DE2621352A1

DE2621352A1 - Magnetdichtung

Info

Publication number: DE2621352A1
Application number: DE19762621352
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Forch
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS52137555A; JPS6015825B2; DE2621352B2

Description

Magnetdichtung
Die Erfindung betrifft eine Dichtung für den Spalt zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Maschinenteilen, bestehend aus einem Trägerteil aus Metall oder Kunststoff mit einem winkelförmigen Profil und einem daran angeordneten rechtwinkelig zu der abzudichtenden FlAche beweglichen Dichtelement, insbesondere zur Verwendung als Wellendichtung.
Aus DT-OS 2 339 353 ist ein Wellendichtring bekannt, der aus einem Gehäuse besteht, in dem eine Vliesstoffdichtung angeordnet ist. Diese Vliesstoffdichtung wird bei der Montage auf eine Welle trompetenartig aufgeweitet und sie liegt anschließend unter einer inneren Vorspannung dichtend an der Gegenfläche an. Wie bei allen bekannten Elastomeren so tritt jedoch auch hier bereits nach relativ kurzer Zeit eine Relaxation ein, und es war deshalb nötig, sekundäre Abstützelemente zur Erzielung einer länger anhaltenden, ausreichenden Anpresskraft zu verwenden, beispielsweise Wurmfedern oder eine Schaumstoffhinterfütterung. Die durch diese Maßnahmen erzielten Ergebnisse konnten jedoch bisher nicht befriedigen.
Insbesondere in der Folge von verschleißbedingten, maßlichten Veränderungen an der Dichtlippe kam es häufig zu Ausfällen solcher Dichtringe durch Leckage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtelement ähnlicher Funktionsart zu entwickeln, das diesen Nachteil vermeidet und das ohne an die ausdrückliche Verwendung einer miliesstoffdichtung gebunden zu sein über die gesamte abnutzungsbedingte Lebensdauer eines Flächendichtelementes einen gleichförmigen und gleichmäßigen Anpressdruck gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Trägerteil und/oder dem Dichtelement dauermagnetische Elemente vorgesehen sind, durch deren magnetische Kräfte *=as Dichtelement an das relativ bewegliche Maschinenteil angepresst wird. ach einer besonderen Ausgestaltung ist es dabei vorgesehen, daß auz oder in der von dem relativ bewegten Maschinenteil abgewandten Oberfläche des Flächendichtelemenes ine elastische, permanentmagnetische Schicht angeordnet ist. Als besonders zweckmäßig satzes sich erwiesen, wenn In dem Trägerteil zusätzlich ein feststehender Dauermagnet angeordnet ist, dessen dem Flächendichtelement zugewandte Seite die gleiche magnetische Poligkeit aufweist wie die dem Dauermagnet zugewandte Seite der magnetischen Schicht des Flächendichtelementes. Nach einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Trägerteil magnetisierbar ist und daß ein Dauermagnet so darin angeordnet ist, daß sich nach der fertigen Montage in dem Trägerteil, dem Dauermagneten, der magnetischen Schicht des Flächendichtelementes und dem magnetisierbaren relativ beweglichen Maschinenteil ein geschlossener, magnetischer Kreis bildet. In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, in einem magnetisierbaren Trägerteil einen rechtwinklig zu der abzudichtenden Fläche beweglichen Dauermagneten anzuordnen, der gegebenenfalls aus mehreren Teilen bestehen kann und dessen dem Verschleiß ausgesetzte Oberflächen aus an sich bekannten Flächendichtungselementen gebildet werden, wobei der Dauermagnet durch seine magnetische Zugkraft an dem Trägerteil, und durch seine magnetische Querkraft an dem relativ bewegten Maschinenteil anliegt.
Zweckmäßigerweise wird hierbei ein Träger teil aus Stahl und ein mechanisch weicher Dauermagnet aus einem magnetpulverhaltigen Kunststoff oder elastomeren Material verwendet. Zur Ausbildung des Flächendichtelementes eignen sich insbesondere Vliese oder Gewebe, wobei deren Poren auc7n zusätzliche Gleitmittel enthalten können. Weiterhin ist es möglich, Flächendichtelemente aus elastomeren Werkstoffen mit guten Gleiteigenschaften zu verwenden, beispielsweise solche aus Polytetrafluoräthylen.
In der beigefügten Zeichnung werden einzelne Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnetdichtung am Beispiel von Dichtringen gezeigt und näher erläutert.
Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch nicht auf rotationssymmetrische Dichtungen beschränkt, sondern es ist ebenfalls möglich, abweichende Querschnitte oder geradlinige Kanten abzudichten. Es zeigen: Figur I Eine einfache Magnetdichtung, bestehend aus einem Trägerteil 1 und einem darin angeordneten Flächendichtelement 2 auf dessen von dem relativ bewegten Maschinenteil 4 abgewandter Oberfläche 22 eine elastische, permanentmagnetische Schicht angeordnet ist. Voraussetzung für die Funktion ist die Magnetisierbarkeit des abzudichtenden Maschinenelementes 4.
Figur II zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetdichtung, deren Funktion unabhängig von der Magnetisierbarkeit des relativ bewegten Maschinenelementes 4 ist.
Die Dichtung unterscheidet sich von der Ausführungsform entsprechend der Figur 1 im Grunde genommen nur dadurch, daß in dem Trägerteil zusätzlich ein Dauermagnet angeordnet ist, dessen der Magnetschicht des Dichtelementes zugewandte Seite dieselbe magnetische Poligkeit aufweist wie deren Oberfläche. Das Dichtelement wird durch die dadurch auftretenden magnetischen Abstoßkräfte gegen die Dichtfläche gepresst. Der Trägerteil 1 eines solchen Dichtelementes kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Die Verwendung eines Kunststoffträgerteiles hat den Vorteil, daß dieses unmittelbar auf das Abdichtelement aufgespritzt werden kann ohne daß für den Zusammenbau ein separater Arbeitsvorgang erforderlich wäre.
Figur III zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetdichtung, bei der wiederum der relativ bewegte Maschinenteil 4 in den Magnetkreis der Dichtung einbezogen wird. Die Dichtung besteht aus dem magnetisierbaren Trägerteil 1, vorzugsweise aus Stahl, dem darin angeordneten ringförmigen Dauermagneten 3 sowie dem elastischen Flächendichtelement 2 mit der darauf angeordneten magnetischen Schicht 22. Die magnetischen Pole dieser Einzelelemente werden einander derart zugeordnet, daß sich in dem gesamten System in der Weise, wie es in der Zeichnung beispielhaft dargestellt ist, ein magnetischer Kreis ausbildet. Die Ausführungsform hat den Vorteil, daß ihre Funktionsweise weitgehend vom eintretenden Verschleiß des Flächendichtelementes unabhängig ist.
Figur IV zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetdichtung, bei der in einem Trägerteil 1 aus Metall ein radial beweglicher ringförmiger Dauermagnet angeordnet ist, der durch seine Zugkraft an dem Trägerteil gehalten wird, und durch seine Querkraft auf dem relativ bewegten Maschinenteil aufliegt. Auf den dem Verschleiß ausgesetzten Oberflächen des Magneten sind an sich bekannte Flächendichtelemente zur Verminderung der Reibungskräfte angeordnet.
Da durch eintretenden Verschleiß eine Verminderung des Innendurchmessers des Dichtelementes eintritt, ist es notwendig, den ringförmigen Dauermagneten paarweise in Segmente aufzuteilen. Im einfachsten Falle genügen zwei Segmente, wenn für die Ausbildung des Dauermagneten ein Kunststoff oder ein Elastomer verwendet wird, in den ein Magnetpulver eingelagert ist. Solche Dauermagneten sind bekannt, sie können ohne weiteres in einer solchen Form hergestellt werden, daß sie bei einer hohen magnetischen Feldstärke eine ausreichende statische Nachgiebigkeit aufweisen.
Figur V zeigt eine ähnlich wirkende Magnetdichtung, bei der jedoch das Flächendichtelement 2 in dem zweigeteilten Trägerteil 1 eingeklemmt ist, so daß lediglich sein auf der Abdichtfläche aufliegender Steg radial beweglich ist.
Es ist infolgedessen nicht erforderlich, zwischen dem Dauermagneten 3 und dem Trägerteil 1 ein Flächendichtelement vorzusehen. Zur Erzielung ausreichender Gleiteigenschaften in diesem Bereich ist es selbstverständlich notwendig, eine entsprechende Werkstoffpaarung zu wählen, um die freie Beweglichkeit des Magneten an dem Trägerteil zu erhalten. Das Trägerteil 1 ist weiterhin mit einer Staubschutzkappe 11 versehen, durch die verhindert werden soll, daß magnetisierbarer Staub in die Abdichtzone hineingezogen wird. Eine vergleichbare Schwierigkeit besteht auf der dem Ölstrom zugewandten Seite der erfindungsgemäßen Magnetdichtung nicht. Eventuell auftretender Metallabrieb wird sich hier höchstens unmittelbar auf dem Magneten und damit in einer funktionsmäßig neutralen Zone ablagern.
Zur Ausbildung des elastischen Flächendichtelementes 2 hat es sich besonders bewährt, Vliesstoffe mit gegebenenfalls aufgerauhter Oberfläche zu verwenden. Bei Ausführungsformen entsprechend den Figuren 1 bis 3 und 5 ist es erforderlich, in das Flächendichtelement eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht einzulagern. Je nach Verwendungszweck kann es daneben nützlich sein, in den Vliesstoff zusätzliche Gleitmittel einzulagern.
Die mit der erfindungsgemäßen Magnetdichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß diese die Erzielung eines Anpressdruckes von hoher Gleichmäßigkeit für Flächendichtelemente gewährleistet, und zwar über die gesamte verschleißbedingte Lebensdauer des Flächendichtelementes. Daneben ist es von besonderer Bedeutung, daß alle Ausführungsformen besonders große relative Verlagerungen der Dichtfläche in radialer Richtung ermöglichen.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Magnetdichtung ist infolgedessen dort von besonderem Vorteil, wo häufig kritische Drehzahlen mit großen Wellenschwingungen durchfahren werden müssen.

Claims

Patentansprüch@ 1. Dichtung für den Spalt zwischen zwei @elativ zueinander beweglichen Maschinenteilen, bestehend aus einem Trägerteil aus Metall oder Kunststoff mit einen winkelförmigen Profil und einen daran angeordneten rechtwinklig zu der abaudichtenden Fl@che bew@glichen Dichtelement, insbesondere zur Verwendung als Wellendichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trigerteil und/oder dem Dichtelement dauermagnetische Elemente vorgesehen sind, durch deren magnetische Kräfte das Dichtelement an das relativ bewegliche Maschinenteil angepreßt wird.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gek-nnzeichnet, daß auf oder in der von den relativ bewegten Maschinentel abgewandten Oberfläche des Flächendichtelementes eine elastische, permanentmagnetische Schicht angeordnet ist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trägerteil zusätzlich ein feststehender Dauermagnet angeordnet ist, dessen dem Flächendichtelement zugewandte Seite die gleiche magnetische Poligkeit aufweist, wie die dem Dauermagneten zugewandte Seite der magnetischen Schicht des Flächendichtelementes.
4. Flächendichtelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil magnetisierbare Eigensch,aften hat und daß ein Dauermagnet so darin angeordnet ist, daß sich nach der fertigen montage in de Trägerteil, dem Dauermagneten, der magnetischen Schicht des Flächendichteletentes und dem magnetisierbaren, relativ beweglichen @aschinenteil ein geschlossener magnetischer @reis ausbildem.
5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem magnetisierbaren Trägerteil ein rechtwinklig zu der abzudichtenden Fläche beweglicher Dauermagnet anbeordnet ist, der gegebenenfalls aus mehreren Teilen bestehen kann und dessen dem Verschleiß ausgesetzte Oberflächen aus an sich bekannten Flächendichtungselementen gebildet werden wobei der Dauermagnet durch seine magnetische Zugkraft an dem Trägerteil und durch seine magnetische Querkraft an dem relativ bewegten Maschinenteil anliegt.