DE2008487A1 - Dichtung - Google Patents

Description

Pneurao Dynamios Corporation, 3781 East 77th Street, Gleveland, Ohio, USA

Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Diohtung und insbesondere eine Doppellippendiohtung, mit der zwei konzentrisch zueinander angeordnete ringförmige oder zylindrische flächen abgedichtet werden sollen·

Eine derartige Diohtung besitzt nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin einen aus elastomerem Material bestehenden Ring mit u-förmigem Querschnitt, so daß die innere und die äußere Diohtungslippe zylindrische Oberflächen besitzen· Diese Oberflächen überdecken einander über die gesamte Länge des Dichtungsringes,und es wirken zwei voneinander getrennte, federbelastete Keilringe derart auf die Dichtungslippen, daß sie auseinander und gegen die jeweils abzudichtende fläche gedrückt werden, d· h· gegen eine abzudichtende Welle und die Innenseite des die Dichtung umgebenden Gehäuses·

Obwohl eine derartige Dichtung in vielen Fällen sehr befriedigend arbeitet, wurde gefunden, daß die rechteckige Grundform des Dichtungsringes ungünstig ist und der Dichtung gewisse Grenzen setzt, wenn der Dichtungsring aus einem Material mit einem hohen Wärmeexpansionskoeffizienten besteht und imter extremen Eemperaturbedingungen verwendet bzw· eingesetzt wird· Wenn das Material des Dichtungsringes beispielsweise einen wesentlich höheren Wärmedehnungskoeffizienten als das die Dichtung aufnehmende Gehäuse besitzt und die Dichtung einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, dehnt sioh

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die Dichtung gegen das Gehäuse aus, bis eine dauerhafte Verformung oder ein sonstiger fehler auftritt· Venn eine dauerhafte Verformung entstanden ist, schrumpft die Dichtung vom Gehäuse weg und auf die Welle, sobald die Temperatur wieder zurückgeht· Durch das Aufschrumpfen oder festfressen an der Welle kann ebenfalls ein Dichtungsfehler entstehen·

Es versteht sich, daß, wenn eine derartige Dichtung hingegen bei wesentlich niedrigeren !Temperaturen als normal arbeitet, eine bedeutende Verformungskraft nach innen gegen die abzudichtende Welle wirkt und daß sich außerdem die geschilderten Verhältnisse im wesentlichen umkehren, wenn der Wärmedehmingskoeffizient des Materials des Dichtungsringes wesentlich geringer als der des Gehäuses und der abzudichtenden Welle ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung und insbesondere eine Doppellippendichtung zu schaffen, die über einen wesentlich größeren !Temperaturbereich als bisher möglich einwandfrei und ohne Einschränkung arbeiten kann·

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Dichtung vorgeschlagen, die einen Doppellippendichtungsring enthält, wobei eine Dichtungslippe sich zu ihrem äußeren Ende hin verjüngt und außerdem gebogen ist, während die andere Dichtungslippe eine im wesentlichen zylindrische form aufweist, so daß die erstgenannte Dichtungslippe sich entsprechend unterschiedlichen !Temperaturen gegenüber der durch sie abzudichtenden Fläche, an welcher sie anliegt, entsprechend ihrem Wärmedehnungskoeffizienten ungehindert ausdehnen oder zusammenziehen kann, ohne ihre Dichtwirkung zu verlieren, wobei die beiden Dichtungslippen mit einer bestimmten Vorspannung auseinandergedrückt werden.

Die d-uroh die vorliegende Erfindung geschaffene Verbesserung

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einer Dichtung mit Doppellippendichtungsring wird-also lediglich duroh Verändern der Form des Dichtungeringes erzielt, während alle anderen Teile der Dichtung in beliebiger und bekannter Weise ausgebildet sein kennen»

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen·

In der Zeichnung sind zwei Aueführungsbeispiele einer Dichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längssohnitt durch eine in einem nur teilweise dargestellten Gehäuse untergebrachte Dichtung für eine Welle,

Fig· 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerten Maßstab und

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung.

Sine Welle (IC) Al* durch eine Buchse (11) geführt ,welche in einen Gehäuse (12) sitzt, wobei die Welle (10) entweder gedreht oder axial verschoben werden kann. Zwischen der Buohse (11) und einer in das Ende des Gehäuses (12) eingeschraubten Stopfbuohsenmutter (14) ist die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtung (13) angeordnet·

Die Dichtung (13) besitzt einen kontinuierlich elastisch verformbaren Dichtungsring, der. an einer Stirnseite eine konzentrische, nutföroige Ausnehmung (15) aufweist, so daß der Dichtungsring zwei Diohtungslippen erhält. Die Ausnehmung (15) ist im Querschnitt wie ein regelmäßiges U ausgebildet.

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Die Außenwand des DiohtungsrInges weicht im Querschnitt jedoch von der form eines ü ab und besitzt eine innere zylindrische fläohe (16) und eine äußere Fläche, die einen kreisförmig gewölbten Abschnitt (17) aufweist, der konvex gewölbt von einem Punkt (18) auf der Innenseite der Mittellinie durch die Ausnehmung (15) und somit von nahe dem inneren Ende der zylindrischen fläche (16) zu einem Punkt (19) verläuft, der verhältnismäßig nahe an gegenüberliegenden Ende des Dichtungsringes liegt·

Auf diese Weise liegt die innere Diohtungslippe (20) praktisch über die gesamte Breite des Dichtungsringes auf der Welle (10) oder einer entsprechenden Stange auf, während die äußere Diohtungslippe (21) gebogen verläuft und in ihrem Querschnitt nach außen abnimmt und an der Innenseite des Gehäuses (12) nur mit einem verhältnismäßig kurzen zylindrischen Absohnitt zwischen dem Punkt (19) und den äußeren Ende der äußeren Lippe anliegt· Zwischen der geschlossenen, konvex gewölbten Seite des Dichtungsringes und der Stopfbuchsenmutter (14) ist ein Stützring (22) angeordnet, dessen dem Dichtungsring zugewandtes Ende ebenfalls gewölbt oder gebogen ist, und zwar konkav, wobei diese Wölbung jedoch, wie die Zeichnung zeigt, nach einem etwas größeren Hadius verläuft, so daß zwischen dem Dichtungsring und dem Stützring (22) ein im Querschnitt keilförmiger Zwischenraum (23) frei bleibt.

Daher kann sich die äußere Lippe (21) des Dichtungsringes verbiegen und in axialer Richtung wirksam verschieben, wenn sich das Material des Dichtungsringes gegenüber dem Gehäuse (12) ausdehnt, ohne daß eine dauerhafte Verformung stattfindet· Ebenso kann die äußere Lippe (21) in die ursprüngliche Lage und form zurückkehren, wenn die Temperatur wieder abnimmt· Der Zwischenraum (23) zwischen dem Stützring (22) und dem Dichtungsring ist so angeordnet, daß er die Bewegungen der äußeren Dichtungslippe (21) unter Wärmeeinwirkung

zuläßt, während der Stützring (22) im übrigen bei hohen Drükken den Dichtungsring in ausreichender Weise abstützt·

Die Dichtung (13) enthält außerdem einen inneren Keilring (24) und einen äußeren Keilring (25), die im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildet sind und jeweils gegen eine der Lippen (20 bzw· 21) anliegen, wobei sie in die Ausnehmung (15) hineinragen· Im sich nach außen erweiternden Zwischenraum zwischen den beiden Keilringen (24 und 25) liegen frei bewegbar Stahlkugeln (26), die mittels einer Stützscheibe

(27) zwischen den Keilringen (24 und 25) gehalten werden. Die Stützsoheibe (27) wird mittels eines schraubenfederringes

(28) aus eng aufgewickeltem Federdraht gegen die Stahlkugeln (26) gedrückt, wobei der Schraubenfederring (28) sich gegen die Buchse (11) abstützt. Der Schraubenfederring (28), der auch durch andere Druckelemente ersetzt werden kann, übt auf den Dichtungsring eine vorbestimmte Belastung aus, so daß die lippen (20 und 21) des Dichtungsringes aufgrund der Keilwirkung der Keilringe (24 und 25) auseinander und gegen die jeweils abzudichtenden Flächen gedrückt werden. Da sich die beiden Keilringe (24 und 25) ungehindert gegeneinander verschieben können, kann sich der innere Keilring (24) gegenüber dem anderen Keilring (25) verschieben, um Abnutzungen der inneren Lippe (20) automatisch oder selbsttätig auszugleichen, ohne daß hierdurch die Stützung und Vorbelastung des Dichtungsringes oder der gesamten Dichtung verändert bzw. beeinträchtigt wird.

Das in Pig, 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung wird natürlich zweckmäßig dann verwendet, wenn im Betrieb eine Expansion des Dichtungsringes gegenüber dem Gehäuse und der Welle zu erwarten ist, bei der das elastomere Material nach außen gegen das Gehäuse gedrückt wird. Wenn der Unterschied der Wärmedehnungskoeffizienten der Welle und des Gehäuses gegenüber demWärmedehnungskoeffizienten des Dichtungsringes derart ist, daß bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen der Dichtungsring zusam-

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menge ζ ο gen werden wird, sollte der Dichtungsring zweokmässig so wie in Pig· 3 dargestellt ausgebildet sein· Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Dichtungsring eine innere gebogene und sioh naoh vorn verjüngende lippe (29) und eine im wesentlichen zylinderförmige äußere Lippe (30). Außerdem ist ein Stützring (31) vorgesehen, dessen Form gegenüber der des Stützringes (22) aus Pig. 1 und 2 umgekehrt ist, so daß zwischen der gebogenen inneren lippe (29) und dem Stützring (31) ein keilförmiger Zwischenraum (32) verbleibt. Im übrigen sind die Welle (10·)» das Gehäuse (12»), die Stopfbuchsenmutter (14«)ι die Keilringe(24' und 25») und die Stahlkugeln (26*) ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß fig. 1 und 2 ausgebildet·

Durch die Erfindung wird also eine Dichtung mit einem doppellippigen Dichtungsring geschaffen, der insbesondere für einen Betrieb unter hohen Temperaturunterschieden geeignet ist und dessen Abnutzungen selbsttätig ausgeglichen werden können, wobei dieser Hing sich ungehindert unter Temperature chwankungen ausdehnen oder zusammenziehen kann, ohne seine Funktion, insbesondere seine Dichtwirkung zu verlieren.

Patentansprüche;

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Claims (1)

1. 941 Patentansprüche:

   l.y^iohtung mit einem elastisch verformbaren doppellippigen Dichtungsring, der zwischen zwei zueinander konzentrischen, abzudichtenden flächen anzuordnen ist, wobei jeweils eine der beiden Lippen an einer dieser flächen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Lippen (20, 30) des Dichtungsringes eine zylindrische Dichtfläche (16) aufweist, während die andere Lippe (21, 29) gebogen ist und sich zu ihrem äußeren Ende wenigstens teilweise rerjungt, wobei die beiden einander zugeordneten Lippen (20, 21 bzw· 29, 30) auseinandergespreizt werden·

   2· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring pit einem Stützring (22, 31) zusammenwirkt, der einen derartigen Querschnitt aufweist, daß er am Dichtungsring an dessen dickster Stelle anliegt, und der eine konkav gebogene Ausnehmung im Bereich der konvex gebogenen Lippe (21, 29) des Diohtungsringes aufweist, wobei die konkave Wölbung des Stützringes nach einem größeren Radius als an die konvexe Wölbung der Diohtringlippe verläuft, so daß zwischen diesen Teilen ein Zwischenraum (23, 32) verbleibt·

   3· Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen (20, 21 bzw· 29, 30) des Dichtungsringes mittels Teilringen (24, 25 bzw. 24', 25») und zwischen denselben angeordneten federbelasteten Kugeln (26, 26') auseinander und gegen die abzudichtenden flächen derart gedrüokt werden, daß die einzelnen Keilringe unabhängig voneinander nachgestellt bzw· gegeneinander verschoben werden können.

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   4· Diohtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring an einer Stirnseite eine nutförmige Ausnehmung (15) mit IJ-förmigem Quersohnitt aufweist, wobei die Dichtlippen (20, 21 bzw. 29, 30) zu beiden Seiten dieser Ausnehmung angeordnet sind und an ihren Enden einen im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisen und sion die Krümmung der gebogenen und sioh im Querschnitt verjüngenden Lippe über mehr als die Hälfte der radialen Dicke des Dichtungsringes erstreckt»

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