DE10249749A1

DE10249749A1 - Dichtring zur Abdichtung druckbeaufschlagter Räume, insbesondere bei Kältemittelverdichtern

Info

Publication number: DE10249749A1
Application number: DE10249749A
Authority: DE
Inventors: Markus Schwerdtfeger; Kai-Uwe Rettenmeier
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-06

Abstract

Der Dichtring hat einen Stützkörper, an dem ein Dichtelement befestigt ist. Er weist ferner zwei axial bzw. radial abdichtende Dichtabschnitte auf, von denen der eine an einem beweglichen Bauteil, vorzugsweise einer Welle, und der andere an einer quer zum beweglichen Bauteil liegenden Fläche dichtend anliegt. DOLLAR A Um den Dichtring so auszubilden, daß er kostengünstig gefertigt werden kann, sind die beiden Dichtabschnitte an jeweils einem Dichtelement vorgesehen. Die beiden Dichtelemente liegen aufeinander und zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge ohne feste Verbindung zueinander. Diese beiden Dichtelemente können kostengünstig gefertigt und montiert werden. Sie können im Hinblick auf ihre jeweils zu erfüllende Dichtfunktion aus dem jeweiligen Werkstoff kostengünstig hergestellt werden. DOLLAR A Der Dichtring eignet sich als Wellendichtring und zum Einsatz bei CO¶2¶-Kältemittelverdichtern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring zur Abdichtung druckbeaufschlagter Räume, insbesondere bei Kältemittelverdichtern, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Dichtringe bekannt, bei denen an einem Dichtelement eine auf einer Welle aufliegende Dichtlippe sowie eine an einer Radialfläche dichtend anliegende Dichtlippe vorgesehen ist. Unter dem Mediumsdruck liegen die beiden Dichtflächen an der Welle sowie an der Radialfläche dichtend an. Die Herstellung dieses Dichtelementes ist allerdings aufwendig und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Dichtring so auszubilden, daß er kostengünstig gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Dichtring erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Dichtring sind die beiden Dichtabschnitte an jeweils einem Dichtelement vorgesehen. Diese beiden Dichtelemente können kostengünstig gefertigt und montiert werden. Beide Dichtelemente können im Hinblick auf ihre jeweils zu erfüllende Dichtfunktion aus dem jeweiligen Werkstoff kostengünstig hergestellt werden. Die beiden Dichtelemente liegen aufeinander und sind zu mindest über einen Teil ihrer axialen Länge ohne feste Verbindung zueinander. Der erfindungsgemäße Dichtring zeichnet sich durch eine einfache konstruktive Ausbildung aus und gewährleistet dennoch eine optimale Abdichtung in axialer und in radialer Richtung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
1 im Axialschnitt eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Dichtringes,
2 in einer Darstellung entsprechend 1 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtringes,
3 in einer Darstellung entsprechend 1 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtringes.
Die Dichtringe sind als Wellendichtringe ausgebildet und werden bei CO₂-Kältemittelverdichtern eingesetzt. Die Dichtringe können darüber hinaus für alle dynamischen Abdichtstellen eingesetzt werden, bei denen eine sehr hohe Druckbeaufschlagung auftritt.
Der Dichtring gemäß 1 hat einen Stützkörper 1, der aus Metall oder hartem Kunststoff bestehen kann und einen radial zur abzudichtenden Welle 2 gerichteten Boden 3 sowie einen zylindrischen Mantel 4 aufweist. Mit ihm liegt der Dichtring in einem Aufnahmeraum 5 eines Bauteiles 6. Der Dichtring ist mit dem zylindrischen Mantel 4 in den Aufnahmeraum 5 vorteilhaft eingepreßt. Der Boden 3 des Stützkörpers 1 endet mit Abstand von der Welle 2. Der Mantel 4 liegt mit seiner Stirnfläche 7 an einem Stützflansch 8 an, der die Welle 2 unter Bildung eines Ringspaltes 9 umgibt. Mit seiner radial äußeren Mantelfläche 10 liegt der Stützflansch 8 an der Innenwand des Aufnahmeraumes 5 an. In die Mantelfläche 10 ist außerdem ein elastischer Dichtring 11 eingesetzt, mit dem die Abdichtung des Stützflansches 8 gegenüber der Wandung des Aufnahmeraumes 5 erfolgt. Der Stützflansch 8 ist durch einen Sicherungsring 12 axial gesichert, der in eine Ringnut 17 in der Wandung des Aufnahmeraumes 5 eingesetzt ist.
An der dem Stützflansch 8 zugewandten Innenseite 14 des Bodens 3 ist ein dynamisches Dichtelement 15 befestigt. Es besteht vorteilhaft aus PTFE, kann aber auch aus EMP oder ähnlichen Werkstoffen bestehen. Das Dichtelement 15 ist mit einem radial nach außen gerichteten Rand 16 an der Innenseite 14 des Bodens 3 befestigt. Der Rand 16 geht in einen zylindrischen Zwischenteil 17 über, mit dem das Dichtelement 15 auf einer Hülse 18 aufliegt. Sie ragt durch die zentrale Öffnung 19 im Stützkörperboden 3. Die Hülse 18 liegt koaxial zur Welle 2. Im Bereich zwischen dem Stützkörperboden 3 und dem Stützflansch 8 ist das freie Ende der Hülse 18 in Richtung auf die Welle 2 abgewinkelt und endet mit Abstand von ihr. Ihr anderes, auf der vom Stützflansch 8 abgewandten Seite des Stützkörperbodens 3 liegendes Ende 20 ist radial nach außen gebogen. Dieses Hülsenende 20 und ein Teil des zylindrischen Mantels der Hülse 18 liegt unter Zwischenlage eines im Querschnitt L-förmigen Dichtelementes 21 am Stützkörperboden 3 an.
Der Zwischenteil 17 des Dichtelementes 15 liegt mit seinem über die Hülse 18 axial überstehenden Ende 22 dichtend an der Welle 2 an.
Im Bereich zwischen dem Rand 16 des Dichtelementes 15 und dem Stützflansch 8 liegt ein statisches, ringförmiges Dichtelement 23. Es hat an einem Ende einen radial nach außen gerichteten Rand 24, der im Querschnitt wulstartig erweitert ist und am Stützflansch 8 axial dichtend anliegt.
Das Dichtelement 23 liegt am zylindrischen Ende 22 des Dichtelementes 15 auf und geht in einen Balgabschnitt 25 über, der über seine Länge und seinen Umfang am Dichtelement 15 anliegt. Das Dichtelement 21 übergreift den Rand 16 des Dichtelementes 15 und liegt an der Innenseite 14 des Stützkörperbodens 3 an.
Der Stützkörperboden 3 ist mit wenigstens einer, vorzugsweise mehreren Durchtrittsöffnungen 26 versehen, die im Bereich zwischen dem Dichtelement 23 und dem Mantel 4 des Stützkörpers 1 vorgesehen sind. Über diese Durchtrittsöffnungen 26 kann das unter hohem Druck stehende Medium, bei einem CO₂-Kältemittelverdichter ein CO₂-Öl-Gemisch, in den Bereich zwischen dem Stützflansch und dem Stützkörperboden 3 gelangen. Über dieses unter hohem Druck stehende Medium wird der Dichtrand 24 des Dichtelementes 23 unter hoher Kraft gegen die radiale Seitenwand 27 des Stützflansches 8 gedrückt. Außerdem wird auch das Dichtelement 15 über das Dichtelement 23 fest gegen die Welle 2 gepreßt, so daß sie zuverlässig abgedichtet wird.
Die beiden Dichtelemente 15 und 23 sind im axial sich erstreckenden Bereich nicht miteinander verbunden, sondern liegen lediglich unter dem Druck des Mediums aufeinander. Beide Dichtelemente sind lediglich mit dem Stützkörper 1 fest verbunden. Auf diese Weise ist eine fertigungstechnisch besonders günstige Herstellung dieses Dichtringes möglich.
Das Dichtelement 15 liegt mit seinem Ende 22 dichtend auf der Welle 2 auf. Diese Dichtlippe 22 befindet sich unmittelbar neben dem Stützflansch 8, also sehr nahe an der Niederdruckseite. Dadurch ergibt sich eine sehr geringe Radialkraft dieser dynamischen Dichtlippe 22, so daß auch bei höheren Drücken das Dichtelement 15 seine Dichtfunktion einwandfrei erfüllen kann. Der Ringspalt 9 zwischen dem Stützflansch 8 und der Welle 2 ist sehr klein, um eine Spaltextrusion des Materials des Dichtelementes 15 insbesondere bei sehr hohen Temperaturen und sehr hohen Dichtdrücken weitgehend zu verhindern.
Der Dichtring gemäß 2 unterscheidet sich vom vorigen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Hülse 18 wegfällt. Das Dichtelement 15 erstreckt sich von seinem am Boden 3 des Stützkörpers 1 befestigten Rand 16 aus bogenförmig radial nach innen und liegt mit der Dichtlippe 22 auf der Welle 2 dichtend auf. Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform ist diese Dichtlippe 22 in Achsrichtung wesentlich länger als bei der Ausführungsform gemäß 1.
Das auf dem Dichtelement 15 aufliegende Dichtelement 23 liegt mit dem verdickten Rand 24 dichtend an der dem Stützkörperboden 3 zugewandten Seitenwand 27 des Stützflansches 8 dichtend an.
Auf dem freien Ende der Dichtlippe 22 liegt ein Auflagering 28 auf, der in einer randoffene Vertiefung 29 des Dichtelementes 23 eingreift und an der Seitenwand 27 des Abstützflansches 8 anliegt. Die Vertiefung 29 ist an der dem Dichtelement 15 zugewandten Innenseite des Dichtelementes 23 vorgesehen. Der Auflagering 28 dient als integrierter Extrusionsschutz für das Dichtelement 23.
Über die Öffnungen 26 im Stützkörperboden 3 kann das unter hohem Druck stehende Medium wiederum auf das Dichtelement 23 wirken, das unter diesem Druck gegen das Dichtelement 15 gedrückt wird. Die beiden Dichtelemente 15, 23 sind im axialen Bereich wiederum nicht miteinander verbunden, sondern liegen lediglich aufeinander. Der Druck des Mediums zwischen dem Stützkörper 1 und dem Ab stützflansch 8 sorgt dafür, daß die beiden Dichtelemente fest aneinanderliegen und einwandfrei abdichten.
Der Dichtring gemäß 2 ist im übrigen gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach 1.
Der Dichtring gemäß 3 ist weitgehend gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach 2. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Seitenwand 27 des Abstützflansches 8 nahe seinem radial inneren Rand eine gegen den Stützkörper 1 gerichtete Erhöhung 30 aufweist. Sie hat eine schräg radial nach innen gerichtete Ringfläche 31, an die stumpfwinklig eine Ringfläche 32 anschließt, die rechtwinklig in eine ringförmige Schulterfläche 33 übergeht. Sie schließt ihrerseits rechtwinklig an die in einer Radialebene liegende Seitenwand 27 an. Das Dichtelement 23 hat einen radial nach außen gerichteten Ringflansch 34, dessen freies Ende 24 im Querschnitt verbreitert ausgebildet ist. Der Ringflansch 34 liegt an der in einer Radialebene liegenden Ringfläche 32 an. Aufgrund des Mediumsdruckes wird der radial nach außen über die Ringfläche 32 ragende Teil des Ringflansches 34 gegen die Schrägfläche 31 gedrückt. Mit dem wulstartigen Rand 24 liegt das Dichtelement 23 an der Seitenwand 27 im Bereich zwischen der ringförmigen Erhöhung 30 und dem Stützkörpermantel 4 an.
Aufgrund der Erhöhung 30 hat das Dichtelement 23 im Bereich der abzudichtenden Wellen 2 Abstand vom Stützflansch 8. Die Dichtlippe 22 des Dichtelementes 15 reicht wie bei den vorigen Ausführungsformen bis an den Stützflansch 8.
Bei den Ausführungsformen nach den 1 und 2 liegt das Dichtelement 23 mit seinem wulstartigen Rand 24 am Stützflansch 8 an und hat radial nach innen Abstand von dessen Seitenwand 27. Auch bei der Ausführungsform nach 3 liegt der wulstartige Rand 24 an der Seitenwand 27 an, hat aber im Bereich dieses Dichtbereiches bis zur Erhöhung 30 Abstand vom Stützflansch 8. Aufgrund der wulstartigen Ausbildung hat der Rand 24 im Axialschnitt teilkreisförmigen Umriß, so daß er zuverlässig unter dem Druck des Mediums dichtend an der Seitenwand 27 des Stützflansches 8 anliegt.
Das Dichtelement 23 kann auch eine radial nach außen gerichtete, am freien Ende vorgesehene umlaufende Dichtlippe aufweisen, die jedoch nicht wulstartig verbreitert ist. Unter dem Druck des Mediums liegt die Dichtlippe mit einer Dichtkante an der Seitenwand des Stützflansches an.
Die Dichtlippe 22 des Dichtelementes 15 kann auch mit einer Rückförderstruktur versehen sein.

Claims

Dichtring zur Abdichtung druckbeaufschlagter Räume, insbesondere bei Kältemittelverdichtern, mit einem Stützkörper, an dem ein Dichtelement befestigt ist, und mit zwei axial bzw. radial abdichtenden Dichtabschnitten, von denen der eine an einem beweglichen Bauteil, vorzugsweise einer Welle, und der andere an einer quer zum beweglichen Bauteil liegenden Fläche dichtend anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtabschnitte (22, 24, 35) an jeweils einem Dichtelement (15, 23) vorgesehen sind, und daß die beiden Dichtelemente (15, 23) aufeinander liegen und zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge ohne feste Verbindung zueinander sind.
Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dichtelement (15) mit einem radial nach außen gerichteten Ringflansch (16) am Stützköper (1) befestigt ist.
Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (16) an einem radial verlaufenden Boden (3) des Stützkörpers (1) befestigt ist.
Dichtring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (16) des einen Dichtelementes (15) von einem Ende des anderen Dichtelementes (23) zumindest teilweise übergriffen ist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Dichtelemente (15, 23) am Stützkörper (1) befestigt sind.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dichtelement (15) vom anderen Dichtelement (23) umgeben ist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Dichtelement (23) unter dem Druck des abzudichtenden Mediums auf dem einen Dichtelement (15) aufliegt.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Dichtelement (23) mit seinem Dichtabschnitt (24, 35) an der Dichtfläche (27) anliegt.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (27) an einem Stützflansch (8) vorgesehen ist.
Dichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützflansch (8) das bewegliche Bauteil (2) unter Bildung eines Ringspaltes (9) umgibt,
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt (24) des anderen Dichtelementes (23) wulstartig verbreitert ist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt des anderen Dichtelementes (23) eine Dichtkante aufweist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (27) radial verläuft.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (27) mit wenigstens einer gegen den Stützkörper (1) gerichteten Erhöhung (30) versehen ist.
Dichtring nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt (24) des anderen Dichtelementes (23) an der vom beweglichen Bauteil (2) abgewandten Seite der Erhöhung (30) an der Dichtfläche (27) anliegt.
Dichtring nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt (24) an einem radial nach außen gerichteten Ringflansch (34) des anderen Dichtelementes (23) vorgesehen ist.
Dichtring nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (34) des andern Dichtelementes (23) unter dem Mediumsdruck an der Erhöhung (30) elastisch verformt ist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (1) für den Zutritt des Mediums zu den Dichtelementen (15, 23) wenigstens eine Durchbrechung (26) aufweist.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dichtelement (15) über einen Teil seiner axialen Länge an einer das bewegliche Bauteil (2) mit Abstand umgebenden Hülse (18) anliegt.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Dichtabschnitt (22)des Dichtelementes (15) ein Extrusionsschutz (28) für das andere Dichtelement (23) aufliegt.
Dichtring nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrusionsschutz (28) durch einen Auflagering gebildet ist.
Dichtring nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrusionsschutz (28) in einer Vertiefung (29) der dem Dichtelement (15) zugewandten Seite des anderen Dichtelementes (23) liegt.