DE2807022C2

DE2807022C2 - Dichtring

Info

Publication number: DE2807022C2
Application number: DE2807022A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Dr. 6906 Leimen Becker; Hans Dipl.-Ing. 6943 Birkenau Forch; Adam Ing.(Grad.) 6948 Waldmichelbach Helfrich; Gottfried 6149 Fürth Jung
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1978-02-18
Filing date: 1978-02-18
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE2807022A1; GB2015088A; JPS54111040A; JPS6123427B2; GB2015088B; FR2417696A1; IT7947616A0; US4202555A; BR7900978A; IT1113455B

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring, bestehend aus einem Versteifungsring aus Kunststoff, der eine umlaufende, radial nach innen offene Nut aufweist sowie aus einem aus elastomerem Werkstoff hergestellten Lippenring mit einem umlaufenden, radial nach außen gerichteten Haltewulst gleichen Profils, der in der Nut gelagert ist.

DE-AS 2312 548 zeigt einen Dichtring mit einem Lippenring aus einem elastomeren Werkstoff, der einen flanschähnlich ausgebildeten Vorsprung aufweist Beiderseits des Vorsprunges sind Teile des Versteifungsringes angeordnet, welche durch eine Verklebung, Verschwsißung oder Vernietung untereinander verbunden sind. Neben den drei Arbeitsvorgänge? für die Herstellung der Einzelteile des Dichtringes ist daher ein vierter Arbeitsschritt für die Verbindung der Teile untereinander erforderlich.

Aus US-PS 32 50 541 ist ein Wellendichtring bekannt, bestehend aus einem Versteifungsring aus Stahlblech und einer ebenen, kreisringförmig ausgebildeten Gummischeibe mit einer Dichtkante. Der nach innen weisende Schenkel des Profils des Versteifungsringes ist winkelig nach außen aufgebördelt, und wird nach dem Einlegen der Gummischeibe nach innen umgelegt und gegen deren Stirnfläche axial angepreßt. Der Außenumfang der Gummischeibe kann dabei in den ihr Profil auf der Außenseite halbkreisförmig umschließenden Hohlraum des Versteifungsringes ausweichen, während der Innenumfang entsprechend in radialer Richtung nach innen auszuweichen vermag. Für die kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen kann deshalb eine auf einer dauerelaiSischen Anpressung beruhende, nach innen gerichtete Keilwirkung nicht ausgenutzt werden. Zur Erzielung einer ausreichenden Einspannung der flächig in sich zusammengestauchten Gummischeibe sind außerdem große Kräfte notwendig. Der Versteifungsring muß deshalb aus einem nicht relaxierenden, harten Metallwerkstoff bestehen. Die Verv/endung thermoplastischer Werkstoffe für seine Herstellung ist nicht möglich.

FR-PS 10 56 617 nimmt Bezug auf einen Wellendichtring, bei dem der Lippenring aus einem elastomeren Werkstoff mit einem umlaufenden Wulst in einer Nut eines angepaßten Profils des Veisteifungsringes gelagert ist. Die Nut ist nicht durchgehend in radialer Richtung nach innen geöffnet, sondern nur im Bereich einzelner, einen Abstand voneinander aufweisender Durchlaßöffnungen. Die zwischen diesen Durchlaßöffnungen verbleibenden Stege verhindern eine durchgehende Anpressung der Flankenflächen des Haltewulstes gegen die entsprechenden Flächen der Nut unter Ausnutzung einer nach innen gerichteten Keilwirkung. Die Anpressung genügt aus diesem Grunde nicht zur Erzielung einer ausreichenden Abdichtwirkung in diesem Bereich.

Der Dicht.ring nach FR-PS 8 69 366 besteht aus einem Versteifungsring aus Stahlblech, der ein schwalbenschwanzähnlich nach innen verjüngtes Profil aufweist.

Der Lippenring ist unter Umschließung der nach innen vorstehenden Schenkel des Profils des Versteifungsringes an diesen anvulkanisiert, und die erhaltene Verbindung beruht insofern vor allem auf der durch die Vulkanisierung erzeugten gegenseitigen Verklebung. Eine Verklebung vergleichbarer Festigkeit läßt sich zwischen einem Lippenring aus einem gummielastischen Werkstoff und einem Versteifungsring aus einer thermoplastischen Werkstoff nicht realisieren.

Auf einen Dichtring der eingangs angesprochenen Art nimmt US-PS 3601417 Bezug. Der darin beschriebene Dichtring besteht aus einem Versteifungsring aus einem hitzehärtenden Werkstoff, der eine umlaufende, radial nach innen geöffnete Nut aufweist

sowie aus einem aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Lippenring mit einem umlaufenden, radial nach außen gerichteten Haltewulst gleichen Profils, der formschlüssig in der Nut gelagert ist Die beiderseitigen Berührungsflächen der beiden Teile liegen ohne gegenseitige Verpressung mehr oder weniger lose aufeinander auf, und das abzudichtende Medium, beispielsweise ein öl, vermag deshalb leicht in den Zwischenraum einzudringen und diesen zu passieren, was nicht erwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Dichtring derart zu modifizieren, daß bei einer vereinfachten Herstellbarkeit eine gute Dichtheit zwischen dem Haltewulst und dem Versteifungsring gewährleistet ist und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dichtrings bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Profil der Nut in radialer Richtung nach außen keilförmig erweitert ist und daß der Haltewulst für eine kraft- und formschlüssige Verankerung in der Nut elastisch in radialer Richtung erweitert und in dieser eingefügt ist. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Die im vorstehenden Teil keilförmig erweiterte oder erweiterten Haltewülste, die sich im wesentlichen radial nach außen erstrecken, sind in jedem Falle ein fester Bestandteil des aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Lippenringes. Sowohl der Haltewulst als auch der Halteteil weisen in hohem Maße elastische Eigenschaften auf, die gemäß diesem Vorschlag zur statischen Abdichtung zwischen dem Lippenring und dem Versteifungsring genutzt werden. Dabei ist es überraschend, daß bereits außerordentlich gering:: Vorspannkräfte zur Erzielung eines guten Abdichtungsergebnisses genügen. Die gute Abdichtungswirkung erklärt sich insbesondere aus der keilförmigen Verengung, die das Profil des Haltewulstes in Richtung auf den jeweiligen Kraftangriffspunkt erfährt. Durch den rotationssymmetrischen Aufbau des Dichtringes bedingt, ergeben sich diesbezüglich vollkommen ausgeglichene Verhältnisse in allen Bereichen des Umfangs.

Wenn zwei Haltewülsten des Lippenringes zwei Nuten des Versteifungsringes zugeordnet sind, ist es zweckmäßig, die Haltewülste und die Nuten im Bereich der entgegengesetzten, axialen Enden der beiderseitigen Kontaktflächen anzuordnen. Die radiale Vorspannung der Haltewülste wird bei e'ner entsprechenden Ausführung durch eine zusätzliche axiale Komponente überlagert, woraus sich ein zusätzlicher Verankerungsund statischer Abdichtungseffekt ergibt. Eine entsprechende Ausführung ermöglicht außerdem eine weitgehend neutrale Anbringung des Halteteiles der Dichtlippe, was insbesondere in bezug auf deren Anstellwinkel an der abzudichtenden Oberfläche, in bezug auf deren relative Beweglichkeit und in bezug auf deren neutrale Anpressung von Vorteil ist.

US-PS 36 01 41 7 nimmt Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wellendichtringes. bei dem ein aus Kunststoff bestehender Versteifungsring mit einer umlaufenden, radial nach innen offener. Nut und ein aus elastomerem Werkstoff bestehender Lippenring mit einem umlaufenden, radial nach außen gerichteten Haltewulst unabhängig voneinander gefertigt werden und bei dem der Haltewulst des Lippenringes anschließend in die Nut des Versteifungsringes eingefügt wird.

Das Verfahren führt zu einer unbefriedigenden statischen Abdichtun? zwischen beiden Teilen im Bereich des Haltewulstes,

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht hingegen darin, daß der Lippenring mit einem sich radial nach außen keilförmig erweiternden Haltewulst hergestellt wird, daß der Haltewulst unter radialer Erweiterung elastisch verformt in die Nut eingefügt wird und daß das Profil der Nut durch bleibende Verformung eines Steges an den verformten Haltewulst so angepaßt wird, daP dieser form- und kraftschlüssig in der Nut gehalten wird.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Steg unter Anwendung von Druck und/oder Wärme mit Hilfe von Rollen umgeformt wird. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Steg unter Anwendung hochfrequenter Schwingungen umzuformen.

Das vorgeschlagene Verfahren beruht somit darauf, daß zunächst der Versteifungsring und der Lippenring unabhängig voneinander gefertigt werden. Sodann werden ein oder mehrere Haltewülste des Lippenringes unter gleichzeitiger elastischer Aufweitung in die entsprechenden Nuten des Versteifungsringes eingefügt, und das Profil dieser Nuten ^,ird durch bleibende Verformung der Stege demjenigen der Haltewülste angepaßt. Nach der anschließenden Entnahme ist der Lippenring somit kraft- und formschlüssig mit dem Versteifungsring verbunden.

Fü.- die Umformung der Stege können neben den genannten noch weitere Verfahren angewendet werden. Im Hinblick auf besonders vorteilhafte Automatisierungsmöglichkeiten der Herstellung haben sich insbesondere Verfahren unter Verwendung beheizter Andrückrollen ausgezeichnet bewährt.

Die Zeichnung nimmt Bezug auf zwei beispielhafte Ausführungen des Dichtringes.

Fig. 1 zeigt einen Versteifungsring mit zwei Nuten 5 und 6. die von sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Siegen 4, 10 und 3, 11 begrenzt werden.

Fig. 2 zeigt denselben Versteifungsring nach der Umformung der Stege 3, 4 und nach der damit verbundenen Ausbildung der radial nach innen geöffneten Nuten 5 und 6, die im Inneren des Versteifungsringes zu einem keilförmigen Profil erweitert sind.

Die Nuten 5 und 6 umschließen formschlüssig zwei Haltewülste, die aus dem elastisch nachgiebigen Werkstoff des Lippenringes 2 nerausgeformt sind. Herstellungsbedingt sind die Haltewülste in sich sowie gegeneinander elastisch vorgespannt. Die relative Beweglichkeit der Dichtlippe 9 wird hierdurch nicht beeinträchtigt. Sie ist über ein membranähnlich ausgebildetes Halteteil 8 mit dem Verbindungsstück 7 der beiden Nuten verbunden.

F i g. 3 zeigt einen Versteifungsring mit nur einer Nut, die von zwei sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Stegen 3 und 11 begrenzt wird.

ι ig.4 zeigt denselben Versteifungsring nach der Verbindung mit dem Lippenring unter Umformung des Steges 3. Es entsieht wiederum eine Nut, dv'ren Profil im Inneren des Versteifungsringes keilförmig erweitert ist. und deren Öffnung radial nach innen weist. Der Lippenring 2 wist eine dynamische Dichtlippe 9 auf, und er is; durch ein membranähnlich ausgebildetes llalteteil 8 mit dem in der Nut 6 angeordneten Haltcwulst verbunden. Insbesondere ?us der radialen Schrumpfung des Haltewulstes nach der montagebedingten Entlastung ergibt sich eine ausgezeichnete Verankerung und Abdichtung der beiden Teile im Bezug aufeinander.

Der Dichtring hat eine befriedigende mechanische

Allgemeinstabilität, und er kann deshalb in Anwendungen eingesetzt werden, die bisher Wellendichtringen mit einem Versteifungsring aus Metall vorbehalten waren. Die Fertigung ist unproblematiseh. und es ist beispielsweise nicht erforderlich. Haftvermittler in der Trennfuge zwischen dem Versteifungsring und dem Lippenring anzuwenden. Dennoch wird eine ausgezeichnete Dichtheit gewährleistet. Die mechanische Verankerung der beiden Teile ineinander ist ausgezeichnet.

Hierzu 2 Dlatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtring, bestehend aus einem Versteifungsring aus Kunststoff, der eine umlaufende, radial nach innen offene Nut aufweist sowie aus einem aus ϊ elastomerem Werkstoff hergestellten Lippenring mit einem umlaufenden, radial nach außen gerichteten Haltewulst gleichen Profils, der in der Nut gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Nut (5, 6) in radialer Richtung nach außen keilförmig erweitert ist und daß der Haltewulst für eine kraft- und formschlüssige Verankerung in der Nut elastisch in radialer Richtung erweitert und in dieser eingefügt ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken des keilförmig erweiterten Profils der Nut symmetrisch oder unsymmetrisch ausgebildet sind und daß sie einen Winkel von 20 bis 50° einschließen.

3. Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, drJJ der Winkel 30° beträgt.

4. Dichumg nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erweiterung des Haltewulstes wenigstens 0,5% beträgt.

5. Dichtring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erweiterung des Haltewulstes wenigstens 2% beträgt.

6. Dichtring nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ineinander eingefügte Nuten und Haltewülste vorgesehen sind. v>

7. Dichtring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste und die Nuten im Bereich der entgegengesetzten axialen Enden des Versteifungsringe·: (t) und dts Lippe.iringes (2) angeordnet sind.

8. Verfahren zur Herstellu^ eines Wellendichtringes nach Anspruch 1 bis 7, bei dem ein aus Kunststoff bestehender Versteifungsring mit einer umlaufenden, radial nach innen offenen Nut und ein aus elastomerem Werkstoff bestehender Lippenring mit einem umlaufenden, radial nach außen gerichteten Haltewulst unabhängig voneinander gefertigt werden und bei dem anschließend der Haltewulst des Lippenringes in die Nut des Versteifungsringes eingefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenring mit einem sich radial nach außen keilförmig erweiternden Haltewulst hergestellt wird, daß der Haltewulst unter radialer Erweiterung elastisch verformt in die Nut eingefügt wird und daß das Profil der Nut durch bleibende Verformung ;o eines Steges an den verformten Haltewulst so angepaßt wird, daß dieser form- und kraftschlüssig in der Nut gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg unter Anwendung von Druck ^[i5 und/oder Wärme mit Hilfe von Rollen umgeformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg unter Anwendung hochfrequenter Schwingungen umgeformt wird. w>