DE10208924A1

DE10208924A1 - Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen sowie Wellendichtung

Info

Publication number: DE10208924A1
Application number: DE10208924A
Authority: DE
Inventors: John Kapcoe
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH; Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-10-09
Also published as: US20030178790A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen, indem mindestens ein mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen versehener PTFE-Ring im Bereich einer Spritzgußmaschine mit mindestens einem Versteifungselement in Wirkverbindung gebracht wird, das Versteifungselement und der PTFE-Ring zumindest partiell mit Elastomermaterial umspritzt werden und zwischen den Dichthilfen und dem Elastomermaterial mindestens ein dem Querschnitt des PTFE-Ringes verändernder Bereich innerhalb der Spritzgußmaschine angeformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen.

Der US-A 3,857,156 ist eine Wellendichtung zu entnehmen, gebildet durch zwei metallische Versteifungselemente, einen PTFE-Ring, der wellenseitig über spiralartig ausgebildete, hydrodynamische Dichthilfen verfügt sowie eine Flachdichtung zwischen einem der Versteifungselemente und dem PTFE-Ring. In einer Presse werden sämtliche Bauteile positioniert und fest miteinander verbunden, wobei das innere Versteifungselement von einem umlaufenden Kragen des äußeren Verstärkungselementes umgriffen wird. Nachteilig ist hier festzustellen, daß im Verlauf der Verbindung der einzelnen Bauelemente das als Scheibe vom Strang abgeschnittene PTFE-Element unter einem entsprechenden Winkel abgebogen wird, wobei der Übergangsbereich zwischen den hydrodynamischen Dichthilfen und den Versteifungsringen im wesentlichen identisch verbleibt. Hier kann es nun geschehen, daß bei der Montage dieser Wellendichtung keine hinreichenden Federeigenschaften gegeben sind, so daß mit einem frühzeitigen Ausfall der Wellendichtung gerechnet werden muß.

Die US-A 4,126,320 betrifft eine Wellendichtung, beinhaltend ein mit Ausnehmungen versehenes Versteifungselement sowie einen mit hydrodynamischen Dichthilfen versehenen PTFE-Ring. Das mit einem Schenkel des Versteifungselementes zusammenwirkende PTFE-Element wird mit Elastomermaterial umspritzt, wobei infolge der Ausnehmungen ein inniger Verbund der beteiligten Elemente erzeugbar ist. Die mit den hydrodynamischen Dichthilfen versehene Dichtlippe wird bereits in der Form in eine entsprechend abgewickelte Form gebracht, wobei der Übergangsbereich zwischen den hydrodynamischen Dichthilfen und dem Elastomerkörper vom Querschnitt her im wesentlichen gleich verbleibt. Hier kann es nun geschehen, daß die Flexibilität der Dichtlippe, bedingt durch die Vorformung, nicht geeignet ist, eine dauerhafte Abdichtung sicherzustellen.

Durch die US-A 4,243,235 ist eine aus Verbundmaterial bestehende Wellendichtung bekannt geworden, wobei der aus einem Ring bestehende Dichtbereich sowohl aus PTFE als auch einem Elastomer gebildet ist. Wie bereits vorab beschrieben, können auch hier hydrodynamische Dichthilfen vorgesehen werden, die beispielsweise durch Einschneiden des späteren Dichtbereiches erzeugt werden. Der Dichtbereich verbleibt herstellungsseitig radial und wird beispielsweise über einen Dorn aufgeweitet und in seine endgültige wellenseitige Position gebracht. Außerhalb der hydrodynamischen Dichthilfen ist der Querschnitt des Dichtbereiches ebenfalls unverändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik mit einfacheren technischen Mitteln auskommt. Ferner soll eine Wellendichtung bereitgestellt werden, die flexibler im Hinblick auf die erzeugbaren Radialkräfte reagieren kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen, indem mindestens ein mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen versehener PTFE-Ring im Bereich einer Spritzgußmaschine mit mindestens einem Versteifungselement in Wirkverbindung gebracht wird, das Versteifungselement und der PTFE-Ring zumindest partiell mit Elastomermaterial umspritzt werden und zwischen den Dichthilfen und dem Elastomermaterial mindestens ein, den Querschnitt des PTFE-Ringes verändernder Bereich innerhalb der Spritzgußmaschine angeformt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Wellendichtung, bestehend aus mindestens einem Versteifungselement, mindestens einem mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen versehenen PTFE-Ring sowie einem das Versteifungselement und den PTFE-Ring zumindest partiell umgebenden Elastomerkörper, wobei radial außerhalb der Dichthilfen ein in Richtung des Elastomerkörpers sich erstreckender, den Querschnitt des PTFE-Ringes verändernder Bereich vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wellendichtung sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die ebenfalls erfindungsgemäße Wellendichtung wird nun ein radialer Bereich definierter Flexibilität zwischen den hydrodynamischen Dichthilfen und dem Elastomerkörper erzeugt, so daß der PTFE- Ring, insbesondere dessen Dichtbereich, flexibler im Hinblick auf seine Anpreßkräfte auf die Welle reagieren kann. Durch entsprechende Modifizierung des querschnittsveränderten Bereiches, insbesondere im Hinblick auf die Tiefe der Profilierungen, können unterschiedliche Federkräfte bei entsprechend flexiblem Übergangsbereich an dem mit den hydrodynamischen Dichthilfen versehenen Dichtbereich erzeugt werden.

Durch Einbringen mindestens einer umlaufenden Nut kann sicher verhindert werden, daß Elastomermaterial im Verlauf des Spritzvorganges in den Bereich der hydrodynamischen Dichthilfen eindringt und selbige somit durch Verstopfung unwirksam macht. Gleiches gilt natürlich für die anderen Profile wie Gewinde oder dergleichen ebenfalls.

Vorteilhafterweise wird der flexible radiale Bereich des PTFE-Ringes durch Prägen im Bereich des Spritzgußwerkzeuges erzeugt. Die hydrodynamischen Dichthilfen können analog zum Stand der Technik in den Dichtbereich eingebracht werden.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Vorbereitung eines PTFE-Ringes sowie eines Verstärkungselementes zur Erzeugung einer Wellendichtung;
Fig. 2 fertige Wellendichtung nach deren Entformung aus der Spritzgußform;
Fig. 3 und 4 alternative Ausgestaltungen einer Wellendichtung;
Fig. 5 und 6 Darstellung der Wellendichtung gemäß Fig. 3, einerseits nach der Entformung und andererseits im Einbauzustand.
Fig. 1 zeigt ein ringförmiges Versteifungselement 1 sowie einen aus PTFE bestehenden Ring 2, die vor dem Einbringen in eine Spritzgußform (nicht dargestellt) miteinander in Wirkverbindung gebracht werden. Der PTFE-Ring 2 kann in Analogie mit dem Stand der Technik (z. B. US-A 3,587,156) mittels eines Werkzeuges mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen 3 versehen werden. Eine feste Verbindung zwischen dem Versteifungselement 1 und dem PTFE-Ring ist in dieser Position nicht gegeben. Beide Teile werden zusammen in eine Spritzgießform eingebracht, wobei jedoch auch eine einzelne Einbringung dieser beiden Bauteile 1 und 2 in die Spritzgießform denkbar ist.
Fig. 2 zeigt den entformten Zustand der fertigen Wellendichtung 4. Erkennbar sind das Versteifungselement 1 sowie der PTFE-Ring 2, wobei beide zumindest partiell von Elastomermaterial 5 umspritzt sind. Der Teilbereich 6 der Wellendichtung 4 bildet hierbei eine statische Abdichtung, während der Teilbereich 7 eine Zusatzdichtlippe ist. Mit dem Pfeil ist eine umlaufende Nut 8 angedeutet, durch welche in der Spritzgießform sicher verhindert wird, daß im Verlauf des Spritzvorganges Elastomermaterial 5 in den Bereich der hydrodynamischen Dichthilfen 3 gelangen kann. Dieser Bereich 8 bildet bereits eine Querschnittsveränderung des PTFE-Ringes 2 in axialer Richtung, wodurch eine Flexibilisierung der Anpreßkraft der hydrodynamischen Dichthilfen 3 nach Montage der Dichtung 4 auf die Welle erzielt werden kann.
Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Möglichkeiten, den Querschnitt des PTFE-Ringes 2 dergestalt zu verändern, daß radiale Bereiche 9 gebildet werden, über welche eine weitere Flexibilisierung der Anpreßkraft im späteren Einbauzustand erreicht werden kann. Erkennbar ist auch hier die umlaufende Nut 8. Die Bereiche 9 sind nach Art eines Gewindes entweder im Bereich einer Stirnfläche 10 oder beider Stirnflächen 10, 11 angeformt, wobei die Bereiche 9 durch Prägen innerhalb des Spritzgußwerkzeuges erzeugt werden.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die fertige Wellendichtung 4, zum einen im entformten Zustand und zum anderen im angedeuteten Einbauzustand. Erkennbar sind die hydrodynamischen Dichthilfen 3 sowie der flexibilisierte radiale Bereich 9, wobei die hydrodynamischen Dichthilfen 3, wie in Fig. 6 dargestellt, auf einer hier nicht weiter dargestellten Welle zur Anlage kommen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Wellendichtungen (4), indem mindestens ein mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen (3) versehener PTFE-Ring (2) im Bereich einer Spritzgußmaschine mit mindestens einem Versteifungselement (1) in Wirkverbindung gebracht wird, das Versteifungselement (1) und der PTFE-Ring (2) zumindest partiell mit Elastomermaterial (5) umspritzt werden und zwischen den Dichthilfen (3) und dem Elastomermaterial (5) mindestens ein den Querschnitt des PTFE-Ringes (2) verändernder Bereich (8, 9) innerhalb der Spritzgußmaschine angeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8, 9) innerhalb der Spritzgußmaschine durch Prägen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) durch mindestens eine umlaufende Nut vorgebbarer Tiefe gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (9) durch ein gewindeartiges Profil vorgebbarer Tiefe gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsveränderung auf beiden Stirnflächen (10, 11) des PTFE-Ringes (2) vorgenommen wird.

6. Wellendichtung, bestehend aus mindestens einem Versteifungselement (1), mindestens einem mit eingeschnittenen hydrodynamischen Dichthilfen (3) versehenen PTFE-Ring (2) sowie einem, das Versteifungselement (1) und den PTFE-Ring (2) zumindest partiell umgebenden Elastomerkörper (5), dadurch gekennzeichnet, daß radial außerhalb der Dichthilfen (3) mindestens ein in Richtung des Elastomerkörpers (5) sich erstreckender, den Querschnitt des PTFE-Ringes (2) verändernder Bereich (8, 9) vorgesehen ist.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) durch mindestens eine in der Ebene der Dichthilfen (3) vorgesehene umlaufende Nut gebildet ist.

8. Wellendichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (9) durch ein in der Ebene der Dichthilfen (3) vorgesehenes in radialer Richtung verlaufendes gewindeartiges Profil gebildet ist.

9. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden axialen Stirnflächen (10, 11) des PTFE-Ringes (2) querschnittsverändernde Elemente vorgesehen sind.

10. Wellendichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Profile (8, 9) variabel ist.