DE2540333A1 - Dichtung zwischen einem festen und einem sich drehenden teil - Google Patents

Description

DR.A.VAN DERWERTH DR.'FRANZ LEDERER REINER F.MEYER

DlPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8000 MÖNCHEN 80

LUCILE-GRAHN-STRASSE 22

TELEFON: (089) 472947 TELEX: S24624 LEOER D TELECR.: LEDERERPATENT

10. September 1975 74 3O 869

Societe Internationale de Mecanique Industrielle S.A., 37, Rue Notre Dame, Luxembourg / LUXEMBOURG

Dichtung zwischen einem festen und
einem sich drehenden Teil

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zwischen einem festen und einem sich drehenden Teil, die in eine Bohrung eines Gehäuses, durch welche sich eine sich drehende Welle erstreckt, einpreßbar ist und einen flachen Reibring trägt, der mit einem fest mit der Welle verbundenen Gegenring zusammenwirkt. Derartige Dichtungen finden im besonderen bei Wasserpumpen von Verbrennung.-

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motoren Verwendung. Der in die Bohrung des Gehäuses konzentrisch zu der abzudichtenden Welle eingepreßte Teil kann aus Metall oder einem elastomeren Material hergestellt sein.

Im ersten Fall ist eine vollständige Abdichtung in dem Gehäuse nur schwer zu erreichen aufgrund der Schwierigkeiten, die durch ein Festfressen durch die Pressung der beiden miteinander in

Berührung stehenden metallischen Materialien verursacht werden. Im zweiten Fall gestattet die Nachgiebigkeit des Kautschuks, da die Umgebungstemperatur der Pumpe stets erhöht ist, keine absolut positive Abdichtung bei der Rotation der Dichtung im Gehäuse. Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und eine Dichtung zu schaffen, die in einfacher Weise in großen Serien auf automatischen Maschinen herstellbar ist, Um ein Produkt hoher Qualität und geringer Herstellungskosten zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Dichtung zwischen einem festen und einem sich drehenden Teil geschaffen, die in eirie Bohrung eines Gehäusäs, durch welches sich eine sich drehende Welle erstreckt, einpreßbar ist und einen flachen Reibring trägt, der mit einem fest mit der Welle verbundenen Gegenring zusammenwirkt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Teil der Dichtung, der in das Gehäuse eingepreßt wird, teilweise aus Metall und teilweise aus einem elastomeren Material besteht.

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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Teil der Dichtung, .der in das Gehäuse eingepreßt wird, aus einem metallischen Zylinder, dessen Durchmesser so groß ist, daß er unter Kraftaufwendung in das Gehäuse eindrückbar ist und eine zylindrische Fortsetzung geringeren Durchmessers besitzt, die von einem elastomeren Material umkleidet ist, wobei der Durchmesser der zylindrischen Umkleidung demjenigen des größeren Zylinders entspricht und somit mit diesem in das Gehäuse eingepreßt werden kann.

Das elastomere Material, das den inneren Teil der metallischen Dose umgibt, besitzt nach innen eine Fortsetzung in der Weise, daß sich in einem radialen Halbschnitt die Form eines U ergibt, dessen Schenkel in Richtung der Achse der Dichtung liegen, wobei der innere Schenkel so angeordnet ist, daß er eine elastische Membrandichtung bildet, während der äußere Schenkel die metallische Dose umgreift. Eine metallische Stütze hält den inneren Rand dieser Membran gegen den rückwärtigen Teil des Reibringes.

Das freie Ende des Teiles der metallischen Dose mit dem größten Durchmesser besitzt eine nach außen gerichtete RandaufWeitung, die einen Anschlag beim Einpressen der Dichtung in das Gehäuse bildet, während der gegenüberliegende Rand des Teiles der Dose mit dem geringeren Durchmesser, der von dem elastomeren Material eingekleidet ist, mit einer nach innen gerichteten Abkantung versehen ist, die den rückwärtigen Teil der Membran verstärkt,

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auf welchem sich eine Feder abstützt, die am vorderen Teil der Membran angreift und den Reibring der Dichtung an einen Gegenring andrückt, der aus einer fest mit der Welle verbundenen Kappe bestehen kann.

Um die Verbindung zwischen der Membran und dem Ring zu verbessern und dessen Rotation durch die sich drehende Welle zu vermeiden, kann der Ring auf seiner äußeren zylindrischen Oberfläche mit Nuten versehen sein, in welche entsprechende Vorsprünge, die auf der inneren zylindrischen Oberfläche des elastomeren Materials, das den Teil der metallischen Dose mit dem größten Durchmesser auskleidet, vorgesehen sind, eingreifen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert v/erden. Dabei zeigt im einzelnen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung, die auf einer sich drehenden Welle montiert ist, die ein Gehäuse durchdringt,

Figur 2 einen analogen Schnitt durch die metallische Dose der Dichtung, die teilweise von einem elastomeren Material, das die Dichtungsmembran darstellt, umkleidet ist, in nicht montiertem Zustand, und

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Figur 3 eine Vorderansicht der Dichtung.

Die dargestellte Dichtung ist zwischen dem Futter 8, das fest mit der Welle A verbunden ist, die sich innerhalb von nicht näher dargestellten Lagern drehen kann,und einem im allgemeinen festen Gehäuse C eingebaut. Die Reibung der Dichtung tritt zwischen einem Ring 3 und einer Kappe 6 auf, die sich mit der Welle A dreht. Die Dichtung selbst setzt sich aus einer metallischen Dose 1, auf welcher eine Membran aus einem elastomeren Material 2 aufgeformt ist, einem Reibring 3, einer kegelstumpfförmigen Feder 4 sowie einer Scheibe 5 zusammen. Die Dose 1, deren zylindrische Form man durch Tiefziehen erhält, besteht aus einer flachen scheibenförmigen Abkantung 9, zwei zylindrischen Teilen 10 und 11 sowie einer Aufweitung 12 am äußeren Rand. Der erste Zylinder 10 besitzt einen Durchmesser, der merklich kleiner ist als die Bohrung D des Gehäuses C, während der zweite Zylinder 11, der sich über eine konische Erweiterung an den ersten Zylinder anschließt, einen äußeren Durchmesser besitzt, der so groß ist, daß er unter Kraftaufwendung in das Gehäuse C eingepreßt werden kann. Die Dose 1 wird nach einer entsprechenden Behandlung der Oberfläche in eine Form gebracht, in welcher ein elastomeres Material aufgeformt werden kann, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Der Pfeil I zeigt die Stellen an, an welchen das elastomere Material injiziert wird.

Nach der Injektion besitzt das elastomere Material einen äußeren Teil 13, einen Wulst 14, einen Balg 15, einen weiteren umlaufen-

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den Wulst 16 sowie die Verbindungselemente 17 und 18.

Die Verbindung des äußeren Teils 13 des elastomeren Materials und dessen Verlängerung durch den Zylinder 11 der metallischen Dose 1 erfüllt nach dem Einpressen der Dichtung in das Gehäuse C die beiden angestrebten Forderungen, eine vollständige und dauerhafte Dichtung zu gewährleisten und die Dichtungsanordnung gegen eine Rotation fest innerhalb des Gehäuses C zu halten. Man sieht deutlich, daß der äußere Teil des elastomeren Materials 13, der den gleichen äußeren Durchmesser wie der Zylinder 11 der Dose 1 besitzt, radial zwischen dem äußeren Umfang des Zylinders 10, der gleichen Dose 1 und der Bohrung des Gehäuses C gehalten wird, wodurch eine sichere und dauerhafte Abdichtung infolge der Einschließung zwischen den beiden Zylindern gewährleistet wird. Der Zylinder 11 der Dose 1 wird im Anschluß an den Teil 13 eingepreßt, wobei die unvermeidlichen Streifen bei der Einpressung des Metalles die erstrebt-e gute Abdichtung nicht schmälern können und das erstrebte sichere Halten gegen eine Rotation in dem Gehäuse C gewährleistet wird. Die statische Abdichtung (Figur 1) zwischen dem Ende des Balges 15 und dem Reibring 3 wird durch eine radiale Einspannung zwischen dessen Bohrung 21 und einer Scheibe 5 bewirkt, die zur gleichen Zeit als axiale Stütze für die konische Feder 4 dient. Die kegelstumpfförmige Spiralfeder 4 bringt die erforderliche Kraft auf, um die Reibscheibe 3 gegen ihren Sitz zu drücken, der durch eine Kappe 6 gebildet wird. Der Balg 5, der ein wenig konisch ausgebildet ist, wobei der

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Durchmesser d„ geringer ist als der Durchmesser d^, so daß ein Aufbauchen unter der Wirkung einer axialen Kompression ermöglicht wird.

Ein weiterer Vorteil der Dichtung liegt in dem System der Verbin-

dung der Dose 1 mit dem Reibring 3, wobei eine Anzahl von Vorsprüngen 18 in dem elastomeren Material vorgesehen ist, die über den Umfang verteilt sind und mit entsprechenden Nuten 19 des Reibringes 3 zum Eingriff kommen. Es läßt sich demgemäß aus Figur 1 entnehmen, daß der Zwischenraum 20, der sich um den Balg 15 herum befindet, nur mit dem Raum F, in welchem sich im allgemeinen die abzudichtende Flüssigkeit befindet, über das Spiel zwischen den Vorsprüngen 18 und den Muten 19 an deren umlaufenden Anschlußstellen in Verbindung steht.Hierdurch wird ein hydraulischer Schutz des Balges 15 sichergestellt, wobei die Druckschwankungen der abzudichtenden Flüssigkeit, die sich in dem Zwischenraum F befindet und durch das Schaufelrad der Pumpe hervorgerufen werden, wenn diese sich in der Nähe der Dichtung befindet, gedämpft werden. Der Balg 15 wird somit nur geringen Druckschwankungen unterworfen, wodurch seine Lebensdauer beträchtlich verlängert wird.

Die Montage der Dichtung kann in der nachfolgend beschriebenen Weise auf einer automatischen Montiermaschine durchgeführt werden:

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Der Reibring 3 wird in die Anordnung, die durch die ummantelte Dose 1 gebildet wird, in der Weise eingesetzt, indem die Nuten mit den Vorsprüngen 18 (Figuren 1 und 3) in Eingriff gebracht werden.

Die beiden vorstehend erwähnten Elemente werden gehalten und die Scheibe 5 wird unteraxialem Druck durch die Öffnung des Wulstes 14 bis vor den Wulst 16 geschoben.

Die kegelstumpfförmige Spiralfeder wird durch einen unabhängigen metallischen Konus, dessen kleiner Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Aussparung in dem Wulst 14 ist, in der Weise hindurchgeschoben, daß die Windungen der Feder nach dem Durchtritt durch die Öffnung in den Wulst 14 sich wieder ausdehnen, wobei der Wulst 14dan axialen Anschlag für die Feder bildet.

Es soll ausdrücklich noch einmal herausgestellt werden, daß es sich bei der anhand der beigefügten Zeichnung beschriebenen Ausführungsform lediglich um eine beispielhafte Erläuterung handelt und im Rahmen des Fachkönnens liegende Abänderungen von dem Rahmen der Erfindung umfaßt werden.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I^ Dichtung zwischen einem festen und einem sich drehenden Teil, die in eine Bohrung eines Gehäuses, durch welches sich eine sich drehende Welle erstreckt, einpreßbar ist, und einen flachen Reibring trägt, der mit einem fest mit der Welle verbundenen Gegenring zusammenwirkt, wobei die Dichtung einen von einem elastomeren Material umhüllten, dosenförmigen Körper aufweist, der in die Bohrung des Gehäuses eingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gehäuse (C) einpreßbare Teil der Dichtung aus einem metallischen Zylinder (11) besteht, dessen Durchmesser so groß ist, daß er unter Druck in das Gehäuse (C) .eindrückbar ist und eine zylindrische Verlängerung (10) geringeren Durchmessers trägt, der von einer im Schnitt U-förmigen elastomeren Schicht (2) umhüllt ist, deren äußerer Schenkel (13) eine Fortsetzung des Zylinders (11) mit dessen Durchmesser darstellt und deren innerer · Schenkel die el-astische Dichtungsmembran bildet.
2. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Dichtungsmembran (15) durch eine Metallscheibe (5) gegen den Reibring (3) abgedichtet ist, wobei die Metallscheibe (5) unter dem Druck einer kegeistumpfförmigen Spiralfeder

   (15) steht.

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3. 3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) des dosenformigen Körpers eine äußere Randaufweitung (12) besitzt, die einen Anschlag beim Einschub in das Gehäuse (C) bildet, während am äußeren Ende des von dem elastomeren Material umhüllten Zylinders (10) ein nach innen gerichteter Rand (9) vorgesehen ist, der eine Stütze für die Feder (5) darstellt.
4. 4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (3) auf seiner äußeren zylindrischen Fläche Nuten (19) trägt, während die innere zylindrische Fläche des den Ring umgreifenden Teils (17) des elastomeren Materials mit Vorsprüngen (18) versehen ist, die mit den Nuten (19) des Ringes (3) in Eingriff stehen.

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