DE10201013A1 - Geteilte Radialwellendichtung, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents

Abstract

Radialwellendichtungen mit einem Stützkörper und einem darauf gestützten dichtenden Membrankörper können bei Wartung oder Reparatur nur ersetzt werden, wenn ein Ende der zu dichtenden Welle bis zum Ort der Dichtung hin freigelegt wird. Dies kann eine aufwendige Zerlegung des Aggregats erfordern. DOLLAR A Vorgeschlagen wird eine geteilte Radialwellendichtung (1) mit einem Stützkörper (5) und einem ringförmigen und einfach radial durchtrennten Membrankörper (2), der eine Dichtlippe (3) und einen den Stützkörper an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest teilweise umgreifenden und ggf. dort in eine Nut (4) eingreifenden Bereich (12) aufweist, wobei der Stützkörper aus zwei Halbringen (6, 7) besteht, die an ihren Enden mit Befestigungsmitteln (8, 9) versehen sind, die nach dem Zusammenlegen der beiden Halbringe diese gegen radiales Auseinanderziehen und tangentiales Verschieben sichern, sowie mit einem federnden Sicherungsteilring (10), der in eine Nut (11) am inneren Umfang des Stützkörpers eingelegt ist und mehr als einen Halbkreis umfasst. DOLLAR A Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Dichtung umfasst Wartung und Reparatur bei Schiffen, Kraftfahrzeugen, Arbeitsmaschinen, Nutzfahrzeugen, Chemieanlagen und anderen Einrichtungen, bei denen Aggregate mit gemeinsamen rotierenden Wellen vorhanden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine geteilte Radialwellendichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
• Radialwellendichtungen werden an Durchführungen von rotierenden Wellen durch Gehäusewände verwendet, um das Durchtreten von Flüssigkeiten und/oder Gasen durch den Spalt zwischen Welle und Wand zu verhindern. Sie werden als geschlossenen Ringe gefertigt und vor dem Zusammenbau der aus mehreren Einheiten (z. B. Motor und Getriebe) bestehenden Aggregate auf die Welle aufgesteckt. Es kommt vor, dass eine solche Dichtung bei Wartung oder Reparatur ersetzt werden muss. Dazu muss das Aggregat soweit demontiert werden, dass ein Wellenende freiliegt, sodass die Ersatzdichtung aufgesteckt werden kann. Um den dazu notwendigen extremen Aufwand zu vermeiden, ist es üblich geworden, die Ersatzdichtung in Teilen herzustellen, die beim Einbau zu einem geschlossenen Ring verbunden werden.
• Eine solche geteilte Dichtung wird von der Firma James Walker & Co. Ltd., Crewe, Großbritannien, unter der Bezeichnung Walkersele® OSJ - On Site Joining - angeboten (Prospektblatt "Walkersele® OSJ dieser Firma). Sie besteht aus einem "endlosen" elastomeren Membranmaterial, das auf Maß geschnitten, um die Welle gelegt, auf einem Fügekörper an der Schnittfläche mit einem Epoxidkleber verklebt und mit einem Spannband gesichert wird. Nach dem Aushärten des Klebers mit heißer Luft kann die Dichtung dann axial in die Wellendurchführung gepresst werden. Die fertige Ersatzdichtung besteht nur aus dem elastomeren Membrankörper und weist keinen besonderen Stützkörper auf.
• Bekannte Radialwellenlippendichtungen (z. B. nach DE 198 41 123 A1) besitzen neben dem dichtenden Membrankörper einen starren Stützkörper, beispielsweise aus Metall, der eine Abstützung der Dichtlippe gegen den auf diese wirkenden Druck ermöglicht.
• Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine geteilte Radialwellendichtung mit einem Stützkörper zu schaffen, die sich auf einfachere Weise und ohne Freilegen des Wellenendes in ein bestehendes Aggregat einbauen lässt, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtung anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch eine Radialwellendichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 6 gelöst.
• Der Membrankörper kann mit einem radial nach innen abgewinkelten Bereich die äußere Umfangsfläche des Stützkörpers völlig umgreifen. Wenn er ein Teil der Umfangsfläche freilässt, greift der abgewinkelte Bereich in ein Nut in der Umfangsfläche ein.
• Die Teile der erfindungsgemäßen Dichtung, einschließlich des Stützkörpers, können um die Welle herum angebracht werden, ohne dass deren Ende freigelegt werden muss. Der ringförmige Stützkörper ist erfindungsgemäß aus zwei Halbringen zusammengesetzt, die durch Kräfte, die nur in Richtung der Ringebene wirken, d. h. radial oder tangentiale Kräfte, nicht voneinander getrennt werden können. Dies wird durch Befestigungsmittel erreicht, die an den Enden der Halbringe vorgesehen sind und beim zusammengesetzten Stützkörper miteinander zusammenwirken. Eine Trennung der Halbringe ist nur möglich, wenn sie aus der Ringebene hinaus bewegt werden. Entsprechend können die Halbringe durch Bewegung senkrecht zu ihrer Ebene zusammengesetzt werden.
• Als Befestigungsmittel können beispielsweise bekannte Hilfselemente wie Stifte oder Splinte dienen, die in geeigneter Weise an den Halbringen angebracht werden. Bevorzugt sind die Befestigungsmittel jedoch durch die Formgebung der Halbringe selbst an ihren Enden realisiert, da dann keine weiteren Hilfselemente erforderlich sind und der Aufbau einfacher wird. Vorzugsweise werden die an den Stoßstellen zwischen beiden Halbringen komplementär geformt, d. h. dass die Kante des einen Endes den Umriss der Kante des anderen Endes ausfüllt. Eine zur Befestigung geeignete Form ist beispielsweise dann gegeben, wenn die von der Außenfläche radial nach innen verlaufende Kante ihre Richtung mindestens zweimal ändert, d. h. zunächst nach innen, dann nach außen und schließlich wieder nach innen verläuft. Eine solche Form ist beispielsweise die bekannte Schwalbenschwanzform. Besonders bevorzugt ist eine S-Form der aneinanderstoßenden komplementären Kanten.
• Der in die Nut an der Innenfläche des Stützkörpers eingelegte Sicherungsteilring stellt sicher, dass bei der zusammengesetzten Dichtung beide Halbringe in einer Ebene stabilisiert werden. Hierzu muss er mindestens über beide gegenüberliegenden Stoßstellen der Halbringe hinausragen, d. h. er muss mehr als einen Halbkreis umfassen. Bevorzugt umfasst er einen Kreisbogen von etwa 260 bis 280°, d. h. etwa einen Dreiviertelkreis. Er ist aus einem federnden Material, beispielsweise einem Federstahl, gefertigt und kann daher in einem etwas aufgebogenen oder verdrehten Zustand über die Welle geschoben werden, ohne seine Funktion zu verlieren.
• Vorzugsweise sind die Halbringe des Stützkörpers deckungsgleich. Dies erleichtert beispielsweise die Lagerhaltung.
• Der Stützkörper besteht vorzugsweise aus einem Metall, z. B. Edelstahl (Chrom-Nickel-Stahl) oder Messing.
• Der Membrankörper ist in herkömmlicher Weise aus einem elastomeren Material wie NBR, HNBR, FPM gefertigt.
• Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtung. Es umfasst die Schritte
  
• a) Bereitstellen einer Radialwellendichtung mit einem Stützkörper und einem diesen an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest teilweise umgreifenden und ggf. in eine Nut an der Umfangsfläche eingreifenden ringförmigen Membrankörper mit einer radial innen liegenden Dichtlippe,
• b) Anbringen einer Nut an der inneren Umfangsfläche des Stützkörpers,
• c) Durchtrennen des Stützkörpers an radial gegenüber liegenden Stellen unter Bildung der Befestigungsmittel,
• d) Bereitstellen eines federnden Sicherungsteilrings und
• e) radiales Durchtrennen des ringförmigen Membrankörpers an einer Stelle.
• Man kann dazu beispielsweise vom Stützkörper und dazu passenden Membrankörper einer normalen Radialwellendichtung ausgehen, wie sie für die Erstausrüstung verwendet wurde. Der Stützkörper wird beispielsweise durch Drehen hergestellt. Auch die Nut nach Schritt b) kann durch Drehen angebracht werden. Durch das Durchtrennen des vorgefertigten Stützkörpers erhält man nun auf einfache Weise zwei Halbringe, die genau zueinander passen. Demgegenüber würde eine Einzelanfertigung der Halbringe mit der erforderlichen Präzision einen unverhältnismäßigen Aufwand erfordern.
• Bevorzugt wird zum durchtrennen ein Schneidverfahren angewendet, wobei sich die komplementären Kanten bilden.
• Vorteilhaft wird das Laserschneiden angewendet, weil hierbei der Schneidspalt minimal ist (etwa 0,1 mm oder weniger) und die Präzision und Rundheit des Stützkörpers nicht beeinträchtigt wird. Außerdem lässt sich leicht eine beliebige Kontur der komplementären Kanten erzeugen.
• Das radiale Durchtrennen des Membrankörpers erfolgt bevorzugt mit einem scharfen Schneidwerkzeug wie Messer oder Schere. Vorteilhaft schneidet man den Membrankörper erst unmittelbar vor der Verwendung der Dichtung zum Einbau. Dadurch vermeidet man Alterung und Verunreinigung der später wieder zu verklebenden Schnittflächen und sichert eine gute Klebung durch Passgenauigkeit der Schnittflächen. Vorteilhaft wird der durchtrennte Membrankörper vor dem Einbau gestreckt.
• Die erfindungsgemäße geteilte Radialwellendichtung kann zum Ersatz einer bei Wartung oder Reparatur aus einem Aggregat entfernten Dichtung verwendet werden, wobei
  
• a) der Membrankörper um die Welle geführt und mit seinen beiden Enden auf einen ersten Halbring des Stützkörpers aufgelegt, verklebt und auf dem Halbring fixiert wird,
• b) der zweite Halbring mittels der Befestigungsmittel am ersten Halbring befestigt wird,
• c) der Membrankörper über den zweiten Halbring gezogen wird,
• d) der Sicherungsteilring unter federnder Verformung über die Welle gezogen und in die Nut des Stützkörpers eingelegt wird und
• e) die fertige Dichtung axial in die Wellendurchführung gepresst wird.
• Zum Verkleben des Membrankörpers können herkömmliche Kleber verwendet werden. Bevorzugt sind Cyanacrylatkleber.
• Die erfindungsgemäße Dichtung hat, wenn sie aus Teilen der Dichtung für die Erstausstattung gefertigt wird, die gleichen äußeren Abmessungen (Durchmesser und axiale Tiefe) wie diese und erfordert für den Einbau nur einen geringen freien Raum. Dies ermöglicht eine raumsparende Konstruktion des Aggregats.
• Die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Dichtung entspricht im eingebauten Zustand der der Originaldichtung.
• Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Dichtung umfasst Wartung und Reparatur bei Schiffen, Kraftfahrzeugen, Arbeitsmaschinen, Nutzfahrzeugen, Chemieanlagen und anderen Einrichtungen, bei denen Aggregate mit gemeinsamen rotierenden Wellen vorhanden sind.
• Die Erfindung wird anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung im zusammengebauten Zustand und
• Fig. 2 eine axiale Ansicht der erfindungsgemäßen Dichtung von der Niederdruckseite.
• In Fig. 1 erkennt man den Membrankörper 2 mit der Dichtlippe 3, die gegen die Druckrichtung schräg gestellt ist und im eingebauten Zustand an der Wellenoberfläche dichtend anliegt. Der Membrankörper wird von einem Stützkörper 5 radial und axial gestützt. Er überzieht den Stützkörper am äußeren Umfang teilweise und greift mit dem Bereich 12 in eine Nut 4 ein. In der Innenfläche des Stützkörpers ist eine Nut 11 angebracht, in die der Sicherungsteilring 10 eingelegt ist.
• Wie Fig. 2 zeigt, ist der Stützkörper aus zwei Halbringen 6 und 7 zusammengesetzt. Diese greifen an ihren Enden mit Nasen 8 und 9 in entsprechende komplementäre Ausnehmungen im jeweils anderen Halbring ein. Dadurch können beide Halbringe in ihrer Ebene weder gegeneinander verschoben noch auseinandergezogen werden. Die Halbringe wurden erzeugt, indem ein ringförmiger Stützkörper aus Metall, in dem bereits die Nut 11 gebildet war, mittels Laserschneiden längs der S-förmigen Konturlinien 14 und 15 durchtrennt wurde. Beide Halbringe sind deckungsgleich. Der Sicherungsteilring 10 umfasst in diesem Fall einen Kreisbogen von etwa 270°.
• Zum Einbau der Dichtung wird der zunächst ringförmige Membrankörper 2 radial durchtrennt, um die Welle gelegt, mit seinen Enden auf den Halbring 6 aufgelegt und an der Klebefuge 13 zusammengefügt und verklebt. Ein besonderer Fügekörper wird nicht benötigt, da der Halbring 6 als solcher dient. Durch das Einlegen des Bereichs 12 in die Nut 4 am Halbring 6 liegt der geklebte Membrankörper auf dem Halbring 6 reibschlüssig fest; er kann aber auch mit einem später zu entfernenden Hilfsmittel, beispielsweise einem Stück Klebeband, zusätzlich fixiert werden. Danach wird der Halbring 7 in den Halbring 6 eingehängt, wobei die Nasen 8 und 9 in die entsprechenden Ausnehmungen eingreifen und der elastische Membrankörper 2 wird über den Halbring 7 gezogen. Schließlich wird der federnde Sicherungsteilring 10 über die Welle geführt und in die Nut 11 eingelegt. Die Dichtung ist nun in ihrer Ebene stabilisiert und wird axial in die Öffnung der Wellendurchführung gepresst. Bezugszeichenliste 1 Radialwellendichtung
  2 Membrankörper
  3 Dichtlippe
  4 Nut
  5 Stützkörper
  6 Halbring
  7 Halbring
  8 Nase
  9 Nase
  10 Sicherungsteilring
  11 Nut
  12 eingreifender Bereich des Membrankörpers
  13 Klebefuge
  14 Konturlinie
  15 Konturlinie
  

Claims (10)

1. Geteilte Radialwellendichtung (1) mit einem Stützkörper (5) und einem ringförmigen und einfach radial durchtrennten Membrankörper (2), der eine Dichtlippe (3) und einen den Stützkörper an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest teilweise umgreifenden und ggf. dort in eine Nut (4) eingreifenden Bereich (12) aufweist, wobei der Stützkörper aus zwei Halbringen (6, 7) besteht, die an ihren Enden mit Befestigungsmitteln (8, 9) versehen sind, die nach dem Zusammenlegen der beiden Halbringe diese gegen radiales Auseinanderziehen und tangentiales Verschieben sichern, sowie mit einem federnden Sicherungsteilring (10), der in eine Nut (11) am inneren Umfang des Stützkörpers eingelegt ist und mehr als einen Halbkreis umfasst.

2. Radialwellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (8, 9) geeignet geformte komplementäre Kanten sind.

3. Radialwellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (8, 9) S-förmig gebogene komplementäre Kanten (14, 15) sind.

4. Radialwellendichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsteilring einen Kreisbogen von 260 bis 280° umfasst.

5. Radialwellendichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbringe des Stützkörpers deckungsgleich sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Radialwellendichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte

a) Bereitstellen einer Radialwellendichtung mit einem Stützkörper (5) und einem diesen an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest teilweise umgreifenden und ggf. in eine Nut an der Umfangsfläche eingreifenden ringförmigen Membrankörper (2) mit einer radial innen liegenden Dichtlippe (3),

b) Anbringen einer Nut (11) an der inneren Umfangsfläche des Stützkörpers,

c) Durchtrennen des Stützkörpers an radial gegenüber liegenden Stellen unter Bildung der Befestigungsmittel (8, 9),

d) Bereitstellen eines federnden Sicherungsteilrings (10) und

e) radiales Durchtrennen des ringförmigen Membrankörpers (2) an einer Stelle.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) ein Schneidverfahren unter Bildung komplementärer Kanten ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidverfahren Laserschneiden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) unmittelbar vor der Verwendung der Dichtung erfolgt.

10. Verwendung einer Radialwellendichtung nach Anspruch 1 bis 4 zum Ersatz einer aus einem Aggregat entfernten Dichtung, wobei

a) der Membrankörper um die Welle geführt und mit seinen beiden Enden auf einen ersten Halbring (6) des Stützkörpers aufgelegt, verklebt und auf dem Halbring fixiert wird,

b) der zweite Halbring (7) mittels der Befestigungsmittel (8, 9) am ersten Halbring befestigt wird,

c) der Membrankörper über den zweiten Halbring gezogen wird,

d) der Sicherungsteilring (10) unter federnder Verformung über die Welle gezogen und in die Nut (11) des Stützkörpers eingelegt wird und

e) die fertige Dichtung axial in die Wellendurchführung gepresst wird.