DE2902531C2

DE2902531C2 - Radial-Wellendichtring

Info

Publication number: DE2902531C2
Application number: DE2902531A
Authority: DE
Inventors: Richard 7100 Heilbronn Heinrich
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1984-05-10
Also published as: US4350347A; FR2447499A1; FR2447499B1; GB2040009B; DE2902531A1; GB2040009A

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring nachdem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Solche Dichtringe liegen mit der Dichtkante unter Vorspannung an der zugehörigen Dichtfläche, insbesondere der Außenfläche einer Welle od. dgl. an, wobei in Umfangsrichtung auf den Dichtkörper sowie die Welle Reibungskräfte wirken. Die hierbei auftretende Reibungswärme kann zu einer Beschädigung der Dichtung und der Welle führen, wenn sie nicht schnell genug abgeführt werden kann.

Aus der DE-GmS 19 95317 ist ein Weilendichtring bekannt, bei dem der innere Stirnflächenabschnitt auf dem Mantel eines Kegelstumpfes liegt und mit mulden- bzw. taschenförmigen Vertiefungen versehen ist Sie dienen als Schmiermitteldepots, in denen das Schmiermittel in großen Mengen steht und bei Stillstiiiid der

to Welle zurückgehalten werden soll. Dadurch können die Vertiefungen nicht zu einer nennenswerten Vergrößerung der durch den Stirnflächenabschnitt gebildeten Wärmeleitfläche beitragen, über die überschüssige Wärme von der Dichtkante an das umgebende Medium abgeführt werden kann. Das Schmiermittel in den Vertiefungen verhindert den Wärmeabtransport. weil es in den Vertiefungen während des Betriebes stehenbleibL Bei dem Weilendichtring nach der FR-PS 12 9^041 ist der mediumsseitige Stirnflächenabschnitt gezahnt, um den auf die Dichtkante wirkenden Radialdruck zu verringern.

Es ist auch ein Dichtring (DE-OS 15 25 882) bekannt, bei dem der mediumsseitige Stirnflächenabschnitt Rillen konstanter Tiefe hat. Sie sollen die von der Welle weggeschleuderte Flüssigkeit aufnehmen und in einen flössigkeitsaufnehmenden Raum zurückfördern.

Schließlich ist aus-fxr DE-OS 19 41 675 ein Dichtring bekannt, bei dem auf der Luftseite zur Kühlung in Umfangsrichtung hintereinanderliegende Rippen vorgesehen sind.

Bei diesen bekannten Dichtringen kann die an der Dichtkante entstehende Reibungswärme nicht genügend und schnell genug von der Dichtkante abgeführt werden, so daß sich der Dichtring und/oder die Weile übermäßig erhitzen und dadurch beschädigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Weilendichtring der eingangs genannten Art so auszubilden, daß an der dem abzudichtenden Medium zugewandten Stirnseite die entstehende Wärme über das abzudichtende Medium selbst von der Dich:ung, insbesondere von deren Dichtkante. durch eine größtmögliche Oberflächenvergrößerung und durch Erzeugen einer Turbulenz im abzudichtenden Medium vollständig und in kürzester Zeit abgeführt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Dichtring nach dem Oberbegriff der Ansprüche i und 2 erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen steg- bzw. noppenartigen Ansätze wird einerseits die Oberfläche des zugehörigen Stirnflächenabschnittes erheblich vergrößert und andererseits Turbulenzen im Medium erzeugt. Die großflächige Ausbildung des Stirnflächenabschnitts und die Wirkung der Ansätze als Drallkörper wird dadurch begünstigt, daß sich die Ansätze über einen relativ großen Stirnflächenbercich radial nach innen bis dicht an die Dichtkante erstrecken und dort ihre größte axiale Erstreckung haben, so daß die Vertiefungen im Bereich der Dichtkante am tiefsten sind. Infolge dieser Ausbildung des radial äußeren Stirnflächenabsehnittes ist bereits unmittelbar benachbart zur Dichtkante eine äußerst großflächige Wärmelcitfläche geschaffen, über die die Wärme sofort vollständig vom Medium aufgenom-

bi men werden kann. Durch dta von den Ansätzen erzeugten Turbulenzen werden die durch die Reibungswärme erwärmten Anteile des Mediums rasch und wirkungsvoll durch kühlere Mediiimsteile verdrängt und ersetzt.

die dadurch laufend mit dem großflächigen Stirnflächenabschnitt in Berührung kommen. Die große Oberfläche und die erzeugten Turbulenzen führen somit zu einer intensiven Wärmeübertragung von der Dichtkante zum Medium und von diesem an das umgebende Gehäuse, so daß die Reibungswärme von der Dichtkante so rasch und vollständig abgeführt werden kann, daß keine Überhitzung und Beschädigung des Dichtringes und der Welle auftreten können.

Weitere Voi teile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die der Ölseiie zugeordnete Stirnseite eines erfindungsgemäßen Dichtringes,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-1I in Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-IH in F i g. 1.

F i g. 4 bis 6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtringes in einer Darstellung entsprechend den F i g. 1 bis 3 und

F i g. 7 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtringes in einer Darstellung entsprechend Fig. 2.

Die dargestellten Radial-Wellendichtringe nach den Fig. 1 bis 7 bestehen aus einem manschettenartigen Dichtkörper 1 aus elastischem, insbesondere elastomerem Material. Der Dichtkörper ist im Bereich eines Quersteges 2 und einem (nicht dargestelltem) Außenschenkel mit einer im Querschnitt etwa L-förmigen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Einlage 4 versteift. Ein Innenschenke! 5 des Dichtkörpers I ist mit Abstand unterhaib des Quersteges 2 zur Bildung einer radial nach innen ragenden Dichtlippe 6 verdickt ausgebildet. Die Dichtlippe 6 läuft in eine umlaufende Dichtkante 7 aus. die unter Vorspannung an einer Mantelfläche 8 einer Welle 9 anliegt. Die Dichtkante 7 ist durch eine Feder 10 gegenüber der Mantelfläche 8 federbelastet. Sie liegt in einer umlaufenden Rille 11. die mit radialem Abstand von der Dichtkante 7 an einer Außenseite 12 des Innen.schenkels 5 vorgesehen ist.

Infolge dieser Vorspannung entsteht beim Einsatz der Dichtung an der Dichtkante 7 Reibungswärme, die zur Vermeidung einer übermäßigen und schädlichen Erwärmung der Dichtkante bzw. der Welle schnell und vollständig abgeführt werden muß. Hierzu ist die vom Quersteg 2 des Dichtkörpers t abgewandte und einem durch ö'l gebildeten Medium zugewandte Stirnseite erfindungsgemäß besonders ausgebildet. Die Oberfläche der Stirnseite ist derart vergrößert, daß /wischen ihr und dem Medium eine besonders große Kontaktfläche gebildet ist und eine sehr intensive Uniströmung dieser Kontaktfläche erreicht wird. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielrn wird die größere Kontaktfläche durch Ansätze 18 bzw. 19 erreicht, die über einen an die Dichtkante 7 anschließenden, radial inneren Siirr.flächenabschnitt 14£>. 14', 14c/ ragen. Die Ansätze sind Drallkörper, die zu Turbulenzen führen, wodurch die Kontaktfläche vom Öl intensiver umströmt wird. Eine entsprechende Ausbildung kann auch auf der gegenüberliegenden, also dem Quersteg 2 zugewandten Seite der Dichtkante 7 in dem an diese anschließenden radial inneren Wandabschniti 15 vorgesehen sein (Fig. 7). In diesem Fall wird die Wärme durch großflächigen und innigen Kontakt mi· dem anderen Medium, nämlich der Luft, noch schneller abgeführt. Hierzu sind am Wandabschnitt 15 in Achsrichtung des Dichtringes verlaufende und in Umfangsrichtung des Dichtringes mit Abstand hintereinander liegende Stege oder Rippen 16 vorhanden. Sie dienen nicht nur zur Vergrößerung der Kontaktfläche, sondern wirken auch als Drallkörper, wodurch der Wandabschnitt 15 und damit die Dichtkante 7 durch die Luft intensiv umströmt werden.

Da sich die Stirnflächenabschnitte 146 und 14c/ etwa über die halbe Höhe der Stirnseite 13 erstrecken, ist der Innenschenkel 5 im Bereich der Dichtlippe 6 einerseits

ίο stabil ausgebildet und andererseits die Kontaktfläche für das öl relativ groß, was in Verbindung mit den Ansätzen 18bzw. 19 eine hervorragende Wärmeableitung sicherstellt.

Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 6 erstrecken sich die radial inneren Stirnflächenabschnitte 146 und 14c/ der Stirnseiten 13 schräg, vorzugsweise etwa unter einem Winkel von 45 Grad zur Rotationsachse der Dichtringe und weisen die jeweils mit vorzugsweise gleichem Abstand voneinander angeordneten stegartigen bzw. noppenartigen Ansätze 18 bzw. 19 auf. Diese Ansätze 18 bzw. 19 ragr > frei nach unten in Richtung ~uf die Dichtkante 7, so da& d^:ese Erhabenheiten in Draufsicht (Fig. 1 und 4) mäander- bzw. wellenförmig verlaufen. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 haben zwischen den Ansätzen 18 geoildete Vertiefungen 20 im Bereich der freien Enden der Ansätze größere Tiefe und, in Umfangsrichtung des Dichtringes gesehen, geringfügig kleinere Breite als im Obergangsbereich 22 zwischen einem radial äußeren und dem inneren Stirnflächenabschnitt 17 und 146.

Die Ansätze 18 haben in Umfangsrichtung des Dichtrirrges über deren ganze Länge im wesentlichen gleiche Breite, die etwa gleich der halben Breite der Vertiefungen 20 im Bereich der freien Enden 21 der Ansätze 18

J5 ist. Die großflächige Ausbildung der Vertiefungen und die relativ schmalen Ansätze gewährleisten die gewünschte großflächige Berührung der Kontaktseite mit dem zugehörigen Medium und führen zu den die innige Umströmung der Kontaktfläche verursachenden Turbulenzen des Mediums.

Auch bei der Ausführungsform nach den F i g. 4 bis 6 sii.J die noppenförmigen Ansätze 19 inn Bereich ihrer freien Enden 23 am höchsten. Entsprechend ist die Tiefe der zwischen nebeneinander liegenden Ansätzen 19 gebildeten Vertiefungen 24 an den freien Enden 23 am größten. Infolge der in Draufsicht nach Fig.4 etwa halbkreisförmigen Außenkontur der Ansätze 19 ist die Breite der Vertiefungen 24 im Bereich des Übergangsbereiches 25 zwischen dem radial äußeren Stirnflächen-

5ü abschnitt 17 und dem radial inneren Stirnflächenabschnitt 14c/ der Stirnseite 13 am kleinsten. Sie ist vorzugsweise etwa gleich einem Viertel der größten Breite der Ansätze 19.

W^:e Fig. 6 zeigt, bilden die Ansätze mit dem radial äußeren Abschnitt 17 der Stirnseite 13 eine ebene Außenfläche, währe; d die der Dichtkante '/ zugewandte Außenfläche 26 in Richtung auf den Ü'oergangsbereich 25 teiikrcisförrniH gekrümmt ist (F i g. 4 und 6). Die Ansätze 19 bilden jeweils Drullkcrper. durch die der ebene.

bo als Kontaktfläche dienende Stirnflächenabschniu 14c/ vergrößern wird und die zu Turbulenzen in dem zugehörigen Medium (öl) führen.

Bei der Aiisfiihrungsform nach F i g. 7 ist am Quersteg 2 des Dichtkörpers I eine etwa radial umlaufende

b5 Schutzlippc 29 vorgesehen. Die radial innen liegende Stirnseite 31 ist mit Rippen 30 verschen, die sich über die ganze Breite der Stirnseite erstrecken und im wesentlichen gleich ausgebildet sind wie die Rippen 16 des

radial inneren Wandabschniiies 15. Dieser Dichtring entspricht im übrigen den beschriebenen Ausführungsforinen, wobei der unebene slirnseitige Siirnflachenabsch.nitt 14' vorzugsweise entsprechend denen nach den F i g. 2 oder 5 ausgebildet sein kann. Ks ist auch eine Ausführung mit einer Schui/lippe möglich, bei der am Wandabschnitt 15 keine Rippen vorgesehen sind. Mit der zusätzlichen Schutzlippc 29 und den als Drallkörper wirkenden Rippen 30 wird nicht nur die Dichtwirkung, sondern auch die Wärmeableitung wesentlich verbessert.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

JO

60

Claims

Patentansprüche:

t. RadJalwellendichtring mit einem manschettenartigen Dichtkörper, der mindestens eine Dichtlippe mit mindestens einer Dichtkante aufweist, an die ein mediumsseitiger, radial innerer Stirnflächenabschnitt einer dem abzudichtenden Medium zugewandten Stirnseite des Dichtkörpers anschließt, und mit in Umfangsrichtung des Dichtringes im Bereich des radial inneren Stirnflächenabschnittes mit in geringem Abstand voneinander angeordneten Vertiefungen, deren Erstreckung in Umfangsrichtung größer ist als ihr Abstand voneinander, die sich etwa über die halbe radiale Breite der Stirnseite des Dichtkörpers erstrecken und mit geringem Abstand von der Dichtkante enden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem radial inneren Stirnflächenabschnitt (146. 14) in Umfangsrichtung des Dichtringei ^it Abstand voneinander liegende, stegartig und ab Drallkörper ausgebildete, in Umfangsrichtung schmale Ansätze (18) angeordnet sind, die vom Stirnflächenabschnitt aus radial nach innen ragen und, in Axialrichtung gesehen, mit Abstand von der Dichtkante (7) enden und welche die Vertiefungen (20) derart ausbilden, daß ihre axiale Tiefe radial nach innen bis in den Bereich der Dichtkante (7) zunimmt.
2. Radialv/ellendichtring mil einem manschettenartigen Dichtkörper, der mindestens eine Dichtlippe mit mindester^ einer Dichtkante aufweist, an die ein mediumsseitiger, radial innerer Stirnflächenabschnitt eine-;· dem abzudichtenden Medium zugewandten Stirnseite des ßichtkörpers anschließt, und mit in Umfangsrichtung des Die!..ringes im Bereich des radial inneren Stirnflächenabschnittes mit Abstand voneinander angeordneten Verliefungen, die sich etwa über die halbe radiale Breite der St,rnseite des Dichtkörpers erstrecken und mit geringem Abstand von der Dichtkante enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (24) zwischen in Umfangsrichtung des Dichtringes mit Abstand voneinander liegenden, noppenartig mit etwa halbkreisförmiger Kontur und als Drallkörper ausgebildeten Ansätzen (19) gebildet sind, die auf dem radial inneren Stirnflächenabschnitt (14d, 14') angeordnet sind und von ihm aus radial nach innen ragen und mit Abstand von der Dichtkante (7) enden, und daß die axiale Tiefe der Vertiefungen (24) radial nach innen bis in den Bereich der Dichtkante (7) zunimmt.
3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (18) über ihre radiale Erstreckung etwa gleiche Breite haben.
4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (20) in Umfangsrichtung etwa doppelt so breit sind wie die Ansätze (18).