DE2008487C2 - Dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für eine durch ein Gehäuse geführte Welle oder verschiebbare Stange mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Bei einer bekannten Dichtung dieser Art (US-PS 27 01 155) haben die beiden Schenkel des U-förmigen Dichtungsringes eine zylindrische Oberfläche, welche von dem zweiteiligen Spreizring vollflächig gegen die abzudichtende Fläche im Gehäuse bzw. auf der Welle oder Stange gedrückt wird. Derartige Dichtungen haben sich in vielen Fällen bewährt, jedoch ist die rechteckige Grundform des Dichtungsringes ungünstig und setzt der Dichtwirkung Grenzen, wenn der Dichtungsring aus Material mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten besteht und unter extremen Tempera turbedingungen benutzt wird. Hat der Dichtungsring beispielsweise einen wesentlich höheren Wärmedehnungskoeffizienten als das die Dichtung aufnehmende Gehäuse und ist die Dichtung hohen Tmperaturen ausgesetzt, dehnt sich der Dichtungsring stärker als das Gehäuse aus, bis eine dauerhafte Verformung eintritt. Ist eine dauerhafte Verformung einmal entstanden, schrumpft der Dichtungsring, sobald die Temperatur sinkt, und löst sich vom Gehäuse, während er sich auf der Welle oder Stange festzieht. Sowohl durch das Ablösen vom Gehäuse als auch durch das Aufschrumpfen oder Festfressen auf der Welle oder Stange entstehen Dichtungsfehler.

Andererseits entsteht bei Verwendung derartiger Dichtungen bei sehr niedrigen Temperaturen eine nach innen gegen die abzudichtende Welle oder Stange wirkende bedeutende Verformungskraft.

Wenn andererseits das Material des Dichtungsringes einen wesentlich niedrigeren Wärmedehnungskoeffizienten als das Material des Gehäuses und der Welle bzw. Stange hat, treten die geschilderten Erscheinungen und Nachteile umgekehrt auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, sine Dichtung der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß sie über einen wesentlich größeren Temperaturbereich als bisher möglich einwandfrei und ohne Einschränkungen wirksam ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs

ίο gelöst Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Durch die spezielle keilförmige Ausbildung und Anordnung eines Expansionsraumes zwischen Dichtung und Stützring ist eine einwandfreie Wirkungsweise der Dichtung auch bei großen Temperaturunterschieden gewährleistet und zwar auch dann, wenn das Material des Dichtungsringes eisien bedeutend größeren oder bedeutend kleineren Wärmedehnungskoeffizienten als das Material des die Dichtung aufnehmenden Gehäuses und der abzudichtenden Welle oder Stange hat Die beiden Lippen des Dichtungsringes werden mit einer bestimmten Vorspannung auseinander- und gegen die abzudichtenden Flächen gedrückt und liegen an diesen Flächen bei starken Temperaturunterschieden stets ausreichend fest an, um die gewünschte Dichtwirkung zu gewährleisten. Durch die Erfindung wird also eine Dichtung mit einem doppellippigen Dichtungsring geschaffen, die insbesondere für den Einsatz bei hohen Temperaturunterschieden geeignet ist, wobei Abnutzungen des Dichtungsringes selbsttätig ausgeglichen werden und sich der Dichtungsring ungehindert entsprechend Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammenziehen kann, ohne seine Funktion und insbesondere seine Dichtwirkung zu verlieren.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine in einem nur teilweise dargestellten Gehäuse untergebrachte Dichtung für eine Welle,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößerten Maßstab und

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

Eine Welle (10) ist durch eine Buchse (11) geführt, welche in einem Gehäuse (12) sitzt, wobei die Welle (10) entweder gedreht oder axial verschoben werden kann. Zwischen der Buchse (11) und einer in das Ende des

so Gehäuses (12) eingeschraubten Stopfbuchsenmutter

(14) ist die Dichtung (13) angeordnet.

Die Dichtung (13) besitzt einen kontinuierlich elastisch verformbaren Dichtungsring, der an einer Stirnseite eine konzentrische, nutförmige Ausnehmung

(15) aufweist, so daß der Dichtungsring zwei Dichtungslippen erhält. Die Ausnehmung (15) ist im Querschnitt wie ein regelmäßiges U ausgebildet.

Die Außenwand des Dichtungsringes weicht im Querschnitt jedoch von der Form eines U ab und besitzt eine innere zylindrische Fläche (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 am gegenüberliegenden Ende des Dichtungsringes liegt.
Auf diese Weise liegt die innere Dichtungslippe (20)

praktisch Ober die gesamte Breite des Dichtungsringes auf der Welle (10) oder einer entsprechenden Stange auf, während die äußere Dichtungslippe (21) gebogen verläuft und in ihrem Querschnitt nach auß ;n abnimmt und an der Innenseite des Gehäuses (12) nur mit einem verhältnismäßig kurzen zylindrischen Abschnitt zwischen dem Punkt (19) und dem äußeren Ende der äußeren Lippe anliegt Zwischen der geschlossenen, konvex gewölbten Seite des Dichtungsringes und der Stopfbuchsenmutter (14) ist ein Stützring (22) angeord- iu net, 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 Radius verläuft, so daß zwischen dem Dichtungsring und dem Siützring (22) ein im Querschnitt keilförmiger Zwischenraum (23) frei bleibt

Daher kann sich die äußere Lippe (21) des Dichtungsringes verbiegen und in axiale." 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 Wärmeeinrwirkung zuläßt, während der Stützring (22) im übrigen bei hohen Drücken 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 Stützscheibe (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 F i g. 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 dem Wärmedehnungskoeffizienten des Dichtungsringes derart ist, daß bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen der Dichtungsring zusammengezogen werden wird, sollte der Dichtungsring zweckmäßig so wie in Fig.3 dargestellt ausgebildet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Dichtungsring eine innere gebogene und sich nach 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 F i g. 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'), die Keilringe (24' und 25') und die Stahlkugeln (26') ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ausgebildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   f. Dichtung für eine durch ein Gehäuse geführte Welle oder verschiebbare Stange, mit einem elastisch verformbaren, im Querschnitt etwa U-förmigen Dichtungsring, dessen Schenkel zwei zueinander konzentrische Lippen gleichen Querschnitts mit zylindrischen Dichtungsflächen bilden, einem an der geschlossenen Rückseite des Dichtungsringes anliegenden Stützring aus festem Material und einem zwischen die beiden Schenkel des Dichtungsringes gedrückten zweiteiligen Spreizring, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Lippen (20, 21; 29, 30) verbindende Abschnitt (17) des Dichtungsringes eine in die Dichtfläche der einen Lippe (21; 29) übergehende konvex gebogene Außenseite und der Stützring (22; 31) eine dieser Außenseite gegenüberliegende konkav gebogene Ausnehmung aufweist, die einen größeren Radius als der konvexe Abschnitt hat, so daß zwischen diesen Teilen ein keilförmiger Expansionsraum (23; 32) verbleibt, und daß die beiden Teile (24, 25) des Spreizringes gegeneinander verschiebbar sind.
2. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der die beiden Lippen (20, 21; 29, 30) verbindende gebogene Abschnitt (17) des Dichtungsringes zu seinem in die eine Lippe (21; 29) übergehenden Ende verjüngt