DE1904727A1

DE1904727A1 - Dichtungsring

Info

Publication number: DE1904727A1
Application number: DE19691904727
Authority: DE
Inventors: Sven-Erik Malmstroem
Original assignee: Forsheda Gummifabrik AB
Current assignee: Forsheda Gummifabrik AB
Priority date: 1968-02-02
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1969-09-04
Also published as: GB1249915A; SE303409B; FR2001258A1; US3615097A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtungsring, zur Abdichtung einer Welle gegenüber einer zwei Räume unterschiedlichen Drucks trennenden Wand,
bestehend aus einem gummielastisehen, unter Spannung auf die Welle aufgezogenen und aufgrund dieser Spannung seine Lage haltenden Ringkörper und einer mit diesem aus einem Stück bestehenden ringförmigen Dichtlippe, die auf derjenigen Seite der Wand, auf der der höhere Druck herrscht, längs einer ringförmigen Dichtfläche unter ihrer Eigenspannung und unter dem Einfluß des
auf sie wirkenden Drucks an der Wand anliegt.

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Eine Dichtung dieses Typs ist als sogenannter V-Ring bekannt, der unter normalen Betriebsbedingungen als Druck— dichtung weniger geeignet ist, weil der Druck die Dichtungslippe vollständig gegen die Wand preßt. Daraus ergibt sich, daß die Dichtfläche, an der die Dichtung unter Reibung anliegt, der der Wand gegenüberliegenden inneren Oberfläche der Dichtung gleichkommt„ Die Reibung wird dadurch groß und bei hohen Drücken (l kg pro cm and darüber) werden der Verschleiß am Dichtungsring und die erzeugte Wärme so groß, daß die Lippe nach Kurzer Betriebszeit unbrauchbar wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, d.h., einen Dichtungsring der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch beim Auftreten von Druckdifferenzen befriedigend arbeitet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die frei der Wand gegenüberliegende Oberfläche der Lippe klein ist gegenüber der radialen Dicke des Ring— körpers.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung, die in fünf Figuren je einen Querschnitt durch fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt.

Eine Wand 11 trennt zwei Räume 12 und 13. Der Druck im Raum 13 ist höher als der Druck im Raum l2. Eine Welle Lk durchdringt die Wand Ii₀ Ein Stützkörper 15 aus Gummi

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ist auf die Welle Ik aufgespannt. Eine Lippe 16 von konischer Form erstreckt sich von der inneren Oberfläche des Stützkörpers 15 nach außen. Unter dem Einfluß des sie umgebenden Drucks und der ihr innewohnenden Spannung wird die Lippe Ib gegen die Wand 11 gedruckt und liegt an der Y/and längs einer ringförmigen Dichtfläche 18 mit ihrer inneren, leicht kegeligen Oberfläche 1/ an. Der Stützkörper des itings 15 hat eine große kasse und uetracutliche radiale Erstreckung im Vergleich aiit der Lippe, um eine stabile Lage der jjippe in Bezug auf die Wand Ii zu gewährleisten. Die Aufgabe dos Stützkörpers des ilings Desteht weiterhin darin, eine Abdichtung zwischen dein Körper und der Welle zu gewährleisten. Die Lippe ist hingegen so robust ausgebildet, daß sie unter dem Einxluß des auf die Dichtfläche wirkenden Druckes iiiclit ohne weiteres verfornit und gebogen wird. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Druckdiehtung hoher Wirksamkeit,, Damit ist die Beständigkeit gegenüber hohen Drücken hei hohen Umf angs geschwindigkeit en. bei einem Minimum von Abrieb gemeint, was umgekehrt maximale Lebensdauer bedeutet. Durch die in Fig. 1 dargestellte Formgebung der Lippe, Dei der die Lippe im wesentlichen quadratischen Querschnitt hat, so daß ihre Gestalt mehr oder weniger unverändert bleibt, drückt sie gegen die Dichtfläche mit einer nahezu scharfen Kante. Eine gewisse Verformung ist jedoch infolge der Tatsache unvermeidlich, daß die Dichtfläche der Lippe einer gewissen radialen Ausdehnung unter-

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worfen wird. Erfindungsgemäß ist diese Erstreckung klein im Vergleich mit der des Stützkörpers und soll darüberhinaus so gering als nur möglich sein. Der Vorteil dieses Merkmals ergibt sich auf folgendem. Reibungsverluste und Wärmeerzeugung an der Dichtungsstelle einer Gummidichtung sind proportional dem Flächeninhalt der Dichtfläche, der spezifischen Flächenpressung, dem Reibungskoeffizienten und der Gleitgeschwindigkeit. Da die spezifische Flächenpressung, der Reibungskoeffizient ) und die Gleitgeschwindigkeit als etwa konstant angesehen werden können, ist die Größe der Dichtfläche diejenige Einflußgröße, der die ausschlaggebende Bedeutung zukommt. Je kleiner die Dichtfläche ist, umso geringer sind die erzeugte Reibungswärme und der Verschleiß und umso höher ist die Lebensdauer der Dichtung.

Eine Dichtung au« Nitrilkauteohuk mit der in Fig. i dargestellten Gestalt arbeitete unter folgenden Bedingungen befriedigend:
Wellendurcheeeser 50 am
Drehzahl 2000 U/ain
Druck 2 kg/cm².

Die Temperatur an der Dichtfläche lag unter 70⁰C und die Temperatur eines den Dichtungsbereich umgebenden Liters Öl betrug im Dauerzustand 50 bis 6o°C. Das zeigt, daß eine solche einfache Dichtung unter Bedingungen arbeiten kann, die bislang eine erheblich kompliziertere Dichtungsanordnung verlangten.

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Im wesentlichen dieselben Ergebnisse können mit einer Dichtung nach 2 erreicht werden. Das Gummidichtungselement gleicht in diesem Fall dem handelsüblichen V—Ring. Der Stützkörper des Rings 25 fixiert die Lippe 26 auf einer Welle 24, die durch eine Bohrung 29 in einer zwei Kammern 22 und 23 trennenden Wand 21 hindurchtritt. In der Kammer 23 herrscht ein höherer Druck, Die Bohrung 29» die die. Welle durchsetzt, ist erheblich größer als der Wellendurchmesser. In dem Zwischenraum zwischen der Bohrung 29 und der Welle 24 ist eine Hülse 210 eingesetzt. Die Stirnfläche 211 der Hülse ist in einem solchen Winkel konisch ausgeführt, daß sie eine Abstützung für die Lippe darstellt, die sich über den größten Teil ihrer Oberfläche 25 an die Hülse unter Druck anlegt.

Unter dem in der Kammer 23 herrschenden Druck wird die Lippe gegen die konische Fläche 211 der Düse gedruckt, und-nur der äußere Teil der Lippe legt sich gegen die Wand 21 längs einer Dichtfläche 28, die sehr schmal im Vergleich zu den Abmessungen des Körpers und der Lippe des Dichtungsrings ist.

Eine Dichtungsanordnung gemäß Fig. 2 ist von verschiedenen Gesichtspunkten her vorteilhaft. Ein Standarderzeugnis, nämlich der V-Ring, bildet ein wesentliches Teil der Dichtung. Die Hülse kann aus einer großen Zahl unterschiedlicher Werkstoffe von Metall bis Kunststoff

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und Gummi hergestellt werden. Der wesentlichste Vorteil besteht jedoch darin, daß dieser Anwendungsfall keine engen Toleranzen erfordert.

Dickenunterschiede bei der Wand 21 von 0,1 nun können ohne weiteres zugelassen werden. Dies gilt auch für den Teil der Hülse, die von der Wand 21 umgeben ist. Eine Hülse 210 ist .mit geringem Spiel zwischen der Oberfläche 212 und ihrer Fläche 281 angeordnet, die sich auf der der Dichtfläche 28 gegenüberliegenden Seite befindet. Mittels einer Befestigungsschraube 213 ist die Hülse in ihrer Lage gesichert„ Der V-Ring ist derart nach vorne angeschoben, daß seine Lippe mit der ganzen Oberfläche der Hülse 210 in Berührung kommt. Dadurch wird die korrekte Dichtstellung für den äußeren Lippenbereich automatisch erhalten. Bei dieser Ausführung ist keine mechanische Bearbeitung der Welle zur Bildung eines stützenden Bundes od.dgl. für den V—Ring erforderlich. Die dem Ringkörper 25 innewohnende Spannung um die Welle reicht zur Sioherung der Stellung des V—Rings gegenüber der Hülse aus und gewährt gleichzeitig eine ausgezeichnete Abdichtung um die Welle. Die Lage der Hülse gegenüber der Wand 21 wird während der Montage bestimmt. Ein weiterer Vorteil einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 besteht in folgendem. Falls der V-Ring aus irgendeinem Grunde vom Raum 22 her entfernt oder ersetzt werden sollte, wird zunächst die Befestigungsschraube 213 gelöst und die Hülse 210 um

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eine solche Strecke zurückgezogen, daß der V-Ring durch den Zwischenraum zwischen der Welle 24 und der Bohrung 29 herausgezogen und entfernt werden kann. Es kann nun ein neuer V-Ring auf die Welle aufgezogen werden und durch die Öffnung in der Wand 21 hindurchgedrückt werden, wonach die Hülse in ihre Lage zurückgeschoben wird und mittels der Befestigungsschraube 213 gesichert wird .

Fig. 3 zeigt eine weitere Entwicklung des in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Erfindungegedankens. In diesem Fall ist die Hülse 210 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 durch einen Gummiring 310 ersetzt, dessen Stützfläche 311 für die Lippe 36 mit dem Gummiring 310 mittels ihres inneren Bereichs 37 verbunden ist. Im Bereich 37 sind.die Lippe 36 und die Hülse 310 vorteilhafterweise einstückig verbunden. Der Gummiring ist mit Spannung auf die Welle 34 aufgezogen. Die Haltekraft, die der Gummiring aufgrund der in ihm herrschenden Spannung gewährt, reicht aus, um die Dichtung bei erheblichen Drücken in ihrer Lage zu halten. Während die Hülse 210 des vorher erläuterten Beispiels mit Hilfe der Befestigungsschraube 213 sicher befestigt ist, wird der Gummiring 310 in seiner Lage aufgrund der Reibung zwischen der Welle und dein Gummiring gehalten. Das bedeutet, daß die Aus-

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fuhrungsform gemäß Fig. 3 für hohe Drücke mit einer gewissen Vorsicht eingesetzt werden muß.

Es kann deshalb vorteilhaft sein, auf der Welle 34 einen Bund 341 oder dgl. vorzusehen, an dem sich der Gummiring zur Vermeidung jeden Risikos abstützen kann.

Bei der Ausführungsform der Dichtung gemäß Fig. 4 ist der Stützkörper 35 der Ausführungsform gemäß Fig. 3 fc fortgelassen, während der Gummiring 410, der als Stützhülse für die Lippe 46 dient, in diesem Fall auch die Rolle des die Lippe 46 tragenden und an der Welle haltenden Spannrings übernimmt.

Die Lippe ist mit einer rings umlaufenden Kante oder Wulst 47 versehen, die an der Wand 41 längs einer Dichtfläche 48 anliegen. Die Aufgabe dieser Kante oder Wulst ist es, eine gewisse axiale Verschiebung zwischen Welle 44 und Wand 41 zu gestatten, ohne daß die Wirksamkeit der Dichtung dadurch ausgeschlossen wird.

Fig. 5 zeigt eine Variante der AusfUhrungsform gemäß Fig. 2. Der Unterschied besteht darin, daß die Hülse 210 durch einen Bund 510 an der Welle 54 ersetzt ist.

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Claims

_ 9 Patentansprüche

IJ Dichtungsring zur Abdichtung einer Welle gegenüber einer zwei Räume unterschiedlichen Drucks trennenden Wand, bestehend aus einem gunimielastischen, unter Spannung auf die Welle aufgezogenen und aufgrund dieser Spannung seine Lage haltenden Ringkörper und einer mit diesem aus einem Stück bestehenden ringförmigen Dichtlippe, die auf derjenigen Seite der Wand, auf der der höhere Druck herrscht, längs einer ringförmigen Dichtfläche unter ihrer Eigenspannung und unter dem Einfluß des auf sie wirkenden Drucks an der Wand anliegt, da— duroh gekennzeichnet, daß die frei der Wand (11, 21) gegenüberliegende Oberfläche der Lippe (l6, 26, 36, 46) klein ist gegenüber der radialen Dicke def Ringkörpers (15, 25, 35, ²IlO).

2, Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß näherungsweise die ganze der Wand (H) gegenüberliegende Oberfläche der Lippe (l6) mit der Wand in gleitender Berührung steht.

3. Dichtungering nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Eretreekunf der Dichtfläche (Ιβ, 48) weniger ale die Hälfte der Dicke des Ringkörper« (15, 410) beträgt.

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4. Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Lippe (26) etwa der radialen Dicke des Ringkörpers (25) gleicht, daß die Bohrung (29) in der Wand (21), durch die die Welle (24) hindurchtritt, wesentlich größer ist als die Welle und daß zwischen Bohrung und Welle eine Hülse (210) eingesetzt ist, an der sich der größere Teil der Lippe abstützt, während nur der äußere Bereich (28) der Lippe die Wand berührt„

5. Dichtungsring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (210) aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.

6. Dichtungsring nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet) daß die HÜlae (310, 410) aus einem Stück mit der Lippe (36, 46) besteht.

7. Dichtungsring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (410) gleichzeitig als Ringkörper dient.

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8) Dichtungsring nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (210) einstückig mit der Welle gefertigt ist.

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