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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Dichtung zum Umschließen eines radialen Spaltes zwischen relativ zueinander drehbaren koaxialen Bauelementen. Insbesondere ist die Erfindung auf eine derartige Dichtung gerichtet, die Positionsänderungen kompensieren kann, während ein dichtender Kontakt aufrechterhalten wird.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Eine allgemeine Anwendung für eine radiale Dichtung ist, einen radialen Spalt zwischen einer Welle und z.B. einer Lagereinhausung abzudichten. Die Dichtung umfasst üblicherweise ein ringförmiges Gehäuse, das in einer Bohrung der Lagereinhausung angebracht ist, und umfasst weiterhin eine elastomere Dichtlippe, die an dem Metallgehäuse angebunden ist. Die Dichtlippe stützt sich gegen die Welle ab und bildet während der Rotation einen gleitenden Kontakt mit einer Anliegefläche an der Welle aus. Besonders bei hohen Geschwindigkeiten kann die Welle mit einer leichten Exzentrizität rotieren, die als dynamische Unwucht bekannt ist, die als Folge den radialen Spalt zwischen der Anliegefläche und der Einhausung ändert. Um sicherzustellen, dass die Dichtlippe in Kontakt mit der Anliegefläche bleibt, wird die Dichtung im Allgemeinen mit einem sehr kleinen Spiel angebracht und die Lippe ist federbeaufschlagt. Die radiale Last auf die Dichtlippe erzeugt eine zusätzliche Reibung und die Dichtung erfährt üblicherweise einen ungleichmäßigen Verschleiß um den Lippenumfang herum.
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Eine Lösung zum Entfernen der radialen Last auf eine Dichtung ist es, die Dichtung mit radial überlappenden Teilen und axial ausgerichteten Dichtkontaktflächen auszuführen.
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Ein Beispiel einer Dichtung dieser Art ist in der
US 4348031 offenbart. Das Dokument beschreibt eine Rotationsfluiddichtung mit einem Dichtring, der zwischen axial gegenüberliegenden Anliegeflächen von relativ zueinander drehbaren Elementen angeordnet ist. Der Dichtring weist ein Paar auseinander laufender Dichtlippen auf, die sich gegen die Anliegeflächen abstützen, aber frei zwischen den relativ zueinander drehbaren Elementen gleiten können. Bei einer relativen Rotation der Elemente ist der Dichtring reibend in Rotation von dem einen oder dem anderen der Elemente versetzt.
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Es gibt noch Raum für Verbesserung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung liegt in einer dynamischen Dichtung zum Umschließen eines radialen Spalts zwischen koaxialen relativ zueinander drehbaren inneren und äußeren Elementen. Die dynamische Dichtung umfasst einen inneren Dichtungsteil, der an dem inneren Element anbringbar ist; einen äußeren Dichtungsteil, der an dem äußeren Element anbringbar ist; und ein Anliegeflächenteil, das radial zwischen dem inneren und dem äußeren Dichtungsteil aufgehängt und koaxial zu diesen ist. Jedes der inneren und äußeren Dichtungsteile umfasst einen Satz von ersten und zweiten Dichtungselementen, die sich gegen gegenüberliegend ausgerichtete axiale Flächen des Anliegeflächenteils abstützen. Das Anliegeflächenteil wird demnach axial in beiden Richtungen von dem inneren Dichtungsteil an einer radial inneren Kontaktstelle gehalten, und wird axial in beiden Richtungen von dem äußeren Dichtungsteil an einer radial äußeren Kontaktstelle gehalten.
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Der Anliegeflächenteil ist weder mit dem inneren Dichtungsteil noch mit dem äußeren Dichtungsteil verbunden, und ist demzufolge ein radiallastloses frei bewegliches Teil. Relative radiale Bewegungen zwischen den inneren und äußeren Dichtungsteilen können deshalb derart aufgenommen werden, dass weder Reibung noch Verschleiß erhöht werden.
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Weiterhin bedeutet die axiale Halterung des Anliegeflächenteils durch jeweils das innere und das äußere Dichtungsteil, dass die Dichtung zwei potentielle dynamische Kontaktstellen aufweist. Angenommen, das äußere Element und das äußere Dichtungsteil sind während dynamischen Dichtungsbedingungen rotierend. Wenn die Reibung an der radial äußeren Kontaktstelle größer ist als die Reibung an der radial inneren Kontaktstelle, rotiert das Anliegeflächenteil mit dem äußeren Dichtungsteil mit und die Dichtungselemente des inneren Dichtungsteils sind in gleitendem Kontakt mit dem Anliegeflächenteil. Wenn die Reibung an der radial inneren Kontaktstelle größer wird als an der radial äußeren Kontaktstelle, dann „klebt“ das Anliegeflächenteil an dem inneren Dichtungsteil und die rotierenden Dichtungselemente des äußeren Dichtungsteils sind in gleitendem Kontakt mit dem Anliegeflächenteil.
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Eine erfindungsgemäße dynamische Dichtung ist daher in der Lage, eine zweite dynamische Kontaktstelle anzunehmen, bevor die Reibung an der ersten dynamischen Kontaktstelle übermäßig hoch wird. Dadurch wird Verschleiß verhindert, was das Leben der Dichtung verlängert.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel ist zumindest eines der ersten und zweiten Dichtungselemente der inneren und äußeren Dichtungsteile axial zwischen gegenüberliegend ausgerichteten axialen Flächen des Anliegeflächenteils eingeschlossen. In einem Beispiel umfasst das Anliegeflächenteil einen Ring mit einem äußeren U-förmigen Abschnitt an dem radial äußeren Umfang und mit einem inneren U-förmigen Abschnitt an dem radial inneren Umfang. Der äußere Dichtungsteil umfasst dann einen Flansch, der sich in den äußeren U-förmigen Abschnitt des Anliegeflächenteils hinein erstreckt. Die ersten und zweiten Dichtungselemente können als Lippen ausgebildet sein, die sich gegen die inneren axialen Flächen des äußeren U-förmigen Abschnitts abstützen. Ebenso umfasst der innere Dichtungsteil einen Flansch, der sich in den inneren U-Abschnitt des Anliegeflächenteils hinein erstreckt, und der erste und zweite Dichtlippen aufweist, die sich gegen die inneren axialen Flächen des inneren U-Abschnitts abstützen.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Anliegeflächenteil axial von den ersten und zweiten Dichtungselementen des zumindest einen der inneren und äußeren Dichtungsteile umschlossen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Anliegeflächenteil als ein flacher Ring ausgebildet. Ein radial äußerer Rand des flachen Rings erstreckt sich in einen Hohlraum des äußeren Dichtungsteils, der von den ersten und zweiten Dichtungselementen des äußeren Dichtungsteils umschlossen ist. Ebenso erstreckt sich ein radial innerer Rand des flachen Rings in einen Hohlraum des inneren Dichtungsteils, der von den ersten und zweiten Dichtungselementen des inneren Dichtungsteils umschlossen ist. Vorteilhafter Weise ist jeder Hohlraum mit einem Schmiermittel, wie beispielsweise Fett, befüllt, um denjenigen Satz an Dichtungselementen zu schmieren, der in einem gleitenden Kontakt mit den axial äußeren Flächen des flachen Rings ist.
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Das Anliegeflächenteil kann aus einem Metall, einer Keramik oder einem Polymermaterial hergestellt sein. Die axialen Flächen des Anliegeflächenteils, die in Kontakt mit den Dichtungselementen sind, können vorteilhafter Weise mit einer Anti-Reibungsbeschichtung ausgestattet sein, um einen Dichtungsverschleiß zu minimieren. In einigen Beispielen umfasst das Anliegeflächenteil ein atmungsaktives Material, das verhindert, dass Feuchtigkeit in die abgedichtete Umgebung eindringt, aber erlaubt, dass Feuchtigkeit entweicht.
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Die Dichtungselemente der inneren und äußeren Dichtungsteile sind vorzugsweise aus einem Elastomermaterial, wie beispielsweise Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Fluorkohlenstoff-Kautschuk oder Silikon-Kautschuk hergestellt. Geeigneter Weise umfasst jedes Dichtungselement einen Lippenabschnitt mit einer axial ausgerichteten Fläche, die zumindest teilweise in Kontakt mit dem Anliegeflächenteil ist. Das Dichtungselement kann weiterhin einen Auslegerabschnitt umfassen, der an beispielsweise einem Gehäuseelement angebunden ist. In einigen Beispielen ist der Lippenabschnitt aus einem ersten Elastomermaterial und der Auslegerabschnitt aus einem zweiten Elastomermaterial gefertigt, das ein geringeres Elastizitätsmodul aufweist als das erste Elastomermaterial. Der Auslegerabschnitt kann daher das Dichtungselement mit einer Flexibilität ausstatten, während der Lippenabschnitt eine bessere Verschleißfestigkeit aufweist.
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In einer weiteren Entwicklung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die dynamische Dichtung dazu ausgelegt, eine axiale Verschiebung des Anliegeflächenteils bezüglich der inneren und äußeren Elementen zu erlauben, auf eine Art, die eine effektive Dichtung zwischen dem Anliegeflächenteil und jedem Satz der ersten und zweiten Dichtungselemente aufrechterhält.
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Geeigneter Weise umfasst jedes der ersten und zweiten Dichtungselemente des inneren Dichtungsteils einen inneren Lippenabschnitt, der in Kontakt mit einer axialen Fläche des Anliegeflächenteils ist, und umfasst weiterhin einen Auslegerabschnitt mit einer Umbiegung die elastisch den Lippenabschnitt gegen die zugehörige axiale Fläche drückt. Ebenso umfasst jedes der ersten und zweiten Dichtungselemente des äußeren Dichtungsteils einen äußeren Lippenabschnitt, der in Kontakt mit einer axialen Fläche des Anliegeflächenteils ist, und umfasst weiterhin einen Auslegerabschnitt mit einer Umbiegung, die den Lippenabschnitt elastisch gegen die zugehörige axiale Fläche drückt. Die Umbiegung in jedem Auslegerabschnitt ist weiterhin dazu geeignet, als ein Drehpunkt zu dienen, um den sich jeder Auslegerabschnitt dreht in Reaktion auf eine axiale Verschiebung des Anliegeflächenteils relativ zu den inneren und äußeren Elementen. Im Ergebnis bleibt der Lippenabschnitt jedes Dichtungselements der inneren und äußeren Dichtungsteile parallel zu dem Anliegeflächenteil, um einen effektiven dichtenden Kontakt aufrechtzuerhalten.
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Die axiale Verschiebung kann als Ergebnis eines sich innerhalb z.B. in einem abgedichteten Lager aufbauenden Drucks auftreten. Eine Dichtung gemäß der weiteren Entwicklung der Erfindung kann daher verwendet werden, um Druckunterschiede zu kompensieren.
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Die Dichtung kann dazu ausgelegt sein, eine axiale Verschiebung von 0.1–0.8 mm, abhängig von dem erwarteten Druckunterschied, aufzunehmen. Wenn eine axiale Verschiebung in Richtung einer axialen Seite der Dichtung aufgenommen werden soll, weisen die Dichtungselemente der inneren und äußeren Dichtung an dieser axialen Seite eine angemessene Festigkeit auf, die eine Verschiebung zulässt.
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Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Dichtung eine radiale und axiale Symmetrie auf.
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Vorteilhafter Weise kann der Lippenabschnitt von jedem Dichtungselement mehrere Mikrolippen aufweisen, die durch Auskragungen gebildet sind, die von einer axialen Fläche des Lippenabschnitts auskragen. Die Mikrolippen haben einen kleinen Kontaktbereich im Vergleich zu der axialen Fläche als Ganzes, um die Kontaktreibung zu minimieren.
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In einem Beispiel einer dynamischen Dichtung gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung weist der Lippenabschnitt des zumindest einen Dichtungselements zumindest eine erste Mikrolippe auf, die in Kontakt mit dem Anliegeflächenteil ist, wenn dieser Teil in einer mittleren (axial nicht verschobenen) Position ist. Der Lippenabschnitt umfasst weiterhin zumindest eine zweite Mikrolippe, die mit einem axialen Spalt zu dem Anliegeflächenteil angeordnet ist. Der axiale Spalt ist kleiner als oder gleich groß wie eine maximale axiale Verschiebung, für die die Dichtung ausgebildet ist, sie aufzunehmen. Demnach kommt, wenn die oben erwähnte axiale Verschiebung stattfindet, die zumindest eine zweite Mikrolippe in Kontakt mit dem Anliegeflächenteil, um den dichtenden Effekt zu verstärken.
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Eine erfindungsgemäße Dichtung hat weitere Vorteile, die aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Figuren offensichtlich werden.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 einen radialen Querschnitt durch ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung zeigt;
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2 einen radialen Querschnitt durch ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung zeigt;
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3 einen radialen Querschnitt durch ein drittes Beispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung zeigt.
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4 zeigt einen radialen Querschnitt durch ein viertes Beispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Radiale Dichtungen werden verwendet, um einen Spalt zwischen koaxialen, relativ zueinander drehbaren Bauelementen, wie beispielsweise einer Lagereinhausung und einer Welle, zu umschließen. Die Dichtung dient dazu, Schmiermittel in dem Lager zurückzuhalten, und um äußere Verunreinigungen, wie beispielsweise Feuchtigkeit und Schmutz, auszuschließen. Die Dichtung weist üblicherweise eine oder mehrere Dichtlippen auf, die, bei Verwendung der Dichtung, in gleitendem Kontakt mit einer Anliegefläche sind. Um eine effektive Abdichtung sicherzustellen, muss/müssen die Lippe(n) zu allen Zeiten in Kontakt mit der Anliegefläche bleiben. Vorzugsweise ist der Kontakt auf eine Weise sichergestellt, die Reibung und Verschleiß minimiert.
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Ein Beispiel einer radialen Dichtung gemäß der Erfindung ist in 1 dargestellt.
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Eine Dichtung 100 umfasst einen inneren Dichtungsteil 110 und einen äußeren Dichtungsteil 120, die in dem dargestellten Beispiel jeweils an einer Welle 10 und einer Einhausung 20 angebracht sind. Der innere Dichtungsteil 110 umfasst erste 111 und zweite 112 axial beabstandete Dichtungselemente, die sich in einer radial nach außen gerichteten Richtung von einem inneren Gehäuse 113, das an der Welle 10 angebracht ist, erstrecken. Ebenso umfasst der äußere Dichtungsteil 120 erste 121 und zweite 122 axial beabstandete Dichtungselemente, die sich in einer radial nach innen gerichteten Richtung von einem äußeren Gehäuse 123, das an der Einhausung 20 angebracht ist, erstrecken. In diesem Beispiel sind die Dichtungselemente aus einem Elastomermaterial, wie beispielsweise NBR, gefertigt.
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Die Dichtung 100 umfasst weiterhin ein ringförmiges Anliegeflächenteil 130, das in einem radialen Spalt zwischen den inneren und äußeren Dichtungsteilen 110, 120 angeordnet ist, und das axial zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen 111, 112 des inneren Dichtungsteils und zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen 121, 122 des äußeren Dichtungsteils 120 angeordnet ist. Das Anliegeflächenteil 130 kann im Prinzip ein flacher Ring sein, der aus einem metallischen oder polymeren oder keramischen Material gefertigt ist, und gegenüberliegend ausgerichtete erste und zweite axiale Flächen 131, 132 aufweist, die als Anliegeflächen für die Dichtung 100 dienen.
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In diesem Beispiel weisen die ersten und zweiten Dichtungselemente 111, 112 des inneren Dichtungsteils 110 einen inneren Auslegerabschnitt 114 auf, der sich in axialer Richtung zu dem Anliegeflächenteil 130 erstreckt. Ebenso weisen die ersten und zweiten Dichtungselemente 121, 122 des äußeren Dichtungsteils 120 einen äußeren Auslegerabschnitt 124 auf, der sich in axialer Richtung zu dem Anliegeflächenteil 130 erstreckt. Die inneren und äußeren Auslegerabschnitte 114, 124 statten die jeweiligen Dichtungselemente mit Festigkeit aus. Weiterhin haben die inneren ersten und zweiten Dichtungselemente 111, 112 einen inneren Lippenabschnitt 115, der sich in radialer Richtung erstreckt und sich jeweils gegen die ersten und zweiten axialen Flächen 131, 132 des Anliegeflächenteils 130 abstützt. Ebenso haben die äußeren ersten und zweiten Dichtungselemente 121, 122 einen äußeren Lippenabschnitt 125, der sich in radialer Richtung erstreckt und sich jeweils gegen die ersten und zweiten axialen Flächen 131, 132 des Anliegeflächenteils 130 abstützt.
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Demnach wird ein radial innerer Abschnitt des Anliegeflächenteils 130 axial zwischen den inneren Lippenabschnitten 115 gehalten und ein radial äußerer Abschnitt des Anliegeflächenteils wird axial zwischen den äußeren Lippenabschnitten 125 gehalten.
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Die Anliegeflächenteil 130 ist axial von den inneren und äußeren Dichtungsteilen 110, 120 gehalten, ist aber an Keinem befestigt. Daher bestimmt die Reibung, ob die inneren Lippenabschnitte 115 oder die äußeren Lippenabschnitte 125 in gleitendem Kontakt mit den ersten und zweiten axialen Flächen 131, 132 des Anliegeflächenteils sind. Angenommen die Welle 10 ist das rotierende Bauelement. Wenn ein erster Reibungsbetrag zwischen den äußeren Lippenabschnitten 125 und den Anliegeflächen 131, 132 größer ist als ein zweiter Reibungsbetrag zwischen den rotierenden inneren Lippenabschnitten 115 und den Anliegeflächen, dann sind die rotierenden inneren Lippenabschnitte 115 in gleitendem Kontakt. Wenn jedoch der erste Reibungsbetrag aufgrund z.B. eines Versagens eines Schmierfilms zunimmt, und höher wird als der zweite Betrag, dann rotiert das Anliegeflächenteil 130 zusammen mit dem inneren Dichtungsteil 110 und die äußeren Lippenabschnitte 125 sind in gleitendem Kontakt mit den Anliegeflächen 131, 132.
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Demnach „wählt“ die Dichtung 100 automatisch die Gleitkontaktschnittfläche mit der geringsten Reibung aus, wodurch ein Verschleiß minimiert wird und das Leben der Dichtung verlängert wird.
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Vorzugsweise hat die axiale Fläche der inneren und äußeren Lippenabschnitte 115, 125, die sich gegen das Anliegeflächenteil 130 abstützen, eine Anzahl von Mikrolippen 116, die durch Auskragungen, die von Vertiefungen 117 getrennt sind, ausgebildet sind. Umfängliche Kanten der Mikrolippen 116 haben einen Flächenbereich, der signifikant kleiner ist als die oben erwähnte axiale Fläche der Lippenabschnitte, was bedeutet, dass während den dynamischen Dichtungsbedingungen eine geringe Reibung erzeugt wird. Zusätzlich können die Vertiefungen 117 zwischen den Mikrolippen 116 als Reservoir für ein Schmiermittel dienen, um die Reibung an den Gleitkontakten weiter zu reduzieren.
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Wie aus 1 gesehen werden kann, weist der Innenteil 110 der Dichtung einen Hohlraum 119 auf, der von den ersten und zweite Dichtungselementen 111, 112 und einer radial äußeren Fläche des Dichtungsgehäuses 113 umschlossen ist. Ähnlich weist der äußere Teil 120 der Dichtung einen Hohlraum 129 auf, der von den äußeren ersten und zweiten Dichtungselementen 121, 122 und einer radial inneren Fläche des äußeren Gehäuses 123 umschlossen ist. Vorteilhafter Weise sind die Hohlräume 119, 129 mit einem Fett zum Schmieren der gleitenden Kontakte zwischen den Lippenabschnitten 115, 125 der Dichtung und den ersten und zweiten axialen Flächen 131, 132 des Anliegeflächenteils ausgestattet.
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Wie man weiterhin sehen kann, erstreckt sich das Anliegeflächenteil 130 in den Hohlraum 119 des inneren Dichtungsteils 110 mit einem radialen Spalt zu der radial äußeren Fläche des inneren Gehäuses 113, und erstreckt sich in den Hohlraum 129 des äußeren Dichtungsteils 120 mit einem radialen Spalt zu der radial inneren Fläche des äußeren Gehäuses 123. Somit ist das Anliegeflächenteil 130 zwischen den inneren 115 und äußeren Lippenabschnitten 125 der jeweils inneren und äußeren Dichtungsteile aufgehängt. Im Ergebnis gibt es keine radiale Last auf die Dichtung, die daher Änderungen in dem radialen Spalt zwischen der Welle 10 und der Umhausung 20, aufgrund von z.B. einer dynamischer Unwucht, aufnehmen kann, ohne dass ein ungleichmäßiger Verschleiß der inneren oder äußeren Dichtlippen verursacht wird.
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In vielen radialen Dichtungsanwendungen muss die Dichtung in der Lage sein, einem Druckunterschied standzuhalten. Besonders bei hohen Geschwindigkeiten kann sich ein hoher Druck innerhalb eines Lagers aufbauen, der eine Auswirkung auf den/die Dichtkontakt(e) hat. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Dichtung dazu ausgelegt, eine axiale Verschiebung des Anliegeflächenteils zuzulassen, während ein effektiver Dichtkontakt aufrechterhalten wird.
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Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Dichtung mit dieser Fähigkeit ist in 2 dargestellt.
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Die Dichtung umfasst wieder ein Anliegeflächenteil 130, dass axial gehalten und radial zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen 211, 212 eines inneren Dichtungsteils 210 und ersten und zweiten Dichtungselementen 221, 222 eines äußeren Dichtungsteils 220 aufgehängt ist. In diesem Beispiel sind sowohl die inneren als auch die äußeren Dichtungsteile 210, 220 aus zwei separaten Stücken ausgebildet, die miteinander verbunden sind. Dieses vereinfacht den Zusammenbau der Dichtung 200, vorausgesetzt, dass das Anliegeflächenteil 130 radial sowohl die inneren als auch die äußeren Dichtungsteile überlappt. Das innere Dichtungsteil weist erste und zweite Gehäuseelemente 213a, 213b auf und das äußere Dichtungsteil 220 weist erste und zweite Gehäuseelemente 223a, 223b auf, die in axialer Richtung miteinander verbunden werden, nachdem das Anliegeflächenteil zwischen den Dichtungselementen 211, 212, 221, 222 angeordnet wurde.
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Jedes Dichtungselement ist zumindest teilweise aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Kautschuk, hergestellt. Die ersten und zweiten Dichtungselemente 211, 212 des inneren Dichtungsteils 210 weisen einen Auslegerabschnitt 214 und einen Lippenabschnitt 215 auf. Jeder innere Auslegerabschnitt 214 kragt von dem jeweiligen inneren Gehäuseteil 213a, 213b in einer radial nach außen gerichteten Richtung aus und umfasst eine Krümmung oder Umbiegung 218. Der Lippenabschnitt 215 erstreckt sich von der Umbiegung 218 in einer radial nach innen gerichteten Richtung und in einer axialen Richtung zu dem Anliegeflächenteil 230. Mit anderen Worten ist der Lippenabschnitt 215 der ersten und zweiten Dichtungselemente 211, 212 bezüglich der ersten und zweiten axialen Flächen des Anliegeflächenteils 130 abgewinkelt. Geeigneter Weise sind die Lippenabschnitte 215 abgewinkelt, um eine axiale Kraft auf das Anliegeflächenteil aufgrund der Elastizität von jedem Dichtungselement auszuüben. Weiterhin umfasst der Lippenabschnitt 215 in diesem Beispiel drei Mikrolippen 216a, 216b, 216c mit Vertiefungen 217 dazwischen, wodurch die umfänglichen Kanten der Mikrolippen in Kontakt mit den ersten und zweiten axialen Flächen 231, 232 des Anliegeflächenteils 230 sind.
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Die ersten und zweiten Dichtungselemente 221, 222 des äußeren Dichtungsteils 220 haben einen entsprechenden Auslegerabschnitt 224, eine Umbiegung 228 und einen Lippenabschnitt 225.
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Angenommen, dass aufgrund eines hohen Drucks in der Dichtung 200 eine axiale Kraft F auf das Anliegeflächenteil 230 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung wirkt. Die Dichtung ist dazu ausgelegt, einen kleinen Betrag einer axialen Verschiebung des Anliegeflächenteils 230 relativ zu den inneren und äußeren Elementen zuzulassen. Abhängig von der Anwendung kann die zugelassene axiale Verschiebung zwischen 0.1 und 0.8 mm sein.
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Das Anliegeflächenteil 130 drückt gegen den Lippenabschnitt 215, 225 der ersten Dichtungselemente 211, 221 der jeweils inneren und äußeren Dichtungsteile. Die Umbiegung 218 in jedem ersten Dichtungselement wirkt als ein Drehpunkt, um den sich der jeweilige Lippenabschnitt 215, 225 dreht, um die axiale Verschiebung des Anliegeflächenteils 230 zu ermöglichen. Weiterhin wirkt die Umbiegung 218 in dem zweiten Dichtungselement 212, 222 der jeweiligen inneren und äußeren Dichtungsteile als ein Drehpunkt, um den sich die jeweiligen inneren und äußeren Lippenabschnitte 215, 225 aufgrund der Elastizität der Dichtungselemente 212, 222 drehen. Als Ergebnis bleiben die Mikrolippen 216a, 216b, 216c des Lippenabschnitts 215, 225 von jedem zweiten Dichtungselement 212, 222 in Kontakt mit der zweiten axialen Fläche 232. Mit anderen Worten bleiben die inneren und äußeren Lippenabschnitte 215, 225 parallel zu den axialen Flächen 131, 132 des Anliegeflächenteils 130.
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Zudem ist die Festigkeit von jedem Lippenabschnitt 215, 216 dazu ausgelegt, eine axiale Verschiebung zu erlauben. Die Festigkeit hängt von der Dicke des Lippenabschnitts ab. Nimmt man den Lippenabschnitt 215 des ersten Dichtungselements 211 des inneren Dichtungsteils 210 als ein Beispiel, weist die radial äußerste Mikrolippe 216a eine größere axiale Breite auf als die dazwischenliegende Mikrolippe 216b, die wiederum eine größere axiale Breite aufweist als die innerste Mikrolippe 216c. Demnach hat der Hauptkörper des Lippenabschnitts 215 eine im Prinzip konstante Dicke und eine dementsprechende Festigkeit, die eine axiale Verschiebung zulässt.
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Ein Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Dichtung ist, dass ein Druckausgleich möglich ist. Ein weiteres Beispiel einer radialen Dichtung, die einen Druckausgleich in z.B. einem abgedichteten Lager zulässt, ist in 3 dargestellt.
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Die Dichtung umfasst wiederum ein Anliegeflächenteil 130, das axial gehalten wird und radial zwischen ersten und zweiten Dichtungselementen 311, 312 eines inneren Dichtungsteils 310 und ersten und zweiten Dichtungselementen 321, 322 eines äußeren Dichtungsteils 320 aufgehängt ist. Jedes Dichtungselement ist zumindest teilweise aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Kautschuk, hergestellt. Die ersten und zweiten Dichtungselemente 311, 312 des inneren Dichtungsteils 310 haben einen flexiblen Auslegerabschnitt 314 und einen Lippenabschnitt 315, der sich gegen erste und zweite axiale Anliegeflächen 131, 132 des Anliegeflächenteils stützt. Der flexible Auslegerabschnitt 314 weist eine V-förmige Umbiegung 318 auf, die als eine Feder wirkt, um den Lippenabschnitt 315 gegen die entsprechende Anliegefläche zu drücken. Die ersten und zweiten Dichtungselemente 321, 322 des inneren Dichtungsteils 320 weisen auch einen flexiblen Auslegerabschnitt 324 und einen Lippenabschnitt 325 auf, der sich gegen die ersten und zweiten axialen Anliegeflächen 131, 132 abstützt. Die flexiblen Auslegerabschnitte 324 weisen wieder eine V-förmige Umbiegung 318 auf, die als eine Feder wirkt, um die äußeren Lippenabschnitte 325 gegen die entsprechende Anliegefläche zu drücken. Wie oben erklärt, wirkt die Umbiegung 318 in jedem Dichtungselement 311, 312, 321, 322 auch als ein Drehpunkt, um den Lippenabschnitten 315, 325 zu ermöglichen, parallel zu dem Anliegeflächenteil zu bleiben, wenn eine axiale Verschiebung des Anliegeflächenteils 130 auftritt.
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Weiterhin umfasst jeder Lippenabschnitt 315, 325 eine Anzahl von ersten Mikrolippen 316a (vier in dem dargestellten Beispiel), die in Kontakt mit den entsprechenden Anliegeflächen 331, 332 sind, wenn das Anliegeflächenteil 230 in einer nicht verschobenen Position ist. Jeder Lippenabschnitt 315, 325 hat auch eine Anzahl von zweiten Mikrolippen 316b (zwei in dem dargestellten Beispiel) mit einem axialen Spalt zu dem Anliegeflächenteil 330. Die Breite des Spalts ist kleiner als oder gleich zu der maximalen axialen Verschiebung, für die die Dichtung ausgebildet ist. Die Lippenabschnitte sind dazu ausgebildet, dass, wenn ein Druck, der auf das Anliegeflächenteil 130 wirkt, verursacht, dass sich dieser in die Richtung, z.B. der ersten Dichtungselemente 311, 321 der inneren und äußeren Dichtungsteile bewegt, wobei sich die dazugehörigen/entsprechenden Lippenabschnitte 315, 325 verbiegen, so dass die zweiten Mikrolippen 316b auch in Kontakt mit dem Anliegeflächenteil 130 kommen. Der dichtende Effekt wird demnach an dieser axialen Seite der Dichtung verstärkt, vorausgesetzt, dass sechs Mikrolippen jetzt in Kontakt mit dem Anliegeflächenteil sind.
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In den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Dichtung, die bisher dargestellt sind, weist das Anliegeflächenteil axial äußere Flächen auf, die zwischen den ersten und zweiten Dichtungselementen der inneren und äußeren Dichtungsteile gehalten sind. Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in 4 dargestellt, bei dem das Anliegeflächenteil an seinen axial inneren Flächen gehalten ist, die die ersten und zweiten Dichtungselemente umschließen.
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Die Dichtung 400 weist wieder einen inneren Dichtungsteil 410 auf, der an einer Welle 10 angebracht ist, und einen äußeren Dichtungsteil 420, der an einer Einhausung 20 angebracht ist. Das Anliegeflächenteil 430 ist radial zwischen den inneren und äußeren Dichtungsteilen aufgehängt und weist in diesem Beispiel einen ersten U-förmigen ringförmigen Hohlraum 433a an seinem Innenumfang auf, und weist einen zweiten U-förmigen ringförmigen Hohlraum 433b an seinem Außenumfang auf. Das innere Dichtungsteil 410 hat einen sich radial erstreckenden Flansch 414, der sich in den ersten Hohlraum 433a mit einem radialen Spalt zu der Umfangsfläche des ersten Hohlraums erstreckt. Gleichermaßen hat das äußere Dichtungsteil 420 einen sich radial erstreckenden Flansch 424, der sich in den zweiten Hohlraum 433b mit einem radialen Spalt zu der Umfangsfläche des zweiten Hohlraums erstreckt. Der Flansch 414 des inneren Dichtungsteils hat weiterhin erste und zweiten Dichtlippen 411, 412, die sich jeweils gegen die ersten und zweiten inneren axialen Flächen 431a, 432a des ersten Hohlraums 433a stützen. Gleichermaßen hat der Flansch 424 des äußeren Dichtungsteils erste und zweite Dichtlippen 421, 422, die sich jeweils gegen die ersten und zweiten inneren axialen Flächen 431b, 432b des zweiten Hohlraums 433b stützen. Wie zuvor, ist das Anliegeflächenteil 420 frei von radialer Last und die Dichtung 400 kann eine dynamische Unwucht ohne zunehmende Reibung und Verschleiß aufnehmen.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Anliegeflächenteil 420 geeigneter Weise aus zwei separaten Abschnitten ausgebildet, die axial miteinander verbunden sind, nachdem die inneren und äußeren Dichtungsteile 410, 420 gegen einen der separaten Abschnitte angeordnet wurden.
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Es wurde eine Anzahl von Aspekten/Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass jeder/s Aspekt/Ausführungsbeispiel mit irgendeinem anderen Aspekt/Ausführungsbeispiel kombiniert werden kann. Die Erfindung kann daher innerhalb des Schutzbereichs der anhängigen Patentansprüche variiert werden.
