DE2804420C2

DE2804420C2 - Dichtung mit einer elastischen, eine Welle umgebenden, gewölbten Dichtlippe

Info

Publication number: DE2804420C2
Application number: DE2804420A
Authority: DE
Inventors: Jacques Asnieres Bertin
Original assignee: Paulstra Sa Levallois-Perret Fr
Current assignee: Paulstra Sa Levallois-Perret Fr
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1983-01-20
Also published as: FR2381950A2; FR2381950B2; IT1155785B; IT7847749A0; US4167981A; DE2804420A1; SE7802059L; GB1596695A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung mit einer elastischen, eine Welle umgebenden, gewölbten Dichtlippe, deren Basisbereich durch einen festen Einlagering ve stärkt ist. wobei die Dichtlippe zur Dichtungsachse konkav gewölHt ist und so in eine Schrägfläche ausläuft, daß deren Innenkante den abdichtenden Kontakt mit finem Einfallswinkel der Kontaktkante von 35° bis 45° mit di.r Welle herstellt.

In der DE-OS 24 58 773 ist eine Dichtung mit einer gewölbten Dichtlippe und einem im wesentlichen konstanten Querschnitt beschrieben, deren Dichtlippe am Kontaktende zur Welle hin zur Aufnahme einer Feder, die einen konstanten radialen Druck an der Welle störungsfrei aufrechterhält, verstärkt ist.

Die US-PS 24 05 279 beschreibt eine Öldichtung, die eine nicht gewölbte Dichtlippe mit einer an ihrem Ende angeordneten Feder aufweist, die den Kontakt der Dichtlippe mit einer rotierbaren Welle aufrechterhält.

Dichtlippen, deren Dicke zur Achse hin abnimmt, sind bisher nicht in konkav gewölbter Form hergestellt worden.

Die GB-PS 6 50 572 beschreibt eine Öldichtung, deren Dichtlippe am Kontakt mit der Welle erheblich verstärkt ist. was den Nachteil hat. daß sich die Dichtlippe aufgrund von Temperaturunterschieden und Öltränkungen aufweitet und damit die auf die Welle ausgeübte Anpreßkraft verringert.

In »Machine Design« vom 13.9. 1973. Seiten 20 bis 24 ist die Verwendung von Silikonelastomer für Lippendichtungen beschrieben.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Dichtung derart auszubilden, daß der Druck zwischen der Dichtung und der Welle durch die gleichen Eigenschaften des verwendeten elastischen Materials ohne Zuhilfenahme einer Feder aufrechterhalten wird.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Dichtlippe eine vom Basisbereich bis zur Kontaktkante f>5 abnehmende Dicke aufweist.

Derartige Dichtungen gewährleisten selbst in Abwesenheit einer Feder eine sehr gute Dichtung, wobei der gewünschte Druck entlang der Berührungskante ohne nennenswerte Verringerung aufgrund der Dehnung aufrecht erhalten wird, welche auf die Imprägnierung durch das öl und die Erhöhung der Temperatur im Verlauf der Funktion zurückzuführen ist

Vorteilhafterweise wurde zur Herstellung derartiger Dichtungen Silikon verwendet, ein interessantes Material, bei dem nur geringfügige permanente Deformationen auftreten, dessen Dehnung jedoch unter der Wirkung der beiden vorstehend erwähnten Vaktoren (Imprägnierung durch das öl und Temperaturerhöhung) zu stark werden kann. Die Wahl einer konkaven Kuppel- bzw. Meniskus-Form mit einer Dicke, welche in Richtung auf die Berührungskante abnimmt, gestattet den Ausgleich der Auswirkungen dieser beiden Faktoren, so daß in diesen Silikon-Dichtungen die Dehnung auf einem wenig erhöhten Wert gehalten und daher ein starker Druckabfall auf der Berührungskante vermieden wird.

Die Änderung der Membrandicke der Dichtlippe wird erfahrungsgemäß durch die Eigenschaften des verwendeten elastischen Materials bestimmt Das Abnahmeverhältnis beträgt beispielsweise 2:1.

Dies führt dazu, die angrenzenden Membran-Flächen der konkaven Kuppel oder des Meniskus der Dichtlippe im Inneren und Äußeren kugel- oder kreisförmig auszubilden, wobei sich die Krümmungsradien /?i und R2 für Innen und Außta wenig voneinander unterscheiden und die Krümmungszentren außerdem im Abstand voneinander gewählt werden. Man könnte im übrigen komplexere Flächen mit variablem Krümmungsradius wählen, wobei das nachfolgend dargestellte Ausführungsbeispiel mit konstanten Krümmungsradien am einfachsten ist.

Wie F i g. 1 zeigt besteht diese Dichtung aus einer elastomeren Dichtlippe 4, welche an ihrer Basis durch einen Einlagering 3 bewehrt ist, wobei die Dichtlippe eine allgemeine in ihrem Scheitelpunkt entsprechend einer Kontaktkante 1 für den Durchtritt der Welle durchbohrte Kuppelform -»ηπίπίνΛ und die Welle vorwiegend durch die Achse X-X' dargestellt ist. Ihre Ausbildung erfolgt derart, daß entlang der Kante 1 ein Berührungsdruck unter der Wirkung der Elastizität des Materials gewährleistet wird Eine Dichtung mit einer Kantenöffnung eines Durchmessers von 2 r kann mit einer Welle zusammenwirken, deren Durchmesser größer-Is 2 rist.

Die .jichtliDpe 4 (Fig. 1 und 2) erhält daher eine Dicke, welche von der Basis e? zu der Kontaktkante 1 fei) wie ein Meniskus abnimmt, wobei dav Verhältnis dl ei 2 : 1 beträgt.

Die kuppeiförmige Dichtlippe 4, welche an ihrer Basis i" der Ebene AB und vor der Montage auf der Kante eine Öffnung vom Durchmesser 2 R und an ihrem Scheitel eine Öffnung des Durchmessers 2 r aufweist, wird dut .1 die kreisförmigen Flächen 5t. S₂ begrenzt, welche beispielsweise durch die kreisförmigen Teile verschiedener Durchmesser R\, R₂ und die mittigen, voneinander im Abstand befindlichen Teile G. C₂ gebildet werden, w jtei die verschiedenen Parameter etwa folgende Werte aufweisen:

R =	41 mm
r =	38 mm
Ki =	12 mm
Ri -	13 mm
d =	1,9 mm
ei =	1,3 mm

ei = 2,1 πτη

Die Höhe / oberhalb der durch einen Einlagering 3 bewehrten Basis beträgt ihrerseits 4 mm. Der Winkel Θ an der Berührungskante beträgt mit Bezug auf die Achse der Dichtung 45°, während der Winkel beta der Tangenten zu den Flächen S] 5» mit Bezug auf die Kontaktkante 1 10° beträgt.

Eine derartige Dichtung welche so ausgelegt ist, daß sie die Dichtigkeit einer Welle gewährleistet, deren Durchmesser ei was größer als 2 r, beispielsweise 80 mm ist, ist befriedigend, wobei der Spannverlust während der Benutzung 30% nicht überschreitet

In jedem Fall werden die Höhenmaße der Einheit so gut wie möglich bestimmt, wobei es das Wichtigste ist, daß durch eine progressive Herabsetzung der Dicke e2 ei in Richtung auf die Berührungskante die gewünschte Festigkeit erreicht wird.

Für Wellen relativ geringer Durchmesser bestimmte Dichtungen müssen diese Durchmesser Werte in folgenden Bereichen aufweisen:

0,4 3 4 15 0

< ei < 3,5 mm

<Ä| <15mm

<Ä2 ^20 mm

<θ <40°

<ß <20°

Die axiale Länge /kann zwischen 2 und 10 mm liegen, obgleich höhere Werte keineswegs ausgeschlossen sind.

Der Berührungsdruck an der Kontaktkante 1 wird von der imprägnierung des Materials durch das Schmiermittel während des Betriebs oder den Temperaturerhöhungen nicht übermäßig beeinflußt wird, wobei diese beiden Faktoren dazu beitragen, eine Dehnung der Einheit, d. h. eine Verminderung des Drucks an der Kontaktkante !,hervorzurufen.

Dadurch trägt die Membran von variabler Dicke mit einer von der Kontaktkante 1 aus zunehmenden Dicke dazu bei, die Dehnung zu vermeiden oder zu begrenzen.

Es ist jedoch ebenfalls vorteilhaft, dip Höhe / der Kuppel oberhalb der Basis so weit wie möglich zu beschränken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung mit einer elastischen, eine Welle umgebenden, gewölbten Dichtlippe, deren Basisbereich durch einen festen Einlagering verstärkt ist, s wobei die Dichtlippe zur Dichtungsachse konkav gewölbt ist und so in eine Schrägfläche ausläuft, daß deren Innenkante den abdichtenden Kontakt mit einem Einfallswinkel der Kontaktkante von 35 bis 45° mit der Welle herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (4) eine vom Basisbereich bis zur Kontaktkante (1) abnehmende Dicke aufweist

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkav gewölbte Dichtlippe durch kreisförmige Flächen (S₁, S₂) begrenzt wird, deren Mittelpunkte (Q, C₂) wenig voneinander entfernt sind und wenig von der Achse der Welle (X-X') entfernt sind.

3. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Abnahme der Dicke der Dichtiippe 2 :1 beträgt.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Silikon besteht.

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