DE2348868A1 - Manschettendichtung fuer rotierende wellen - Google Patents

Description

SPERRY RAND CORPORATION
TROY, MICHIGAN / U.S.A.

Manschettendichtung für rotierende Wellen.

Die Erfindung betrifft eine Manschettendichtung für rotierende Wellen. Manschettendichtungen allgemeiner Ausführung bestehen aus einem Körper aus synthetischem Gummi, welcher die Manschette trägt, die mit der Welle in Kontakt steht. Die Gestalt des Dichtungskörpers umfasst einen rohrförmigen oder konischen Abschnitt, zwischen dem die Welle umfassenden Teil und dem mit dem Lagergehäuse zusammenwirkenden Teil, so, dass eine angemessene Länge der Welle vorstehen kann. Gewöhnlich ist das die Manschette tragende Teil des Körpers mit einer endlosen Schraubenfeder umgeben. Solche Wellendichtungen werden mit grossem Erfolg in den meisten Dichtungsvorrichtungen benutzt, insbesondere dort, wo die Flüssigkeiten in dem Gehäuse keinen höheren Drücken ausgesetzt sind. In verschiedenen Anwendungsbereichen dieser Art entstehen jedoch anomale Bedingungen, welche die Dichtung zeitweise einem gleichmässigen oder einem intermittierend pulsierenden Hochdruck aussetzen, soi dass der flexible,-rohrförmige Teil zerstört wird, der die Manschette trägt. Unter solchen Bedingungen wird die Dichtung sehr schnell schadhaft. Diese Erscheinung- tritt besonders bei hydraulischen Axialkolbenpumpen auf, deren Gehäuse hydraulische

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Flüssigkeit enthalten, die normalerweise unter einem niedrigen- Nominaldruck steht. Bei überlastung oder überhöhter Geschwindigkeit kann jedoch intermittierend die Zylinderlaufbuchse angehoben werden, so dass hoher Arbeitsdruck auf die Dichtung einwirkt und die Manschette zerstört.

Mit Manschetten ausgestattete Wellen-Ringkassettendichtungen sind bereits in grossen Stückzahlen billig durch Massenanfertigung hergestellt worden. Wegen ihrer Unfähigkeit der intermittierenden Einv/irkung von hohem Druck standzuhalten, eignen sie sich nicht für den obengenannten Zweck, der bis jetzt nur zufriedenstellend durch die Verwendung von sehr viel teuereren Hochdruck-Wellendichtungen erfüllt werden konnte.

Das Ziel der Erfindung ist darauf gerichtet, eine verbesserte Manschetten-Wellendichtung verfügbar zu machen, bei welcherdie billige allgemein für normalen Niederdruck anwendbare Ausbildung ohne wesentliche Kostenerhöhung ausgenutzt werden kann, um einen ausreichenden Widerstand für die Einwirkung mit intermittierenden Hochdruckkräften im Verlaufe einer langen Lebensdauer --der Dichtung zu ermöglichen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit einer Wellendichtung erreicht, die eine Innen- und Aussenfläche besitzt, welche

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den Elastomer-Körper einschliessen, der mit einer mit der ' Welle in Kontakt stehenden Manschette in der Nähe der Innenwand versehen ist und der sich von der Manschette zuerst axial auswärts, dann radial auswärts und schliesslich axial einwärts erstreckt, so dass er auf drei" Seiten einen im wesentlichen toroidalen Raum umschliesst, in dem ein mit dem Körper verbundener Ring aus aihäsivem Isoliermaterial angeordnet ist, der aus einem Material besteht, das im wesentlichen thixotropische Eigenschaften und eine Materialhärte aufweist, die kleiner als die des Körpers ist,

Die Erfindung wird nachfolgend mit einem Auführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Schnitt einer Wellendichtung bekannter Form mit der Ausbildung bei der Einwirkung von Nieder- und Hochdruckkräften;

Fig. 2 den Schnitt der Wellendichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform.

Die Fig.1 zeigt eine bekannte Ringkassetten-Manschettendichtung, bei welcher die Kassette aus einem gepressten Stahlring 1o besteht, in welchem ein Körper 12 aus einem Elastomer, wie z.B. aus Neopren oder Buna-N eingesetzt ist. Der Körper 12 bildet dabei in dem Ring eine mit der Welle in Kontakt stehende Manschette 14, welche verhindert¹, dass

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Flüssigkeit entlang der Welle von der rechten Innenseite auf die linke Aussenseite gelangt. Allgemein wird auch noch eine Aussenmanschette 16 angeordnet, die verhindern soll, dass Schmutz von der Aussenseite eindringen kann.

Wie aus der oberen Hälfte der Fig.1 zu ersehen ist, ist der Körper 12 im Schnitt im wesentlichen C-förmig ausgebildet und enthält einen rohrförmigen oder konischen Abschnitt 18, welcher die Manschette 14- mit dem ortsfesten Teil des Körpers 12 verbindet, der sich an dem Tragring abstützt. Mit einer endlosen Schraubenfeder 2o wird eine Konstriktionskraft im wesentlichen in Ausrichtung auf die Manschette 14 angelegt, wobei die Feder gegen eine Verschiebung mit dem Flanschteil 22 gehalten wird.

Wenn eine derartige Dichtung intermittierenden Impulsen einer Flüssigkeit mit sehr hohem Druck auf ihrer Innenseite ausgesetzt wird, verändert sich ihre Form im wesentlichen zu dem mit dem unteren Teil der Fig.1 gezeigten Profil. Durch wiederholte Einwirkung mit derartigen Impulsen tritt eine schnelle Abnutzung und Erosion ein, wobei die Schraubenfeder 2o entlang der Innenfläche des Körpers 12 bewegt wird. Dadurch wird Hitze erzeugt, und es tritt eine Verschlechterung der Eigenschaften des flexiblen Teils 18 des Körpers 12 durch Ermüdung eine, wodurch in vielen Fällen eine vorzeitige Zerstörung der Dichtung hervorgerufen wird. Es ist bekannt, dass derartige Zerstörungen innerhalb von

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einer oder zwei Stunden nach dem Einsetzen einer neuen Dichtung sich wiederholen.

Diese Schwierigkeiten v/erden bei der -vorgeschlagenen Dichtung dadurch vermieden, dass deren wesentlicher toroidaler Hohlraum des Dichtungskörpers 12 mit einem Material gefüllt wird, das, obwohl normalerweise viel weicher und flexibler als der Körper, noch thixotropische Eigenschaften aufweist, die es ihm ermöglichen, als ein harter und mehr starrerer Körper zu wirken, wenn plötzliche Impulse mit hohem Druck einwirken. Einen derartigen Dichtungsring zeigt die Bezugsziffer 24 in Fig.2. Ein geeignetes Material für diesen Zweck ist Silicongummi-Adhäsionsisoliermaterial, das weich und dehnbar sowie geeignet ist, in dem toroidalen Hohlraum untergebracht zu werden, und das zu einer gummiartigen Konsistenz mit thixotrop!sehen Eigenschaften und einem hohen Adhäsionsgrad zu einem Körper 12 behandelt werden kann. Zu den u.a. angebotenen und für den genannten Zweck verwendbaren Silicon-Verbindungen zählt auch das Produkt "Silicongummi-Adhäsionsisoliermaterial RTV 1o8 der Firma General Electric Company. Aasser seiner thixotropisehen Eigenschaft besitzt es, wenn es behandelt wird, den Shore-Härtegrad A 3o, eine Zerreissfestigkeit von 24,6o5 kg/cm" und eine Dehnung von 4oo Prozent. Eine typische Härte dec Körpers sollte dem Shore-Härtegrad A 7o entsprechen oder im Bereich von A 5o bis A 85 liegen.

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Dichtungen, die auf diese Weise aufgebaut worden sind, eignen sich für die Verwendung in verschiedener'Umgebung, wie z.B. für Gehäuse von hydraulischen Pumpen, in denen sie intermittierenden Hochdruckimpulsen ausgesetzt sind, wobei ihre Lebensdauer normalen, d.h. bekannten Dichtungen entspricht, die in Gehäusen mit reinem Niederdruck verwendet v/erden. Solche Dichtungen sind jedoch, wie bereits erwähnt, nicht in der Lage, der Einwirkung von Hochdruck wenige Stunden standzuhalten, ohne vollständig zerstört zu werden.

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Claims (3)

1. Patentansprüche ^: -

   Manschettendichtung für rotierende Wellen, gekennzeichnet durch innere und äussere Seiten, welche einen Elastomer-Körper (12) enthalten, der mit einer mit der Welle in Kontakt stehenden Manschette (14) in der Nähe seiner inneren Seite versehen ist und der sich von der Manschette zuerst axial auswärts, dann radial aus\«/ärts und schliesslich axial einwärts erstreckt und auf drei Seiten einen im wesentlichen toroidalen Raum umschliesst, in dem ein mit dem Körper (12) verbundener Ring (24) aus adhäsivem Isoliermaterial angeordnet ist, das im wesentlichen thixotrop!sehe Eigenschaften und eine Materialhärte aufweist, die niedriger ist als die. des Körpers (12).
2. 2) Dichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (12) aus einer Buna-N-Gummiraischung und der Ring (24) aus einer Silicon-Gummimischung besteht.
3. 3) Dichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ring (24) eine endlose Schraubenfeder (2o) eingebettet ist.

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