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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2009 056 866 A1 ist ein Radialwellendichtring bekannt, bei welchem an bzw. in einer Manschette eine Begrenzungsnut ausgebildet ist. Die
DE 20 2007 018 562 U1 zeigt ebenfalls einen Radialwellendichtring, bei welchem in einer Manschette eine Nut ausgebildet ist. Diese ist Teil einer Rückfördergeometrie.
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Es sind bereits Radialwellendichtringe bekannt, bei denen Polytetrafluorethylen(PTFE)-Manschetten zwischen zwei metallischen Trägern verpresst sind. Ein O-Ring oder eine Flachdichtung übernimmt hierbei eine statische Dichtfunktion zwischen den Trägern und der PTFE-Manschette.
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Dieser konstruktive Ansatz erfordert zumindest vier Bauteile, nämlich zwei Träger, einen O-Ring und eine PTFE-Manschette, welche sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen.
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Die Fixierung der Bauteile erfolgt bisher durch einen Bördelprozeß. Diese Fertigungsweise kann aufgrund auftretender Toleranzen der Bauteile nicht immer eine optimale statische Dichtheit der Radialwellendichtringe gewährleisten.
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Eine statische Dichtung, insbesondere ein O-Ring, kann sich nämlich beim Durchlaufen verschiedener Temperaturzyklen setzen und seine Vorspannung verlieren.
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Überdies muss die Dicke einer PTFE-Manschette häufig anwendungsspezifisch angepasst werden. Hiermit gehen aufwendige Umrüstungen der Träger und der Bördelprozesse einher. Insbesondere müssen der Durchmesser oder das Design eines Trägers bei einer bestimmten Druckbelastung angepasst werden.
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Außerdem ist notwendig, dass die Träger in Axialrichtung und in Radialrichtung ausreichend lang sind, damit die PTFE-Manschette exakt fixiert wird und eine Bördelung der Träger möglich ist.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Radialwellendichtring der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieser nach problemloser Fertigung eine hohe statische und dynamische Dichtheit bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen zeigt.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch einen Radialwellendichtring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass bei einem Klebeprozess eine Manschette mit einer Dichtlippe, insbesondere eine PTFE-Manschette, unmittelbar mit einem Träger verbunden werden kann. Es werden zur Fertigung eines Radialwellendichtrings nur zwei Bauteile benötigt, nämlich ein Träger und die Manschette. Durch diesen Ansatz können kostengünstig auch kleine Losgrößen hergestellt werden. Problemlos können verschieden dimensionierte Manschetten verarbeitet werden, die auf unterschiedliche Wellen dicht aufpressbar sind. Es können Träger verwendet werden, die aus Metallen oder Kunststoffen gefertigt sind, da bei geeignetem Klebstoff eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Träger und Manschette hergestellt werden kann. Überdies kann ein Träger in Axialrichtung relativ kurz bauend ausgestaltet sein, da eine angeklebte Manschette nur in Radialrichtung eine ausreichend lange Anbindefläche benötigt. Konkret ist hierbei erkannt worden, dass eine Begrenzungsnut die Anbindefläche am Träger sehr genau definiert und Klebstoff in sich zurückhält. Hierdurch gibt die Begrenzungsnut einen definierten Biegepunkt und damit die Anpresskraft der Dichtlippe der Manschette an der Welle vor. Die Begrenzungsnut kann umlaufend oder unterbrochen ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Begrenzungsnut die Anbindefläche säumen. Die Begrenzungsnut kann in Abhängigkeit von der Dicke der Manschette positioniert und dimensioniert werden. Aufwendige Umrüstungen von Trägern oder Bördelapparaturen sind nicht notwendig.
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Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
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Die Breite der Begrenzungsnut oder Aussparung könnte mindestens 0,5 mm und höchstens 3 mm betragen. So ist sichergestellt, dass die Manschette nur an einem definierten Bereich, nämlich an der Anbindefläche, an dem Träger fixiert ist.
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Vorteilhaft könnte die Tiefe der Begrenzungsnut im Bereich 0,05 mm bis 2,7 mm liegen. Dieser Bereich der Tiefe stellt vorteilhaft sicher, dass nahezu kein Klebstoff die Begrenzungsnut bzw. Aussparung passieren kann. Die Tiefe hängt von der Stärke es Trägers, nämlich konkret von der Dicke eines Radialträgerabschnitts des Trägers, ab.
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Die Manschette könnte aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt sein. Dieser Werkstoff ist chemisch besonders stabil und lässt sich in ölkontaminierten Bereichen problemlos zu Abdichtungszwecken einsetzen.
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Die Manschette könnte eine Drallstruktur aufweisen. Durch die Drallstruktur, die einen einfachen Drall oder einen Wechseldrall erzeugen kann, wird Öl oder Fluid bei einer sich drehenden Welle in eine bevorzugte Richtung gefördert. So kann aus einem abzudichtenden Raum austretendes Fluid zurückgefördert werden. Denkbar ist jedoch auch, Fluid definiert zwischen die Dichtlippe der Manschette und die Oberfläche der rotierenden Welle zu fördern, um Abrieb zu vermindern.
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Die Dicke der Manschette könnte im Bereich 0,3 bis 2 mm liegen. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere PTFE-Manschetten aus diesem Dickenbereich mit ausreichender Anpresskraft an einer Welle anliegen, um eine zuverlässige Abdichtung herzustellen.
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Es können verschiedene Manschetten auf Träger gleicher Dimensionierung aufgebracht werden, ohne diese zu modifizieren. So wird die Lagerhaltung vereinfacht.
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Der Träger könnte aus einem Metall gefertigt sein. Metalle sind thermisch besonders stabil und lassen sich leicht spanend bearbeiten. Vor diesem Hintergrund kann die Begrenzungsnut sowohl spanend als auch durch Prägung im Träger erzeugt werden. Die Form der Begrenzungsnut kann problemlos durch Spanung oder Prägung erzeugt werden.
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Der Träger könnte aus einem Kunststoff gefertigt sein. Kunststoffe lassen sich spritzgießen, leicht verkleben und weisen ein geringes Gewicht auf.
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Der Träger könnte aus einem Elastomer gefertigt sein. Elastomere können relativ problemlos Toleranzen im Einbauraum ausgleichen.
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Der Träger könnte einen Radialträgerabschnitt aufweisen, an welchem die Anbindefläche ausgebildet ist, wobei die Dicke des Radialträgerabschnitts im Bereich 0,5 bis 3 mm liegt. Ein solcher Radialträgerabschnitt ist ausreichend stabil gegen Deformationen und bietet genügend Material, um in diesem eine ausreichend tiefe Begrenzungsnut auszubilden.
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Die Breite der Anbindefläche könnte in radialer Richtung mindestens 1 mm betragen. Durch eine solche Anbindefläche wird die Manschette ausreichend fixiert. Die Obergrenze der Breite der Anbindefläche wird durch Wellen- und Gehäusedurchmesser bestimmt.
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Das radial innere Ende eines Radialträgerabschnitts des Trägers könnte mindestens 0,5 mm von einer radial inneren Nutwand der Begrenzungsnut beabstandet sein. Hierdurch wird eine ausreichende Anschlagfläche für die Manschette bereit gestellt. Die Obergrenze des zuvor genannten Abstands wird durch Wellen- und Gehäusedurchmesser bestimmt.
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Eine Anordnung könnte einen Radialwellendichtring der hier beschriebenen Art und eine Welle umfassen, welche den Zentraldurchgang der Manschette durchgreift, wobei der Innendurchmesser des Trägers höchstens 1 mm größer ist als der Außendurchmesser der Welle. Hierdurch wird zwischen dem Träger und der Welle eine Art Labyrinthdichtung geschaffen. Diese hält von außen anstehende Kontaminationen zurück, ohne dass die Anpresskraft und Druckstabilität der Manschette beeinträchtigt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen
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1 eine teilweise Schnittansicht eines Radialwellendichtrings des Stands der Technik, bei welchem eine PTFE-Manschette zwischen zwei Trägern verklemmt ist,
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2 eine teilweise Schnittansicht eines Radialwellendichtrings, bei welchem eine PTFE-Manschette an nur einen Träger angeklebt ist, wobei konkrete Bemaßungen dargestellt sind,
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3 eine teilweise Schnittansicht eines Radialwellendichtrings, bei welchem eine PTFE-Manschette mit einer Drallstruktur an nur einen Träger angeklebt ist,
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4 eine teilweise Schnittansicht eines Radialwellendichtrings für geringe Toträume, wie sie in der Lebensmittelindustrie auftreten, wobei eine PTFE-Manschette an nur einen Träger angeklebt ist,
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5 eine teilweise Schnittansicht eines Radialwellendichtrings für sehr kleine Einbauräume, wobei eine PTFE-Manschette an nur einen Träger angeklebt ist, der nur einen Radialträgerabschnitt aufweist, und
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6 eine teilweise Schnittansicht dreier verschiedener Träger, in welchen unterschiedliche Begrenzungsnuten eingebracht sind.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt einen Radialwellendichtring 1 des Stands der Technik, umfassend einen Träger 2, an welchem eine Manschette 3 zur Ausbildung einer Dichtlippe 4 befestigt ist, wobei die Manschette 3 einen Zentraldurchgang 5 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Welle aufweist, wobei die Manschette 3 an einer Anbindefläche 6 des Trägers 2 anliegt. Es ist ein zweiter Träger 2a vorgesehen, welcher mit dem Träger 2 durch Bördeln verbunden ist. Zwischen dem Träger 2 und dem zweiten Träger 2a ist die Manschette 3 verklemmt.
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2 zeigt einen Radialwellendichtring 1', umfassend einen Träger 2', an welchem eine Manschette 3' zur Ausbildung einer Dichtlippe 4' befestigt ist, wobei die Manschette 3' einen Zentraldurchgang 5' zur Aufnahme einer Welle 9' aufweist, wobei die Manschette 3' an einer Anbindefläche 6' des Trägers 2' anliegt und wobei die Manschette 3' stoffschlüssig mit der Anbindefläche 6' verbunden ist. Die Manschette 3' bildet an ihrem dem Zentraldurchgang 5' zugewandten radial inneren Rand eine Dichtlippe 4' aus. An der Anbindefläche 6' ist eine Begrenzungsnut 7' ausgebildet. An die Anbindefläche 6' schließt sich eine Begrenzungsnut 7' an.
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Die Breite d der Begrenzungsnut 7' beträgt mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 0,5 mm. Die Tiefe a der Begrenzungsnut 7' liegt im Bereich 0,05 mm bis 2,7 mm. Die Dicke c der Manschette 3' liegt im Bereich 0,3 bis 2 mm. Der Träger 2' weist einen Radialträgerabschnitt 10' auf, an welchem die Anbindefläche 6' ausgebildet ist, wobei die Dicke b des Radialträgerabschnitts 10' im Bereich 0,5 bis 3 mm liegt. Die Breite e der Anbindefläche 6' beträgt in radialer Richtung mindestens 1 mm, vorzugsweise 1,5 mm. Das radial innere Ende 11' des Radialträgerabschnitts 10' des Trägers 2' ist mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 1 mm, von einer radial inneren Nutwand 12' der Begrenzungsnut 7' beabstandet.
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Da der Radialträgerabschnitt 10' orthogonal von einem Axialträgerabschnitt 14' abragt, weist der Radialwellendichtring 1' in axialer Richtung eine bestimmte Länge H auf.
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2 zeigt, wie die anderen Figuren auch, lediglich einen Teil des Radialwellendichtrings 1'. Dieser Teil ist auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Welle 9' identisch ausgebildet.
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Das Bezugszeichen W definiert den Außendurchmesser der Welle 9'. Das Bezugszeichen F definiert den äußeren Durchmesser des Trägers 1'. Das Bezugszeichen E definiert den doppelten Krümmungsradius der radial inneren Wand des Axialträgerabschnitts 14'. Das Bezugszeichen D definiert den doppelten Krümmungsradius der radial äußeren Nutwand der Begrenzungsnut 7'. Das Bezugszeichen B definiert den doppelten Krümmungsradius der radial inneren Nutwand 12' der Begrenzungsnut 7'. Das Bezugszeichen A definiert den Durchmesser des Zentraldurchgangs 5'. Das Bezugszeichen C definiert den doppelten Krümmungsradius des radial inneren Endes 11' des Radialträgerabschnitts 10', nämlich den Innendurchmesser des Trägers 2'.
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2 zeigt eine Anordnung, die einen Radialwellendichtring 1' und eine Welle 9' umfasst, welche den Zentraldurchgang 5' der Manschette 3' durchgreift, wobei der Innendurchmesser C des Trägers 2' höchstens 1 mm größer ist als der Außendurchmesser W der Welle 9'.
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3 zeigt einen weiteren Radialwellendichtring 1'', umfassend einen Träger 2'', an welchem eine Manschette 3'' zur Ausbildung einer Dichtlippe 4'' befestigt ist, wobei die Manschette 3'' einen Zentraldurchgang 5'' zur Aufnahme einer nicht gezeigten Welle aufweist, wobei die Manschette 3'' an einer Anbindefläche 6'' des Trägers 2'' anliegt und wobei die Manschette 3'' stoffschlüssig mit der Anbindefläche 6'' verbunden ist.
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An der Anbindefläche 6'' ist eine Begrenzungsnut 7'' ausgebildet. An die Anbindefläche 6'' schließt sich eine Begrenzungsnut 7'' an.
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Die Manschette 3'' weist eine Drallstruktur 8'' auf. Die Drallstruktur 8'' ist wellenförmig oder zick-zack-förmig derart in die Manschette 3'' eingebracht, dass diese an der Welle im Einbauzustand anliegt.
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4 zeigt einen weiteren Radialwellendichtring 1''', umfassend einen Träger 2''', an welchem eine Manschette 3''' zur Ausbildung einer Dichtlippe 4''' befestigt ist, wobei die Manschette 3''' einen Zentraldurchgang 5''' zur Aufnahme einer Welle 9''' aufweist, wobei die Manschette 3''' an einer Anbindefläche 6''' des Trägers 2''' anliegt und wobei die Manschette 3''' stoffschlüssig mit der Anbindefläche 6''' verbunden ist.
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An der Anbindefläche 6''' ist eine Begrenzungsnut 7''' ausgebildet. An die Anbindefläche 6''' schließt sich eine Begrenzungsnut 7''' an.
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Die Anbindefläche 6''' ist an einem Radialträgerabschnitt 10''' ausgebildet, welcher sich radial in Bezug zur Welle 9''' bzw. zum Zentraldurchgang 5''' erstreckt.
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4 zeigt eine Anordnung eines Radialwellendichtrings 1''', der in ein Gehäuse 13''' eingepresst ist.
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5 zeigt einen weiteren Radialwellendichtring 1'''', umfassend einen Träger 2'''', an welchem eine Manschette 3'''' zur Ausbildung einer Dichtlippe 4'''' befestigt ist, wobei die Manschette 3'''' einen Zentraldurchgang 5'''' zur Aufnahme einer Welle 9'''' aufweist, wobei die Manschette 3'''' an einer Anbindefläche 6'''' des Trägers 2'''' anliegt und wobei die Manschette 3'''' stoffschlüssig mit der Anbindefläche 6'''' verbunden ist.
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An der Anbindefläche 6'''' ist eine Begrenzungsnut 7'''' ausgebildet. An die Anbindefläche 6'''' schließt sich eine Begrenzungsnut 7'''' an.
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Die Anbindefläche 6'''' ist an einem Radialträgerabschnitt 10'''' ausgebildet, welcher sich radial in Bezug zur Welle 9'''' bzw. zum Zentraldurchgang 5'''' erstreckt.
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5 zeigt einen Radialwellendichtring 1'''', der nur einen Radialträgerabschnitt 10'''', jedoch keinen Axialträgerabschnitt aufweist. Ein Axialträgerabschnitt erstreckt sich üblicherweise orthogonal zum Radialträgerabschnitt 10'''' in Richtung der Rotationsachse der Welle 9''''. Durch den Verzicht auf den Axialträgerabschnitt oder eine sehr kurze Ausbildung eines solchen kann Bauraum in axialer Richtung eingespart werden.
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Die Manschetten 3', 3'', 3''', 3'''' der 2 bis 5 sind aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt.
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6 zeigt drei Träger 2 in Bezug zur Welle 9 mit unterschiedlichen Begrenzungsnuten 7. Der linke Träger 2 weist eine im Querschnitt halbkreisförmige Begrenzungsnut 7 auf. Der mittlere Träger 2 weist eine im Querschnitt dreieckige Begrenzungsnut 7 auf. Der rechte Träger 2 weist eine im Querschnitt rechteckförmige Begrenzungsnut 7 auf.
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Die in 6 beispielhaft gezeigten Formen der Begrenzungsnuten 7 können in den Radialwellendichtringen 1', 1'', 1''', 1'''' der 2 bis 5 ausgebildet sein, obwohl in diesen nur eine rechteckige Form dargestellt ist.
