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Die Erfindung betrifft eine Radialwellendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Abdichten eines drehenden Maschinenteiles mit einer solchen Radialwellendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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Bei bekannten Radialwellendichtungen liegt die Dichtlippe stets am drehenden Maschinenteil an und gewährleistet dadurch die Abdichtung. Aufgrund der Reibung zwischen der Dichtlippe und dem drehenden Maschinenteil treten hohe Reibungsverluste auf. Sie führen auch dazu, dass das Dichtelement einem entsprechenden Verschleiß unterliegt.
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Insbesondere wenn das drehende Maschinenteil eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ist, treten wegen des ständigen Kontaktes der Dichtlippe mit der Welle unter hohen Radialkräften hohe Reibungsverluste auf. Diese Verlustleistung erhöht die CO2-Emissionen von Kraftfahrzeugen.
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Es ist eine Einrichtung bekannt (
DE 2 248 274 A ), mit der elektrische Impulse in Abhängigkeit von der Drehzahl eines bezüglich des Bremsverhaltens zu überwachenden Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeuges ist ein konzentrisch zur Radachse angeordneter Ring verbunden, der mit einer konischen Außenfläche versehen ist. Der Ring wird teilweise von einem Kunststoffring mit einer konischen Innenfläche umgeben, der an einem fest mit der Bremsscheibe des Kraftfahrzeuges verbundenen hülsenförmigen Körper vorgesehen ist. Bei geringen Drehzahlen des Kraftfahrzeugrades schleift der Kunststoffring mit seiner konischen Innenfläche auf der konischen Außenfläche des Ringes. Bei höheren Drehzahlen sorgen an der Außenfläche des Kunststoffringes befindliche Fliehkraftgewichte dafür, dass die konische Innenfläche des Kunststoffringes von der konischen Außenfläche des Ringes abhebt.
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Bei einer hydraulischen Dichtung für umlaufende Wellen (DE S 406 63 M AZ) ist es bekannt, die Welle durch einen umlaufenden Flüssigkeitsring abzudichten, während bei Stillstand der Welle eine Schleifringdichtung zur Wirkung kommt. Die Schleifringdichtung hat einen elastischen Dichtungsring, der bei Stillstand der Welle mit seinem inneren Rand auf einer die abzudichtende Welle mit Spiel umgebenden Buchse dichtend aufsitzt. Beim Umlauf der Welle wird die Schleuderscheibe mitgenommen, wobei der Dichtungsring infolge der radialen Aufweitung durch Fliehkraft von der Buchse freikommt.
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Es ist eine Radialwellendichtung bekannt (
US 3 256 027 A ), bei der ein Dichtelement an einem drehfest mit der abzudichtenden Welle verbundenen Ring befestigt ist. Eine Dichtlippe des Dichtelementes wird mittels einer Ringfeder gegen eine drehfeste Dichtfläche radial angedrückt. Wird die Welle drehbar angetrieben, wird das Dichtelement entsprechend mitgedreht. Infolge der Zentrifugalkraft hebt die Dichtlippe von der Dichtfläche ab, wobei die Ringfeder entsprechend aufgeweitet wird.
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Es ist schließlich eine Packungsdichtung bekannt (
GB 182 441 A ), bei der ein Dichtring mittels eines Druckringes axial gegen eine Labyrinthdichtung gedrückt wird. Der Druckring ist über ein Gestänge mit zwei einander gegenüberliegenden Fliehgewichten verbunden. Dreht die abzudichtende Welle, werden die Fliehgewichte infolge Zentrifugalkraft nach außen bewegt, wobei über das Gestänge der Druckring vom Dichtring zurückgezogen wird. Sobald die Welle stillsteht, kehren die Fliehgewichte in ihre Ausgangslage zurück, wobei über das Gestänge der Druckring wieder axial gegen den Dichtring gedrückt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Radialwellendichtung und das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, dass die Reibungsverluste gering gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Radialwellendichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 15 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Radialwellendichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit den Fliehkraftelementen versehen ist. Sie bilden eine Fliehkraftmechanik, die dafür sorgt, dass die Fliehkraftelemente dann, wenn sie ihre radial innere Stellung einnehmen, die Dichtlippe gegen das ruhende Maschinenteil drücken, so dass bei ruhendem Maschinenteil eine sichere Abdichtung gewährleistet ist. Dreht das Maschinenteil, dann werden die Fliehkraftelemente über den drehfest mit dem Maschinenteil verbundenen Träger unter Fliehkraft nach außen verstellt, so dass die Belastung der Dichtlippe entsprechend verringert wird. Die Fliehkraftelemente können so ausgebildet sein, dass die Dichtlippe ab zumindest mit Leerlaufdrehzahl drehendem Maschinenteil entweder nur noch mit sehr geringer Kraft am Maschinenteil anliegt oder von ihr sogar abhebt, so dass keine Berührung zwischen der Dichtlippe und dem drehenden Maschinenteil stattfindet. Dadurch wird die Verlustleistung durch Reibungsverluste minimiert. Dies hat auch zur Folge, dass bei einem Kraftfahrzeug die CO2-Emissionen wegen der geringeren Verlustleistung verringert werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Dichtlippe nur einer sehr geringen Reibungsbeanspruchung unterliegt, so dass die Radialwellendichtung eine lange Einsatzdauer gewährleistet.
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Vorteilhaft sind die Fliehkraftelemente ringförmig ausgebildet und so angeordnet, dass sie die Dichtlippe über den gesamten Umfang umgeben. Dadurch ist sichergestellt, dass die Dichtlippe über den gesamten Umfang gleichmäßig an das drehende Maschinenteil angedrückt oder von den Fliehkraftelementen zumindest teilweise entlastet wird.
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Um eine zuverlässige Verstellung der Fliehkraftelemente unter der Fliehkraftwirkung zu erreichen, sind vorteilhaft der Träger oder die Fliehkraftelemente mit jeweils mindestens einem radial verlaufenden Schlitz versehen, in den jeweils ein Stift der Fliehkraftelemente oder des Trägers eingreift. Die Stifte gewährleisten die Drehmomentmitnahme der Fliehkraftelemente, wenn das Maschinenteil mit dem drehfest auf ihm sitzenden Träger gedreht wird. In den radial verlaufenden Schlitzen kann sich der Stift und damit das jeweilige Fliehkraftelement zuverlässig in Radialrichtung bewegen.
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Die Fliehkraftelemente sind bei einer bevorzugten Ausführungsform durch wenigstens eine Ringfeder radial nach innen belastet. Die Ringfeder umgibt die Fliehkraftelemente.
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Es besteht auch die Möglichkeit, jedes Fliehkraftelement gesondert radial nach innen zu belasten.
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Damit die Fliehkraftelemente zuverlässig in Radialrichtung verstellt werden können, sind sie durch wenigstens ein Sicherungsteil axial gesichert. Die Fliehkraftelemente können somit nicht axial relativ zum drehenden Maschinenteil verstellt werden.
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Bevorzugt sind die Fliehkraftelemente zwischen dem Träger und dem Sicherungsteil axial gesichert angeordnet. Auf diese Weise ist in beiden Axialrichtungen gewährleistet, dass sich die Fliehkraftelemente nicht unbeabsichtigt axial verschieben.
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Bei einer konstruktiv einfachen Ausbildung ist das Sicherungsteil ein Sicherungsring, der koaxial zur Achse der Radialwellendichtung liegt.
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Zu einer einfachen konstruktiven Ausbildung trägt bei, wenn auch der Träger ein koaxial zur Achse der Radialwellendichtung liegender Ring ist.
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Vorteilhaft weist der Träger Z-förmigen Querschnitt auf. Aufgrund dieser Querschnittsgestaltung hat der Träger einen radial inneren und einen radial äußeren Ring.
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Mit dem radial inneren Ring lässt sich der Träger sehr einfach drehfest auf dem Maschinenteil befestigen. Mit dem radial äußeren Ring ist es möglich, das Sicherungsteil für die Fliehkraftelemente außenseitig zu umgeben und so zu schützen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Träger Teil eines Geberrades ist. Eine solche Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das drehende Maschinenteil Bestandteil eines Verbrennungsmotors mit Start-Stopp-Automatik ist. Das Geberrad ist in diesem Falle Bestandteil eines Drehgebers, mit dem die Drehzahl sowie die Drehposition des Maschinenteiles zuverlässig erfasst werden kann. Wenn das Maschinenteil aus dem Stillstand wieder gedreht werden soll, weiß die Motorsteuerung aufgrund der Signale des Geberrades, welche Position das stillstehende Maschinenteil einnimmt.
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Bei einer konstruktiv einfachen Ausbildung ragt der Träger axial aus einem Gehäuse der Radialwellendichtung. Dieses Gehäuse wird vorteilhaft dazu herangezogen, das Dichtelement innerhalb der Radialwellendichtung zu befestigen.
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Wenn das Sicherungsteil für die Fliehkraftelemente vom Träger umgeben ist, kann das Sicherungsteil besser beispielsweise vor Verschmutzung oder vor Ablagerungen von im abzudichtenden Medium enthaltenen Schmutzteilchen geschützt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn das Dichtelement eine Dichtscheibe ist. Dann wird die Dichtlippe durch den radial inneren, elastisch gebogenen Teil der Dichtscheibe gebildet.
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Vorteilhaft besteht die Dichtscheibe aus PTFE.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dichtlippe durch die Fliehkraftelemente gegen das Maschinenteil gedrückt, wenn dieses still steht, also nicht dreht. Die Fliehkraftelemente werden spätestens bei einer Leerlaufdrehzahl des Maschinenteiles infolge der Fliehkraft radial nach außen so weit verstellt, dass die Dichtlippe mit zumindest verringerter Kraft am drehenden Maschinenteil anliegt. Die Fliehkraftelemente und die auf sie radial wirkende Federkraft können so ausgelegt werden, dass die Dichtlippe mit nur einer minimalen Auflagekraft am drehenden Maschinenteil anliegt. Beispielhaft können die Radialkräfte <5N sein.
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Die Dichtlippe kann ohne Überdeckung zur Welle hergestellt sein. Dann wird die Auflagekraft der Dichtlippe auf die Welle durch die Masse der Fliehkraftelemente und die auf sie wirkende Radialkraft, vorzugsweise durch die Ringfeder, bestimmt.
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Die Dichtlippe kann auch mit einer sehr geringen Überdeckung zur Welle hergestellt sein. Dann liegt die Dichtlippe unter geringer eigener Radialkraft auf der Welle auf. Die Auflagekraft wird in diesem Fall durch die Fliehkraftsegmente, durch die auf sie wirkende Radialkraft, vorzugsweise durch die Ringfeder, und die durch die elastische Verformung der Dichtlippe erzeugte eigene Radialkraft bestimmt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Dichtlippe zumindest ab mit Leerlaufdrehzahl drehendem Maschinenteil unter Bildung eines geringen Spaltes Abstand vom Maschinenteil hat. Dann findet bei drehendem Maschinenteil überhaupt keine Berührung zwischen der Dichtlippe und dem Maschinenteil statt. Der Spalt ist maximal so breit, dass eine zuverlässige Rückförderung des Mediums gewährleistet ist, das unter die Dichtlippe gelangt. Dies wird durch Rückförderelemente in der Dichtlippe bewirkt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fliehkraftelemente bereits dann unter Fliehkrafteinwirkung radial nach außen verstellt werden, wenn die Drehzahl des Maschinenteiles etwa 50% der Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Die Verlustleistung kann auf diese Weise minimiert werden.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
- 1 in Vorderansicht eine erfindungsgemäße Radialwellendichtung ,
- 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Radialwellendichtung gemäß 1,
- 3 die Radialwellendichtung gemäß 1 in perspektivischer Darstellung,
- 4 einen Schnitt längs der Linie C-C in 1 bei stillstehender Welle,
- 5 den Ausschnitt D in 4 in vergrößerter Darstellung,
- 6 einen Schnitt längs der Linie E-E in 1 bei stillstehender Welle,
- 7 bis 12 in Darstellungen entsprechend den 1 bis 6 die erfindungsgemäße Radialwellendichtung bei drehender Welle.
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Die im Folgenden beschriebene Radialwellendichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ihre Dichtlippe bei Stillstand der abzudichtenden Welle mit voller Radialkraft auf ihr aufliegt und abdichtet. Sobald die Welle drehbar angetrieben wird, hebt die Dichtlippe von der drehenden Welle ab oder liegt nur noch mit geringer Radialkraft auf ihr. Auf diese Weise wird die Verlustleistung durch Reibungsverluste minimiert. Dies führt auch dazu, dass die Dichtlippe nur einem geringen Verschleiß unterliegt und die Radialwellendichtung eine lange Lebensdauer hat.
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Die Radialwellendichtung hat ein ringförmiges Gehäuse 1, das L-förmigen Querschnitt hat (5). Es hat einen zylindrischen Mantel 2, an den ein radial nach innen gerichteter Flansch 3 anschließt. An seiner Innenseite ist eine Dichtscheibe 4 mit einem ringförmigen Befestigungsteil 5 befestigt. Die Dichtscheibe 4 ist vorteilhaft eine PTFE-Scheibe, die in bekannter Weise am Radialflansch 3 des Gehäuses 1 befestigt wird. Der radial innere Bereich der Dichtscheibe 4 wird in der Einbaulage elastisch gebogen und bildet eine Dichtlippe 6, die dichtend auf der abzudichtenden Welle 7 als Maschinenteil aufliegt, wenn diese nicht oder mit einer nur geringen Drehzahl dreht.
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Auf der Welle 7 sitzt drehfest ein Trägerring 8, der Z-förmigen Querschnitt aufweist und koaxial zur Achse der Radialwellendichtung verläuft. Der Trägerring 8 hat einen radial inneren Ring 9, der auf dem Mantel der Welle 7 befestigt ist. An das eine axiale Ende des Ringes 9 schließt ein radial nach außen sich erstreckender Ringscheibenteil 10 an, der den inneren Ring 9 mit einem radial äußeren Ring 11 verbindet. Vom Ringscheibenteil 10 aus erstrecken sich die beiden Ringe 9 und 11 in entgegengesetzten axialen Richtungen. Der radial äußere Ring 11 ist gegen den Radialflansch des Gehäuses 1 gerichtet und hat radialen Abstand von der Innenwand des Gehäusemantels 2.
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Der radial äußere zylindrische Ring 11 des Trägerringes 8 umgibt einen Sicherungsring 12, mit dem Fliehkraftelemente 13 axial gesichert werden und der koaxial zur Achse der Radialwellendichtung verläuft. Die Fliehkraftelemente 13 haben rechteckigen Querschnitt und sind teilringförmig ausgebildet. Die Teilringform ergibt sich aus 1, in der die Segmente 13 durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Die Segmente 13 liegen mit ihren beiden ebenen Seitenflächen 14, 15 (5) an den einander zugewandten Innenseiten des Sicherungsringes 12 und des Trägerringes 8 flächig an.
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Die Fliehkraftsegmente 13 bestehen bevorzugt aus Werkstoffen mit höherer Dichte, wie aus metallischen Werkstoffen oder aus Kunststoffen mit Füllstoffen höherer Dichte, z.B. Metallpulver. Die angegebenen Materialien sind nicht beschränkend zu verstehen.
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Der im Querschnitt L-förmig ausgebildete Sicherungsring 12 liegt mit einem zylindrischen Ringteil 16 an der Innenseite des zylindrischen Ringes 11 des Trägerringes 8 an. Die Stirnseite des Ringteils 16 liegt außerdem am Ringscheibenteil 10 des Trägerringes 8 an. An den Ringteil 16 des Sicherungsringes 12 schließt ein radial nach innen sich erstreckender Flansch 17 an, der parallel zum Ringscheibenteil 10 des Trägerringes 8 verläuft und etwa in Höhe des radial inneren Ringes 9 des Trägerringes 8 endet. Die Fliehkraftelemente 13 liegen an der Innenseite des Flansches 17 des Sicherungsringes 12 sowie an der Innenseite des Ringscheibenteiles 10 des Trägerringes 8 an.
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Die Fliehkraftelemente 13 sind in halber Umfangslänge mit einem Stift 18 versehen, der senkrecht über die Seitenfläche 15 der Fliehkraftelemente 13 vorsteht und durch einen Schlitz 19 im Trägerring 8 nach außen ragt. Die Schlitze 19 erstrecken sich in Radialrichtung des Ringscheibenteiles 10 des Trägerringes 8 und erstrecken sich bis zum radial inneren Ring 9 des Trägerringes 8. Die umfangsseitige Breite der Schlitze 19 entspricht der Dicke bzw. dem Durchmesser der Stifte 18. Dadurch werden die Fliehkraftelemente 13 gegen Verschieben in Umfangsrichtung gesichert. Sie können nur in Radialrichtung relativ zum Trägerring 8 bzw. zum Sicherungsring 12 begrenzt verschoben werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Radialwellendichtung mit sechs ringförmigen Fliehkraftelementen 13 versehen, die jeweils in halber Umfangslänge den Stift 18 aufweisen. Je nach Länge der Fliehkraftelemente 13 können diese auch beispielsweise zwei mit Abstand voneinander liegende Stifte aufweisen, die in entsprechende Schlitze 19 des Trägerringes 8 eingreifen.
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Die Stifte 18 können auch mit dem Trägerring 8 verbunden und die Schlitze 19 in den Fliehkraftelementen 13 vorgesehen sein.
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Der Trägerring 8 ist beispielhaft als Geberrad ausgebildet, das Teil eines Drehgebers ist, mit dem die Drehlage bzw. -position der Welle 7 bestimmt werden kann. Bei einer solchen Ausbildung befindet sich der Trägerring 8 auf der Luftseite der Radialwellendichtung. Die Dichtlippe 6 erstreckt sich vom Radialflansch 3 des Gehäuses 1 aus in Richtung auf die Luftseite. Sie befindet sich in 5 rechts vom Trägerring 8.
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Der Trägerring 8 kann auch ohne Drehgeberfunktion ausgebildet sein. In diesem Fall ist der in 5 rechts vom Trägerring 8 befindliche Bereich die Mediumseite. Dann wird die Fliehkraftmechanik durch das Medium geschmiert. Die Dichtscheibe ist in diesem Fall in Richtung auf die Mediumseite abgebogen, so dass sich dann die Fliehkraftmechanik auf der Mediumseite befindet.
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Die Fliehkraftelemente 13 sind radial nach innen kraftbelastet, so dass sie bei Stillstand der Welle 7 ihre in den 1 bis 6 dargestellte radial innere Lage einnehmen.
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Vorteilhaft erfolgt die Kraftbeaufschlagung durch eine Ringfeder 20, die in Nuten 21 der Fliehkraftelemente 13 eingesetzt ist. Die Nuten 21 sind im Ausführungsbeispiel in der dem Flansch 17 des Sicherungsringes 12 zugewandten Seitenfläche 14 der Fliehkraftelemente 13 vorgesehen. Die Nuten 21 können grundsätzlich auch in der gegenüberliegenden Seitenfläche 15 der Fliehkraftelemente 13 vorgesehen sein. Die Ringfeder 20 erstreckt sich über den Umfang sämtlicher Fliehkraftelemente 13 und belastet diese radial nach innen.
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Die Ringfeder 20 wird durch den Sicherungsring 12 gegen Herausfallen aus den Nuten 21 gesichert. Die Nuten 21 sind so tief, dass die Ringfeder 20 nicht aus den Nuten 21 ragt.
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Die Nuten 21 und damit die Ringfeder 20 sind so vorgesehen, dass sie die Stifte 18 mit radialem Abstand umgeben. Die Stifte 18 selbst liegen auf einem gedachten Kreis um die Achse der Radialwellendichtung und erstrecken sich jeweils axial. Die Stifte 18 sind in geeigneter Weise in den Fliehkraftelementen 13 befestigt.
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Der Trägerring 8 und der Sicherungsring 12 sind so zusammengesetzt, dass die Stirnseite 22 des radial äußeren Ringes 11 des Trägerringes 8 sowie die dem Gehäuseflansch zugewandte Außenseite des Flansches 17 des Sicherungsringes 12 in einer gemeinsamen Radialebene der Radialwellendichtung liegen. Da der Ringteil 16 des Sicherungsringes 12 an der Innenwand des äußeren Ringes 11 des Trägerringes 8 anliegt, wird am Übergang vom Ring 11 zum Ringteil 16 kein Spalt gebildet, in dem sich Schmutzteilchen und dergleichen festsetzen könnten.
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Der Flansch 17 des Sicherungsringes 12 hat ausreichenden Abstand vom Befestigungsteil 5 der Dichtscheibe 4, so dass deren Funktion nicht beeinträchtigt ist. Der Trägerring 8 ragt mit seinem äußeren Ring 11 teilweise aus dem Gehäuse 1. Vorteilhaft liegt der Ringscheibenteil 10 des Trägerringes 8 vollständig außerhalb des Gehäuses 1.
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Die Fliehkraftelemente 13 sind so angeordnet, dass sie in ihrer radial inneren Lage (1 bis 6) auf dem freien Ende der Dichtlippe 6 aufliegen und diese gegen den Mantel der Welle 7 radial belasten.
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An der inneren Mantelfläche 24 der Fliehkraftelemente 13 ist wenigstens eine Vertiefung 25 vorgesehen, die ein Schmiermedium aufnimmt. Die Vertiefung 25 kann sich über die gesamte Umfangslänge des jeweiligen Fliehkraftelementes 13 oder auch nur über einen Teil dieser Umfangslänge erstrecken. Im Ausführungsbeispiel ist jedes Fliehkraftelement 13 mit drei Vertiefungen 25 versehen, die jeweils Schmiermittel enthalten. Es dient dazu, die Reibung zwischen dem jeweiligen Fliehkraftelement 13 und der Dichtlippe 6 minimal zu halten, wenn die Welle 7 ausgehend von der Stillstandsposition gedreht wird.
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Der Radialflansch 17 des Sicherungsringes 12 hat ausreichenden radialen Abstand von der Dichtscheibe 4 bzw. ihrer Dichtlippe 6, so dass die Dichtfunktion durch den Sicherungsring 12 nicht beeinträchtigt wird.
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In den 1 bis 6 ist die Position der Fliehkraftelemente 13 dargestellt, wenn die Welle 7 nicht dreht. Dann sind die Fliehkraftelemente 13 durch die Ringfeder 20 radial nach innen belastet, so dass sie die Dichtlippe 6 gegen den Mantel der Welle 7 radial drücken, so dass bei Stillstand der Welle 7 eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist. Dadurch wird eine Stillstandsleckage bei stehender Welle 7 vermieden. Die Stifte 18 sind so an den Fliehkraftelementen 13 vorgesehen, dass sie in dieser Stellung der Fliehkraftelemente 13 noch Abstand vom radial inneren Ring 9 des Trägerringes 8 haben.
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Wenn die Welle 7 drehbar angetrieben wird, wird der drehfest auf ihr sitzende Trägerring 8 mitgenommen. Über die Stifte 18, welche die Schlitze 19 im Trägerring 8 durchsetzen, werden auch die Fliehkraftelemente 13 in Drehrichtung mitgenommen. Durch die auf die Fliehkraftelemente wirkende Fliehkraft werden diese gegen die Kraft der Ringfeder 20 nach außen bewegt (7 bis 12), so dass sich die Dichtlippe 6 entspannen kann und ebenfalls von der Welle 7 abhebt. Der maximale Verschiebeweg der Fliehkraftelemente 13 wird dadurch bestimmt, dass sie am radial äußeren Ringteil 16 des Sicherungsringes 12 oder die Stifte 18 am radial außen liegenden Schlitz 19 im Trägerring 8 zur Anlage kommen. Vorteilhaft ist es, wenn der radiale Verschiebeweg der Fliehkraftelemente 13 dadurch begrenzt wird, dass sie am Ringteil 16 des Sicherungsringes 12 zur Anlage kommen. Die Stifte 18 werden dadurch geschont.
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Da der Radialflansch 17 des Sicherungsringes 12 ausreichenden Radialabstand von der Dichtscheibe 4 sowie ihrer Dichtlippe 6 hat, kann die Dichtlippe 6 zuverlässig von der Welle 7 abheben.
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Die Ringfeder 20 ist so ausgebildet, dass ihre auf die Fliehkraftelemente 13 wirkende Radialkraft geringer ist als die beim Drehen der Welle 7 auftretende und auf die Fliehkraftelemente 13 wirkende Fliehkraft. Die Vorspannung der Ringfeder 20 sowie die Masse der Fliehkraftelemente 13 lassen sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Gestaltung der Radialwellendichtung so aufeinander abstimmen, dass die Fliehkraftelemente 13 radial nach außen verschoben werden.
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Vorteilhaft ist die Radialwellendichtung so ausgebildet, dass die Fliehkraftelemente 13 bereits bei Erreichen von etwa 50% der Leerlaufdrehzahl der Welle durch die Fliehkräfte radial nach außen verschoben werden und die Dichtlippe 6 bei dieser Drehzahl von der Welle 7 abheben kann. Die Verlustleistung durch Reibung wird dadurch auf ein Minimum begrenzt. Bei einem Kraftfahrzeug führt dies zu einer beträchtlichen Verringerung des CO2-Ausstoßes. Auch kann der Verschleiß der Dichtlippe minimiert werden, weil sie nur dann in Kontakt mit der Welle 7 ist, wenn diese sich im Stillstand befindet oder eine Drehzahl hat, die kleiner als etwa 50% der Leerlaufdrehzahl dieser Welle 7 ist. Die Dichtlippe 6 liegt nur bei Stillstand oder bei dieser geringen Drehzahl an der Welle 7 an und verhindert zuverlässig eine Stillstandsleckage.
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Die Dichtlippe 6 kann an ihrer der Welle 7 zugewandten Unterseite mit einer (nicht dargestellten) Rückförderstruktur versehen sein, mit der die dynamische Dichtheit realisiert werden kann, insbesondere auch dann, wenn die Dichtlippe 6 von der Welle 7 abgehoben ist.
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Damit die Dichtlippe 6 bei der entsprechenden Drehzahl der Welle 7 abheben kann, ist die Dichtlippe 6 vorteilhaft ohne Überdeckung zur Welle 7 ausgelegt. Es wird ein definierter Spalt 26 (11) zur Welle 7 zugelassen. Damit trotz dieses Spaltes 26 zwischen der Dichtlippe 6 und der Welle 7 eine dynamische Abdichtung erreicht wird, ist die Dichtlippe 6 so ausgebildet, dass sie sich über einen größeren axialen Bereich koaxial zum Mantel der Welle 7 erstreckt und an ihrer der Welle 7 zugewandten Unterseite die Rückförderstruktur, beispielsweise eine Drallspirale, aufweist. Durch eine solche Ausbildung ist eine einwandfreie dynamische Abdichtung trotz abgehobener Dichtlippe 6 gewährleistet. Die Breite des Spaltes 26 ist nur so groß, dass die Rückförderstruktur zur Rückförderung des unter die Dichtlippe 6 gelangenden Mediums wirksam sein kann. In der Praxis beträgt die maximale Spaltbreite etwa 0,1 mm.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform muss die Radialwellendichtung selbst nicht in Rotation versetzt werden. Der Abhebezeitpunkt der Dichtlippe 6 von der Welle 7 lässt sich einfach über die Auslegung der Ringfeder 20 und der Masse der Fliehkraftelemente 13 einstellen. Diese Fliehkraftmechanik ist wenig temperaturanfällig, so dass sie auch bei tiefen Temperaturen eingesetzt werden kann. Mit der Ringfeder 20 lässt sich der Anpressdruck der Dichtlippe 6 auf den jeweiligen Einsatzfall der Radialwellendichtung optimal abstimmen.
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Die beschriebene Fliehkraftmechanik macht es möglich, auch stark reibungsreduzierte PTFE-Dichtscheiben einzusetzen, die bislang nur aufgrund schlechter Luftleckagewerte keine Verwendung gefunden haben.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Fliehkraftmechanik mit dem Trägerring 8, den Fliehkraftsegmenten 13 und dem Sicherungsring 12 auf der Atmosphären- bzw. Luftseite der Radialwellendichtung.
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Die Radialwellendichtung kann auch für Verbrennungsmotoren mit einer Start-Stopp-Automatik eingesetzt werden. Bei solchen Verbrennungsmotoren wird bei Stillstand des Fahrzeuges der Motor abgeschaltet, so dass die Welle 7 stillsteht. Durch die Fliehkraftelemente 13 wird die Dichtlippe 6 gegen die Welle 7 in der beschriebenen Weise gedrückt, so dass eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist. Bei der beschriebenen vorteilhaften Ausbildung erfolgt die Anlage der Dichtlippe 6 an der Welle 7 bereits dann, wenn die Drehzahl der Welle 7 etwa unterhalb von 50% der Leerlaufdrehzahl liegt. Da bei der beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform der Trägerring 8 mit dem Geberrad versehen ist, lässt sich bei einer Start-Stopp-Automatik die Drehposition sowie die Drehrichtung der Welle 7 einwandfrei ermitteln.
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Bei der beschriebenen vorteilhaften Ausbildung der Radialwellendichtung hebt die Dichtlippe 6 bei entsprechender Drehzahl der Welle 7 ab, so dass sie keinen Kontakt mehr mit ihr hat. Die Radialwellendichtung kann aber auch so ausgelegt werden, dass die Dichtlippe 6 nicht von der Welle 7 abhebt, sondern nur noch unter einer sehr geringen Kraft an ihr anliegt. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, dass die Ringfeder 20 so ausgelegt wird, dass die Fliehkraftsegmente 13 nur so weit abheben, dass die Dichtlippe 6 mit nur minimaler Kraft am Mantel der Welle 7 anliegt. Hierbei kann die minimale Auflagekraft beispielsweise kleiner als 5N betragen. Aufgrund dieser sehr geringen Radialkräfte bleibt der Vorteil der Reibungsreduzierung erhalten.
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Die Dichtlippe 6 kann bei entsprechender Drehzahl und abgehobenen Fliehkraftelementen 13 aber beispielsweise auch mit sehr geringer eigener Radialkraft auf der Welle 7 aufliegen. In diesem Fall wird die Dichtlippe 6 mit sehr geringer Überdeckung gefertigt.
