leicht nach innen abgebogen und bildet so eine Einführfase für die Montage der Dichtung. Etwa in halber axialer Länge weist der Mantel 5 außenseitig eine Umfangsnut 16 auf, in der das statische Dichtteil 4 angeordnet ist. Es ist vorzugsweise als Dichtring aus „Loctite"-Material hergestellt. Vorteilhaft wird der Stützkörper 1 in einem einfachen, kostengünstigen Rollier- oder Ziehverfahren hergestellt.
Das Dichtelement 2 besteht vorzugsweise aus Gummi und ist als vom Stützkörper 1 gesondertes Teil durch Spritzen und anschließendes Vulkanisieren hergestellt. Das Dichtelement 2 weist einen radial verlaufenden ringscheibenförmigen Halteteil 9 auf, an den stumpfwinklig der dynamische Dichtteil 3 anschließt, der mit einer (an sich bekannten) Rückfördereinrichtung 11 versehen sein kann. Der dynamische Dichtteil 3 erstreckt sich in gleiche Richtung wie der Mantel 5 des Stützkörpers 1. Das Dichtelement 2 weist ferner eine Schutzlippe 12 auf, die in entgegengesetzte Richtung zum Dichtteil 3 weist und wesentlich kürzer ist als dieser. Die Schutzlippe 12 ist an sich bekannt. Sie geht über eine außen liegende Umfangsschulter 13 in den Halteteil 9 über. Mit der zylindrischen Umfangsschulter 13, die als Zentrierung für das Dichtelement 2 dient, liegt das Dichtelement 2 am Rand 15 der Öffnung 7 an. Der Halteteil 9 hat beispielsweise größere Dicke als der Stützkörperboden 6, der dynamische Dichtteil 3 und die Schutzlippe 12.
Mit dem Halteteil 9 ist das Dichtelement 2 an der Innenseite 10 des Stützkörperbodens 6 über eine Klebeverbindung 8 befestigt. Der freie Rand 17 des Halteteiles 9 hat vom Mantel 5 des Stützkörpers 1 Abstand. Die Klebeverbindung 8 hat den Vorteil, daß das Dichtelement 2 als gesondertes Bauteil kostengünstig in kurzer Zeit hergestellt werden kann. Das Dichtelement 2 muß nicht an den Stützkörper 1 anvulkanisiert werden. Es ist darum auch nicht notwendig, ein Bindemittel für den Anvulkanisiervorgang zu verwenden. Ferner kann das Dichtelement 2 mit nur geringem Materialbedarf mit geringer Querschnittsdicke hergestellt werden, da ein Umspritzen des Stützkörpers 1 nicht erforderlich ist. Dadurch können Materialkosten eingespart werden. Außerdem erfolgt das Ankleben des Dichtelementes 2 am Stützkörper 1 in einer sehr kurzen Zykluszeit von ca. etwa 10 Sekunden. Durch die vom Stützkörper 1 unabhängige Herstellung des Dichtelementes 2 wird ferner ein Ausschuß bei der Herstellung erheblich verringert, da kein Schirmanguß entsteht und die Dichtkante nicht abgestochen werden muß. Das Problem der Verschmutzung des Dichtelementes durch das Bindemittel am Stützkörper wird ebenfalls vermieden.
Das statische Dichtteil 4 muß nicht aus Gummi bestehen, sondern kann auch eine sogenannte „Loctite"-Raupe sein. Dadurch kann der Gummiverbrauch weiter verringert werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist die statische Dichtung 4a durch das Dichtelement 2a selbst gebildet, wodurch eine Nut im Mantel 5a des Stützkörpers 1a entfallen kann. Ferner ist das Dichtelement 2a über die Klebeverbindung 8a an der Außenseite 19 des Stützkörperbodens 6a verklebt. Der ringscheibenförmige Halteteil 9a des Dichtelementes 2a ist länger als der Halteteil 9 gemäß 1, so daß er radial über die Stützkörperwand 5a vorsteht. Dieser vorstehende umlaufende Rand verjüngt sich spitzwinklig nach außen und bildet die statische Dichtung 4a des Dichtelementes 2. Der überstehende umlaufende Rand 4a des Dichtelementes 2a wird beim Einbau der Dichtung elastisch verformt und so die statische Dichtung erreicht. Da der Halteteil 9a den Boden 6a des Stützkörpers 1a bedeckt, kann das Dichtelement 2a auch als Korrosionsschutz für den Stützkörper 1a verwendet werden.
Der Stützkörper 1a und das Dichtelement 2a sind wie bei der Ausführungsform nach 1 getrennt und aus Metall oder hartem Kunststoff bzw. Gummi hergestellt und durch Kleben einfach und kostengünstig miteinander verbunden. Da die statische Dichtung 4a nicht gesondert hergestellt und in einer Aufnahmenut im Stützkörper 1a gehalten werden muß, wirkt sich dies ferner vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Dichtung aus. Der Boden 6a des Stützkörpers 1a liegt mit seinem inneren Rand 15a an der zylindrischen Schulter 13a zwischen dem Halteteil 9a und dem dynamischen Dichtteil 3a des Dichtelementes 2a an.
Der dynamische Dichtteil 3a und die Schutzlippe 12a des Dichtelementes 2a sind gleich ausgebildet wie die entsprechenden Teile in 1.
Bei den Dichtungen nach den 3 und 4 besteht das Dichtelement 2b aus Polyfluorcarbon, vorzugsweise Polytetrafluorethylen. Es besteht aus einer Ringscheibe, deren radial äußerer Bereich den Halteteil 9b bildet. Der radial innere Bereich wird bei der Montage der Dichtung durch die abzudichtende Welle elastisch zum dynamischen Dichtteil 3b gebogen.
Der Stützkörper 1b ist gleich ausgebildet wie der Stützkörper 1 gemäß 1. Er weist ebenfalls die Ringnut 16b zur Aufnahme des statischen ringförmigen Dichtteiles 4b auf.
Die Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 unterscheiden sich lediglich dadurch voneinander, daß bei der Dichtung gemäß 3 der Halteteil 9b an der Innenseite 10b und bei der Ausführungsform nach 4 an der Außenseite 19b des Stützkörperbodens 6b verklebt ist (Klebeschicht 8b). Die Halteteile 9b erstrecken sich wie bei der Ausführungsform gemäß 1 nur über einen Teil der radialen Breite des Stützkörperbodens 6b.
Da die Dichtelemente 2b an den Stützkörper 1a angeklebt sind, können die Dichtungen ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Die Dichtungen nach den 1 bis 4 eignen sich besonders als Wellen-, aber auch als Kolbendichtungen, wie sie im Maschinen-, Apparate- und Kraftfahrzeugbau verwendet werden.

Claims

Dichtung, vorzugsweise Radialwellendichtring, mit einem Stützkörper und mindestens einem Dichtelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2, 2b) als vom Stützkörper (1, 1b) gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper (1, 1b) durch eine Klebeverbindung (8, 8b) verbunden ist, und daß die Dichtung ein statisches Dichtteil (4, 4b) aufweist, das ein vom Dichtelement (2, 2b) gesondertes Teil ist, das am Mantel (5) des Stützkörpers (1, 1b) befestigt ist.
Dichtung, vorzugsweise Radialwellendichtring, mit einem Stützkörper und mindestens einem Dichtelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2a) als vom Stützkörper (1a) gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper (1a) durch eine Klebeverbindung (8a) verbunden ist, daß das Dichtelement (2a) ein einstückig mit ihm ausgebildetes statisches Dichtteil (4a) aufweist, das durch einen über den Mantel (5a) des Stützkörpers (1a) radial vorstehenden Rand eines Halteteiles (9a) des Dichtelementes (2a) gebildet ist.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2, 2a) aus Gummi besteht.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2b) aus Polyfluorcarbon, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, besteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das statische Dichtteil (4, 4b) in einer Aufnahme (16, 16b) des Stützkörpers (1, 1b) befestigt, vorzugsweise verklebt ist.
Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (16) als Umfangsnut in einem Mantel (5, 5b) des Stützkörpers (1, 1b) angeordnet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2, 2a, 2b) mit einem Halteteil (9, 9a, 9b) an einem Boden (6, 6a, 6b) des Stützkörpers (1, 1a, 1b) befestigt, vorzugsweise verklebt ist.
Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteteil (9, 9a, 9b) des Dichtelementes (2, 2a, 2b) an der Innenseite (10, 10b) und/oder der Außenseite (19, 19b) des Stützkörperbodens (6, 6a, 6b) befestigt ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2, 2a) einen dynamischen Dichtteil (3, 3a) und eine in entgegengesetzter Richtung zum dynamischen Dichtteil verlaufende Schutzlippe (12, 12a) aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Dichtteil (3, 3a) eine Rückfördereinrichtung (11) aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteteil (9, 9b) des Dichtelementes (2, 2b) im wesentlichen über die gesamte radiale Erstreckung des Stützkörperbodens (6, 6b) verläuft.