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Die Erfindung betrifft eine Radialwellendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Solche Radialwellendichtungen in Form von Radialwellendichtringen finden zur Abdichtung drehender Wellen im Fahrzeug- und Getriebebau sowie in der allgemeinen Industrie Anwendung. Die Radialwellendichtungen haben wenigstens eine Dichtlippe, die am drehenden Maschinenteil dichtend anliegt. Um eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten, liegt die Dichtlippe unter einer entsprechenden Radialkraft am drehenden Maschinenteil an. Diese Radialkraft kann beispielsweise durch eine Ringfeder erzeugt werden, welche die Dichtlippe umgibt und diese gegen den drehenden Maschinenteil radial belastet. Das Dichtelement kann aber auch so ausgebildet sein, dass die Dichtlippe unter einer entsprechenden elastischen Verformung auf dem drehenden Maschinenteil aufliegt. In diesem Falle wird die zur Abdichtung vorgesehene Radialkraft durch die durch die elastische Verformung entstehende Rückstellkraft erzeugt.
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Damit eine sichere Abdichtung erreicht wird, ist eine entsprechend große Radialkraft erforderlich. Sie hat allerdings zur Folge, dass die Reibung der Dichtlippe am drehenden Maschinenteil entsprechend hoch ist. Die Einsatzdauer der Dichtlippe ist darum beschränkt.
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Es ist eine Radialwellendichtung bekannt (
DE 24 27 537 A1 ), bei der das Dichtelement in Form einer Dichtlippe axial von einem radial nach außen gerichteten Flansch einer drehfest auf der abzudichtenden Welle befestigten Wellenhülse absteht. Mittels einer Ringfeder wird das Dichtelement radial gegen die abzudichtende Fläche gedrückt.
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Bei einer anderen bekannten Wellendichtung (
DE 2 031 878 A ) ist das Dichtelement ebenfalls an einem radial nach außen gerichteten Flansch einer auf einer abzudichtenden Welle befestigten Wellenhülse befestigt und erstreckt sich vom Flansch aus axial. Nahe dem freien Ende sind in das Dichtelement kugelförmige Einsätze eingebettet, die in Umfangsrichtung des Dichtelementes mit Abstand hintereinander angeordnet sind und die Masse erhöhen.
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Schließlich ist eine Wälzlagerdichtung bekannt (
DE 196 00 125 A1 ), die mit einem Dichtelement versehen ist, das axial von einem radial nach außen verlaufenden Flansch eines auf einem Wälzlagerinnenring befestigten Ringes absteht. Eine das Dichtelement umgebende Ringfeder belastet das Dichtelement in Richtung auf die abzudichtende Fläche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Radialwellendichtung so auszubilden, dass die Reibung und damit die Verlustleistung des Dichtsystems sowie der Verschleiß der Radialwellendichtung ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion verringert wird.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Radialwellendichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Radialwellendichtung dreht das Dichtelement zusammen mit dem drehenden Maschinenteil. Dadurch ist es möglich, die Radialwellendichtung so auszubilden, dass die Radialkraft mit zunehmender Drehzahl des Maschinenteiles abnimmt. Da das Dichtelement dreht, wirken auf das Dichtelement Zentrifugalkräfte, welche das Dichtelement radial nach außen belasten. Dies hat zur Folge, dass die Radialkraft, mit der die Dichtlippe am drehenden Maschinenteil anliegt, mit zunehmender Drehzahl verringert wird. Die wirkende Zentrifugalkraft kann hierbei so hoch sein, dass die Dichtlippe vollständig vom drehenden Maschinenteil abhebt. Um diesen Abhebeeffekt zu begünstigen, ist es vorteilhaft, wenn die Dichtlippe, vorzugsweise das gesamte Dichtelement, aus einem solchen elastischen Material besteht, dass die Dichtlippe bzw. das Dichtelement aufgrund der Zentrifugalkräfte bei entsprechenden Drehzahlen des drehenden Maschinenteiles radial elastisch aufgeweitet werden kann. Nimmt die Drehzahl des Maschinenteiles ab, zieht sich die Dichtlippe bzw. das Dichtelement wieder entsprechend radial zusammen, so dass die Radialkraft dementsprechend erhöht wird. Das Dichtelement ist mit wenigstens einem Abstützteil versehen, mit dem das Dichtelement an einer Halterung abgestützt ist. Der Abstützteil ist so ausgebildet, dass die Dichtlippe bei ruhendem Maschinenteil mit ausreichender Radialkraft an der Dichtfläche anliegt und eine einwandfreie Abdichtung sicherstellt. Die Halterung ist mit mindestens einer Durchlassöffnung versehen, durch die wenigstens ein radial verlaufender Steg des Dichtelementes ragt. Die Durchlassöffnung ist hierbei so gestaltet, dass der Steg des Dichtelementes mit ausreichendem axialen Spiel durch die Durchlassöffnung verläuft. Dieses axiale Spiel ist bevorzugt so groß, dass der Ausgleich der axialen Bewegungen des drehenden Maschinenteiles möglich ist. Der Abstützteil liegt unter elastischer Verformung an der Halterung an. Der Steg ist mit den über seinen Umfang verteilt angeordneten Massekörpern versehen, die in dem von der Halterung umschlossenen Aufnahmeraum liegen. Mit den Massekörpern kann festgelegt werden, bei welcher Drehzahl die Dichtlippe von der Dichtfläche abhebt.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wird die Reibung und der Verschleiß des Dichtelementes und damit der gesamten Radialwellendichtung sehr gering gehalten. Die erfindungsgemäße Radialwellendichtung zeichnet sich darum durch eine sehr lange Einsatzdauer und geringe Verlustleistung aus.
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Vorteilhaft ist das Dichtelement segmentiert, vorteilhaft mit wenigstens zwei Segmenten als Massekörper versehen. Dadurch lässt sich sehr einfach das Dichtelement auf den geplanten Einsatzfall abstimmen. Durch die Segmente kann die Abhebedrehzahl sehr einfach festgelegt werden, bei der die Dichtlippe vollständig von der Dichtfläche abhebt.
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Die Halterung ist bevorzugt fest mit einem Gehäuseteil verbunden, das drehfest und axial fest auf dem drehenden Maschinenteil befestigt ist. Wenn darum das Maschinenteil dreht, wird die Halterung über das Gehäuseteil drehbar mitgenommen.
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Das Gehäuseteil hat vorteilhaft im Halbschnitt U-förmigen Querschnitt. Mit einem radial inneren zylindrischen Mantel ist das Gehäuseteil auf dem drehenden Maschinenteil befestigt. Die Befestigung kann über einen Presssitz erfolgen. Es ist aber auch möglich, zwischen dem zylindrischen Mantel und dem drehenden Maschinenteil eine elastisch verformbare Dichtung vorzusehen, die in geeigneter Weise mit dem zylindrischen Mantel des Gehäuseteiles verbunden und in der Einbaulage der Radialwellendichtung elastisch verformt ist. Dadurch wird eine zuverlässige Abdichtung längs des drehenden Maschinenteiles erreicht.
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Das Gehäuse umgibt bei einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem radial äußeren zylindrischen Mantel die Halterung. Dadurch ist die Halterung durch das Gehäuseteil geschützt.
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Die Radialwellendichtung weist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein zweites Gehäuseteil auf, mit dem die Radialwellendichtung in einem Einbauraum des drehfesten Maschinenteiles gehalten wird. Das zweite Gehäuseteil ist dementsprechend drehfest vorgesehen, gegenüber dem das erste Gehäuseteil dreht, wenn auch das Maschinenteil drehbar angetrieben wird.
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Vorteilhaft weist auch das zweite Gehäuseteil im Halbschnitt einen U-förmigen Querschnitt auf.
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Hierbei dient ein radial äußerer zylindrischer Mantel des zweiten Gehäuseteiles dazu, die Radialwellendichtung an der Innenwand des Einbauraumes zu befestigen. Diese Befestigung kann durch einen Presssitz des zylindrischen Mantels an der Innenwand des Einbauraumes erfolgen. Auch ist es möglich, zwischen dem äußeren zylindrischen Mantel des Gehäuseteiles und der Innenwand des Einbauraumes eine elastomere Dichtung vorzusehen. Sie kann sich vorteilhaft über die gesamte axiale Breite des zylindrischen Mantels erstrecken. Es ist aber auch möglich, dass sich die elastomere Dichtung nur über einen Teil der axialen Breite dieses Mantels erstreckt. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn der äußere Mantel eine Abkröpfung aufweist, so dass er einen Mantelabschnitt mit größerem und einen Mantelabschnitt mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Die elastomere Dichtung wird in diesem Falle auf dem Mantelabschnitt mit dem kleineren Durchmesser aufgebracht. In der Einbaulage liegt der Mantelabschnitt mit dem größeren Durchmesser mit Presssitz an der Innenwand des Einbauraumes an, während die elastomere Dichtung die statische Abdichtung gewährleistet.
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In der Einbaulage umgibt der radial äußere zylindrische Mantel des zweiten Gehäuseteiles in vorteilhafter Weise den radial äußeren zylindrischen Mantel des ersten Gehäuseteiles mit Abstand.
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In gleicher Weise ist vorteilhaft vorgesehen, dass ein radial innerer zylindrischer Mantel des zweiten Gehäuseteiles den radial inneren zylindrischen Mantel des ersten Gehäuseteiles mit Abstand umgibt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das erste Gehäuseteil, das mit dem drehenden Maschinenteil verbunden ist, zuverlässig gegenüber dem drehfesten zweiten Gehäuseteil gedreht werden kann.
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Die beiden Gehäuseteile sind bevorzugt so zusammengebaut, dass sie kassettenartig einen Aufnahmeraum für die Halterung und/oder das Dichtelement umschließen. Dann sind die Halterung und/oder das Dichtelement vollkommen geschützt zwischen den beiden Gehäuseteilen untergebracht.
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Durch den kassettenartigen Aufbau kann die axiale Baulänge der Radialwellendichtung verringert werden.
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Die beiden Gehäuseteile sind in vorteilhafter Weise so angeordnet, dass das erste Gehäuseteil axial gegenüber dem drehfesten zweiten Gehäuseteil Ausgleichsbewegungen ausführen kann, wenn axiale Bewegungen des drehenden Maschinenteiles im Betrieb auftreten sollten.
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Bei einer einfachen Ausführungsform wird die Halterung durch zwei ineinander gesetzte Ringe, von denen der äußere Ring am radial äußeren zylindrischen Mantel des ersten Gehäuseteiles befestigt ist, oder durch einen Ring mit gegeneinander gerichteten Schenkeln gebildet. Der äußere Ring kann direkt am zylindrischen Mantel des ersten Gehäuseteiles befestigt sein, beispielsweise durch einen Presssitz. Bevorzugt ist jedoch, den äußeren Ring unter Zwischenlage einer elastomeren Dichtung am äußeren zylindrischen Mantel des ersten Gehäuseteiles zu befestigen.
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Der innere Ring wird vorteilhaft an der Innenseite des äußeren Ringes in geeigneter Weise befestigt.
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Vorteilhaft wird die Durchlassöffnung von zwei gegeneinander gerichteten endseitigen Schenkeln der Halterung begrenzt. Wird die Halterung durch die beiden Ringe gebildet, dann sind beide Ringe vorteilhaft im Halbschnitt etwa U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel der beiden Ringe auf gleicher Höhe liegen.
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Der Steg verbindet in vorteilhafter Weise die Dichtlippe mit den als Massekörpern wirkenden Segmenten. Hierbei liegt die Dichtlippe auf der einen Seite und das Segment bzw. der Massenkörper auf der anderen Seite der beiden endseitigen Schenkel der Halterung.
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Vorteilhaft ist die zylindrische Dichtfläche Teil des zweiten, drehfesten Gehäuseteiles.
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Damit das Dichtelement bei der Drehung des Maschinenteiles zuverlässig mitgenommen wird, ist die Reibung zwischen dem Abstützteil und den endseitigen Schenkeln der Halterung größer als die Reibung zwischen der Dichtlippe und der zylindrischen Dichtfläche.
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Vorteilhaft hat die Radialwellendichtung zwei Abstützteile, die jeweils an einem der beiden endseitigen Schenkel der Halterung unter elastischer Verformung anliegen. Mit zunehmender Drehzahl des drehenden Maschinenteiles werden diese Abstützteile stärker elastisch verformt, wodurch die Dichtlippe entlastet wird, bis sie bei einer entsprechenden Drehzahl vollständig von der Dichtfläche abhebt.
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Die Abstützteile bilden darüber hinaus auch statische Dichtlippen, die einen Durchtritt des abzudichtenden Mediums zwischen den Abstützteilen und den endseitigen Schenkeln der Halterung verhindern.
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Die Abstützteile können auch dazu herangezogen werden, das Dichtelement hinsichtlich der Abhebedrehzahl auf den jeweiligen Einsatzfall abzustimmen. Je weicher die Abstützteile sind und je leichter sie elastisch verformbar sind, desto geringere Drehzahlen sind erforderlich, damit die Dichtlippe von der Dichtfläche abhebt. Umgekehrt kann durch eine entsprechend steifere Gestaltung der Abstützteile die Drehzahl zu höheren Werten verlagert werden, bei welcher die Dichtlippe von der Dichtfläche abhebt.
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Bei der Radialwellendichtung kann somit durch ein Zusammenspiel von Masse der Segmente und/oder Auslegung der Abstützteile und/oder durch Einstellung des Durchmessers, auf dem die Segmente liegen, das Maß der Verringerung der Radialkraft sowie die Höhe der Drehzahl festgelegt werden, bei der die Dichtlippe vollständig von der Dichtfläche abgehoben ist.
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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 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
- 1 in einem Axialschnitt die eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Radialwellendichtung,
- 2 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Radialwellendichtung,
- 3 und 4 in Darstellungen entsprechend 1 weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Radialwellendichtungen.
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Die Radialwellendichtungen werden insbesondere zur Abdichtung drehender Wellen im Fahrzeug- und Getriebebau eingesetzt, finden aber auch in der Industrie allgemeine Anwendung. Die Radialwellendichtung ist so ausgebildet, dass die zur Abdichtung erforderliche Radialkraft, mit der ein Dichtelement an einer entsprechenden Dichtfläche anliegt, in Abhängigkeit von der Drehzahl der abzudichtenden Welle variabel ist. Mit zunehmender Drehzahl der Welle nimmt die Radialkraft, mit der das Dichtelement auf die Dichtfläche wirkt, ab. Dadurch wird die Reibung verringert, was sich vorteilhaft auf den Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch auswirkt, wodurch die verfügbaren Ressourcen geschont werden. Dies führt auch zu entsprechend geringerem Schadstoffausstoß.
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1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer solchen Radialwellendichtung. Sie hat einen drehfest mit der (nicht dargestellten) abzudichtenden Welle verbundenen Gehäuseteil 1, der im Axialhalbschnitt U-förmigen Querschnitt hat und ringförmig ausgebildet ist. Der radial innere zylindrische Mantel 2 des Gehäuseteiles 1 sitzt drehfest auf der abzudichtenden Welle. Eine sichere drehfeste Verbindung wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass die zylindrische Innenseite des Mantels 2 mit einer elastischen, z.B. elastomeren Beschichtung 3 versehen ist. Sie weist vorteilhaft an ihrer Innenseite eine Profilierung 4 auf, die in der Einbaulage der Radialwellendichtung derart elastisch verformt wird, dass sie nahezu flächig auf der Welle aufliegt. Die elastisch verformbare Beschichtung 3 kann aus jedem geeigneten Material bestehen und in jeder geeigneten Weise an der Innenseite des zylindrischen Mantels 2 befestigt sein. Die Beschichtung 3 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Mantels 2 und vorteilhaft bis in den gekrümmten Übergangsbereich 5 des Mantels 2 in einen radial verlaufenden Boden 6 des Gehäuseteiles 1. Der Boden 6 verbindet den radial inneren Mantel 2 mit einem radial äußeren zylindrischen Mantel 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist er axial länger als der radial innere Mantel 2. Er kann aber auch gleiche Länge haben oder kürzer sein als der Mantel 2.
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Das Gehäuseteil 1 ist einstückig ausgebildet und kann aus einem entsprechend harten Werkstoff bestehen, vorzugsweise aus Stahl oder einem entsprechend harten Kunststoff.
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Der Radialwellendichtring hat ein weiteres Gehäuseteil 8, das im Axialhalbschnitt vorteilhaft U-förmigen Querschnitt hat. Das Gehäuseteil 8 hat einen äußeren zylindrischen Mantel 9, der den äußeren Mantel 7 des Gehäuseteiles 1 mit radialem Abstand umgibt. Der Mantel 9 ist über einen radial verlaufenden Boden 10 mit einem radial inneren zylindrischen Mantel 11 verbunden, der mit radialem Abstand den Mantel 2 des Gehäuseteiles 1 umgibt. Vorteilhaft haben der Mantel 9 sowie der Mantel 11 gleiche axiale Breite. Je nach Einsatzgebiet der Radialwellendichtung können der Mantel 9 bzw. 11 auch unterschiedlich breit sein.
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Die beiden Gehäuseteile 1, 8 bilden ein Gehäuse, in welchem die noch zu beschreibenden Dichtteile geschützt untergebracht sind. Die beiden Gehäuseteile 1, 8 werden so montiert, dass der radial innere Mantel 11 des Gehäuseteiles 8 und der radial äußere Mantel 7 des Gehäuseteiles 1 jeweils axialen Abstand vom Boden 6, 10 der beiden Gehäuseteile 1, 8 haben.
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Auf der Außenseite des äußeren Mantels 9 befindet sich eine Beschichtung 12 aus elastisch verformbarem Material. Vorteilhaft erstreckt sich die Beschichtung 12 über die gesamte axiale Breite des Mantels 9 bis in einen gekrümmten Übergangsbereich 13 zwischen dem Mantel 9 und dem Boden 10. Die Beschichtung 12 bedeckt den Mantel 9 über den gesamten Umfang. Vorteilhaft ist die Beschichtung 12 mit einer Profilierung 14 versehen, die, wie auch die Beschichtung 3, vorteilhaft Wellenform hat, im Axialschnitt gemäß 1 gesehen. In der Einbaulage ist die Profilierung 14 derart elastisch verformt, dass die Beschichtung 12 nahezu flächig an einer Innenseite 15 eines Einbauraumes 16 eines Aggregates 17 anliegt. Durch die Beschichtung 12 wird die statische Abdichtung erreicht. Die Beschichtung 12 besteht aus jedem geeigneten elastisch verformbaren Material, das die statische Abdichtung zwischen der Radialwellendichtung und der Innenseite 15 des Einbauraumes 16 sicherstellen kann.
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Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann der radial äußere zylindrische Mantel 9 auch mit Presssitz in den Einbauraum 16 eingesetzt werden. In diesem Falle liegt der Mantel 9 unter Pressung an der Innenseite 15 des Einbauraumes 16 an.
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Während das Gehäuseteil 8 drehfest angeordnet ist, dreht das Gehäuseteil 1 zusammen mit der Welle. Um eine Abdichtung zwischen den beiden Gehäuseteilen 1, 8 zu gewährleisten, ist ein ringförmiges Dichtelement 18 vorgesehen. Es kann aus elastomerem Werkstoff oder auch aus Polyfluorcarbon, insbesondere aus Polytetrafluorethylen, bestehen. Auch ist eine Kombination beider Materialien möglich.
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Das Dichtelement 18 ist radial beweglich in einer Halterung 19 aufgenommen, die im Bereich zwischen den beiden Gehäuseteilen 1, 8 angeordnet ist. Die Halterung 19 hat einen radial äußeren Ring 20 sowie einen radial inneren Ring 21.
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Der äußere Ring 20 hat einen zylindrischen Mantel 22, dessen Außenseite durch eine Beschichtung 23 bedeckt ist. Sie erstreckt sich vorteilhaft über die gesamte axiale Breite des Mantels 22 und bis in einen gekrümmten Übergangsbereich 24, mit dem der Mantel 22 in einen radial nach innen verlaufenden Boden 25 übergeht. Er verbindet den äußeren Mantel 22 mit einem radial inneren zylindrischen Mantel 26. Die Beschichtung 23 ist elastisch verformbar und hat vorteilhaft eine Profilierung 27, die vorteilhaft, im Axialschnitt gesehen, Wellenform hat. Der Ring 20 wird so in das Gehäuseteil 1 eingepresst, dass die elastisch verformbare Profilierung 27 nahezu flächig an der Innenseite des Mantels 7 des Gehäuseteiles 1 anliegt. Dadurch ist die Halterung 19 über das Gehäuseteil 1 drehfest mit der abzudichtenden Welle verbunden.
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Die Stirnseite des Mantels 22 liegt mit Abstand zum Boden 6 des Gehäuseteiles 1. Die Stirnseite des Mantels 22 liegt vorteilhaft in der gleichen Radialebene wie die Stirnseite des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8.
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Der radial innere zylindrische Mantel 26 des Ringes 20 ist axial schmaler als der Mantel 22. Er ist vorteilhaft mehr als doppelt so breit wie der Mantel 26.
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Vorteilhaft liegt die dem Boden 10 des Gehäuseteiles 8 zugewandte Außenseite 28 des Bodens 25 in der gleichen Radialebene wie die Stirnseite 29 des Mantels 7 des Gehäuseteiles 1.
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Der Ring 21 hat einen zylindrischen Mantel 30, der vorteilhaft mit Presssitz an der Innenseite des Mantels 22 des Ringes 20 anliegt. Der Mantel 30 geht gekrümmt in einen radialen Boden 31 über, der den zylindrischen äußeren Mantel 30 mit einem zylindrischen inneren Mantel 32 des Ringes 21 verbindet. Der Mantel 32 liegt fluchtend zum Mantel 26 des Ringes 20 und hat vorteilhaft gleiche axiale Breite wie dieser. Zwischen dem Mantel 26 und dem Mantel 32 wird eine Durchlassöffnung 33 gebildet.
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Der ebene Boden 31 des Ringes 21 kann gegenüber den Stirnseiten des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8 und des Mantels 22 des Ringes 20 axial zurückgesetzt sein.
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Das Dichtelement 18 hat im Axialschnitt einen radial sich erstreckenden Steg 34, der durch die Durchlassöffnung 33 mit axialem Spiel ragt. Das Dichtelement 18 ist in Richtung des Doppelpfeiles 35 radial gegenüber den Gehäuseteilen 1, 8 und der Halterung 19 beweglich.
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Der Steg 34 geht am radial inneren Ende in eine Dichtlippe 36 über, die konkav gekrümmt ausgebildet ist und an der zylindrischen Dichtfläche 37 des Mantels 11 des drehfesten Gehäuseteiles 8 unter Radialkraft dichtend anliegt. Die Dichtlippe 36 kann aber auch andere dichtungstechnisch geeignete Gestalt haben. Zur Erzeugung der radialen Anpresskraft sind zwei Andrückteile 38, 39 vorgesehen, die auf beiden Seiten des Steges 34 liegen und vorteilhaft über ihre axiale Breite gekrümmt verlaufen. Die Andrückteile 38, 39 liegen mit ihren freien Enden am Mantel 32 bzw. 26 der Ringe 20, 21 an. Die freien Enden 40, 41 der Andrückteile 38, 39 sind vorteilhaft gekrümmt ausgebildet.
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Die Andrückteile 38, 39 liegen unter elastischer Verformung am Mantel 26, 32 an, wodurch die Dichtlippe 36 mit einer entsprechenden Radialkraft dichtend an der zylindrischen Dichtfläche 37 des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8 anliegt.
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Der Steg 34 des Dichtelementes 18 ist am radial äußeren Ende mit über den Umfang verteilt angeordneten Segmenten in Form von Massekörpern 42 versehen, die beispielhaft rechteckigen Querschnitt haben. Der Massekörper 42 erstreckt sich beispielsweise über beide Seiten des Steges 34 gleich weit.
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Das Dichtelement 18 mit der Dichtlippe 36, den Andrückteilen 38, 39, dem Steg 34 und den Massekörpern 42 ist vorteilhaft einstückig ausgebildet. Außerdem ist das Dichtelement 18 spiegelsymmetrisch in Bezug auf seine halbierende Radialebene gestaltet. Diese Formgestaltung erleichtert die Montage, weil auf eine bestimmte Einbaulage des Dichtelementes 18 nicht geachtet werden muss.
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Die Massekörper 42 haben Abstand vom Mantel 26, 32 der beiden Ringe 20, 21.
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Die Massekörper 42 haben den radialen Abstand 43 vom Mantel 30 des Ringes 21. Dieser Abstand 43 bestimmt die maximal mögliche Radialbewegung des Dichtelementes 18 im Einsatz der Radialwellendichtung. Dabei ist dieser Abstand 43 so gewählt, dass der Leckageweg für das abzudichtende Medium möglichst gering ist.
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1 zeigt das Dichtelement 18 in einer Stellung, bei der die Welle nicht dreht. Dementsprechend steht auch das Gehäuseteil 1 zusammen mit der Halterung 19 fest. Die Massekörper 42 haben Abstand vom Mantel 26 des Ringes 20 und vom Mantel 32 des Ringes 21. Die Dichtlippe 36 liegt unter Radialkraft auf der Dichtfläche 37 des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8 auf. Die Radialkraft wird dadurch erreicht, dass die beiden Andrückteile 38, 39 des Dichtelementes 18 unter elastischer Verformung an der dem Schenkel 11 des Gehäuseteiles 8 zugewandten Seite des Mantels 26 bzw. 32 anliegen.
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Sobald die Welle dreht, wird das Gehäuseteil 1 zusammen mit der Halterung 19 mitgenommen. Damit auch das Dichtelement 18 entsprechend mitgedreht wird, ist die Reibung zwischen den Andrückteilen 38, 39 und dem Mantel 26, 32 der Ringe 20, 21 größer als die Reibung zwischen der Dichtlippe 36 und der zylindrischen Dichtfläche 37. Mit zunehmender Drehzahl der Welle wird das frei bewegliche Dichtelement 18 durch Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen gezogen. Dies hat zur Folge, dass die auf die Dichtfläche 37 wirkende Radialkraft der Dichtlippe 36 verringert wird. Die Zentrifugalkraft kann schließlich so groß werden, dass die Dichtlippe 36 von der Dichtfläche 37 abhebt. Dann tritt zwischen dem Dichtelement 18 und der Dichtfläche 37 keine Reibung mehr auf, so dass kein Verschleiß mehr auftritt. Wird das Dichtelement 18 radial nach außen gezogen, bewegen sich die freien Enden 40, 41 der beiden Andrückteile 38, 39 längs des Mantels 26, 32 der Ringe 20, 21 entgegengesetzt axial nach außen. Da der Steg 34 des Dichtelementes 18 mit ausreichendem Spiel durch die Durchlassöffnung 33 ragt, lässt sich das Dichtelement 18 zuverlässig infolge der Zentrifugalkraft radial nach außen bewegen.
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Die beim Drehen der Welle auftretende Zentrifugalkraft kann durch die Masse des Dichtelementes 18, durch den gewählten Trägheitsradius und die Geometrie der beiden Andrückteile 38, 39 beeinflusst werden. Auch durch die Größe und/oder Form und/oder Verteilung der Massekörper 42 lässt sich Einfluss auf die wirkende Zentrifugalkraft bei drehender Welle nehmen.
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Die Dichtlippe 36 kann mit einer Rückförderstruktur versehen sein, mit der unter der Dichtfläche hindurchtretendes Medium in bekannter Weise wieder zurückgefördert werden kann.
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Die beiden Andrückteile 38, 39 bilden statische Dichtteile, die eine Abdichtung zwischen den Ringen 20, 21 und den Andrückteilen 38, 39 gewährleisten.
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Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist anstelle der beiden Ringe 20, 21 der vorigen Ausführungsform ein einziger Ring 44 vorgesehen. Er hat den radial äußeren zylindrischen Mantel 45, der außenseitig mit der Beschichtung 23 versehen ist. Sie ist gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform. An seinen beiden axialen Enden geht der Mantel 45 stetig gekrümmt in den radial nach innen verlaufenden Boden 25, 31 über. Er verbindet den Mantel 45 mit dem radial innen liegenden zylindrischen Mantel 26, 32. Die beiden Mäntel 26, 32 liegen auf einer gemeinsamen Zylinderfläche und begrenzen axial die Durchlassöffnung 33 für das Dichtelement 18.
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Die Radialwellendichtung gemäß 3 arbeitet gleich wie die Ausführungsform gemäß den 1 und 2. Wird die (nicht dargestellte) Welle gedreht, wird das drehfest auf ihr sitzende Gehäuseteil 1 in der beschriebenen Weise zusammen mit dem Ring 44 mitgenommen. Die Reibung zwischen den Andrückteilen 38, 39 des Dichtelementes 18 und den beiden Mänteln 26, 32 des Ringes 44 ist größer als die Reibung zwischen der Dichtlippe 36 und der zylindrischen Dichtfläche 37 des Gehäuseteiles 8. Mit zunehmender Drehzahl wird das Dichtelement 18 in der beschriebenen Weise radial nach außen gezogen, wodurch die auf die Dichtfläche 37 wirkende Radialkraft der Dichtlippe 36 verringert wird. Bei entsprechend hoher Zentrifugalkraft hebt die Dichtlippe 36 von der Dichtfläche 37 ab, so dass zwischen dem Dichtelement 18 und der Dichtfläche 37 keine Reibung mehr auftritt. Die freien Enden 40, 41 der beiden Andrückteile 38, 39 gleiten längs des jeweiligen Mantels 26, 32 des Ringes 44 entgegengesetzt zueinander axial nach au-ßen, wenn das Dichtelement 18 radial nach außen gezogen wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist das Dichtelement 18 nicht, wie bei den vorigen Ausführungsformen, symmetrisch zu seiner Radialmittelebene ausgebildet. Es hat den radial verlaufenden Steg 34, dessen radial äußeres Ende in den axial nach außen sich erstreckenden ringförmigen Massekörper 42 übergeht. An das radial innere Ende des Steges 34 schließt der Andrückteil 39 an, dessen freies Ende 41 an der Innenseite des zylindrischen Mantels 26 des Ringes 20 anliegt. Er ist gleich ausgebildet wie bei der Radialwellendichtung gemäß den 1 und 2. Auf der Außenseite des zylindrischen Mantels 22 des Ringes 20 befindet sich die Beschichtung 23, die entsprechend der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ausgebildet ist.
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Der Ring 21 ist im Axialhalbschnitt L-förmig ausgebildet und liegt mit seinem zylindrischen Mantel 30 an der Innenseite des Mantels 22 des Ringes 20 an. Der Mantel 30 geht in den radial nach innen sich erstreckenden Boden 31 über, dessen freies Ende 46 in Höhe der Innenseite des Mantels 26 des Ringes 20 liegt. Der Boden 31 und der Mantel 26 der beiden Ringe 20, 21 begrenzen die Durchlassöffnung 33, durch welche der Steg 34 des Dichtelementes 18 mit Spiel ragt.
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Das Dichtelement 18 liegt mit seiner Dichtlippe 36 an der Dichtfläche 37 des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8 an.
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Der Boden 31 des Ringes 21 liegt innerhalb des vom Mantel 22 des Ringes 20 umschlossenen Aufnahmeraums 47. Im Unterschied zur Ausführungsform nach den 1 und 2 ragt der Mantel 22 des Ringes 20 axial weiter über den Boden 31 des Ringes 21 vor.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird mit zunehmender Drehzahl der abzudichtenden Welle das frei bewegliche Dichtelement 18 durch Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen gezogen. Die auf die Dichtfläche 37 wirkende Radialkraft der Dichtlippe 36 verringert sich. Bei entsprechend hoher Drehzahl der Welle kann die Zentrifugalkraft so groß werden, dass die Dichtlippe 36 von der Dichtfläche 37 in der beschriebenen Weise abhebt. Der Andrückteil 39 gleitet mit seinem freien Ende 41 längs des Mantels 26 des Ringes 20 axial nach außen in Richtung auf den Boden 10 des Gehäuseteiles 8. Der Steg 34 des Dichtelementes 18 ragt mit ausreichendem Spiel durch die Durchlassöffnung 33, so dass das Dichtelement 18 beim Drehen der Welle problemlos infolge Zentrifugalkraft radial nach außen sich bewegen kann.
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Bei Stillstand der Welle sorgt der unter elastischer Verformung am Mantel 26 des Ringes 20 anliegende Andrückteil 39 dafür, dass die Dichtlippe 36 mit ausreichender Radialkraft an der Dichtfläche 37 des Mantels 11 des Gehäuseteiles 8 anliegt.
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Die Funktionsweise des Dichtelementes 18 ist die gleiche wie bei den beiden vorigen Ausführungsbeispielen.
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Die beschriebene Gestaltung der Radialwellendichtungen erlaubt es, dass Axialbewegungen der abzudichtenden Welle durch die Radialwellendichtung ausgeglichen werden können. Das Gehäuseteil 1, das drehfest und axial fest mit der Welle verbunden ist, hat ausreichenden axialen Abstand vom drehfesten Gehäuseteil 8, so dass das Gehäuseteil 1 zusammen mit der Welle kleinere Axialbewegungen ausführen kann, ohne die Dichtfunktion zu beeinträchtigen.
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Die beiden Gehäuseteile 1, 8 können nicht nur aus hartem metallischen Werkstoff, sondern auch aus einem entsprechend harten Kunststoff bestehen.
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Damit das Dichtelement 18 die radial nach außen gerichtete Bewegung bei höheren Drehzahlen der Welle ausführen kann, weist es zumindest zwei Massekörper 42 auf. Vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement 18 mehr als zwei Massekörper 42 hat. Sie können jede geeignete Form haben und in für den Anwendungsfall optimaler Weise verteilt über den Umfang des Dichtelementes 18 vorgesehen sein.
