DE2929031C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Dichtring nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines hydrodynami­ schen Dichtrings.

Aus der GB-PS 1 399 562 ist ein hydrodynamischer Dichtring nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, - der eine kegelstumpfförmige Schraubenfeder aufweist, die zu dem Zweck vorgesehen ist, die radiale Elastizität des abdichtenden Lippenabschnitts anzuheben. Die Dichtfläche selbst wird von einer ebenen Fläche gebildet, die in flä­ chigem Anlagekontakt mit der Gegenfläche steht. Auf diese Weise kann die Dichtleistung dieses Dichtrings nur über die Größe der Kontaktfläche gesteuert werden, was für be­ stimmte Anwendungsgebiete nicht mehr ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodyna­ mischen Dichtring gemäß dem Gattungsbegriff des Patentan­ spruchs 1 zu schaffen, der bei vergleichbarem herstellungs­ technischen Aufwand ein größeres Spektrum hinsichtlich der Dichtwirkung hat. Ferner soll ein Verfahren angegeben wer­ den, mit dem ein derartiger Dichtring wirtschaftlich her­ gestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Dichtrings durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 7 angegebenen Verfah­ rensschritte gelöst, wobei bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dichtrings Gegen­ stand der Patentansprüche 2 bis 6 sind.

Erfindungsgemäß wird die bekannte Schraubenfeder dazu heran­ gezogen, der Dichtfläche eine definierte Form zu geben. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich eine schraubenlinienförmige Flächenberührung zwischen Dichtring und Gegenfläche, wodurch sich bei Drehung der Welle eine Anhebung der hydrodynamischen Dichtwirkung ergibt. Die Dichtwirkung selbst kann dabei durch die Gestalt der Schrau­ benfeder variiert bzw. gesteuert werden, so daß sich ein größeres Spektrum hinsichtlich der Dichtkapazität ergibt.

Das Verfahren gemäß Patentanspruch 7 ist deshalb besonders wirtschaftlich, weil bei der ohnehin erforderlichen Abwin­ kelung der Kunststoff-Ringplatte automatisch die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung des Lippenabschnitts gemäß Patentan­ spruch 1 entsteht.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtrings ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen radialen Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Dichtrings;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer spiralig gewickelten Schraubenfeder des Dichtrings gemäß Fig. 1 im ent­ spannten Zustand;

Fig. 3 bis 6 Darstellungen von Verfahrensschritten zur Herstellung des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Dichtrings.

Gemäß Fig. 1 weist der Dichtring eine aus einem fluorhal­ tigen Harz bestehende Manschette 1 mit einem Lippenabschnitt 2, der mit einer konischen Innenseite und einer konischen Außenseite sowie mit einer Lippe 3, die am freien Ende bzw. am kleinsten Durchmesser ausgebildet ist, versehen ist,und einen scheibenförmigen Einspannabschnitt 4 auf, der mit dem Lippenabschnitt 2 verbunden ist und von diesem aus in radialer Richtung nach oben verläuft. Innerhalb des Lippen­ abschnitts 2 ist eine Schraubenfeder 7 angeordnet, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Schraubenfeder 7 besteht aus elastischem Federdraht, der zu einem Kegelstumpf gewickelt ist. Zum Dichtring gehört ferner ein Gehäuse, das aus einem Innenring 12 und einem Außenring 11 besteht, die jeweils L-förmig ausgebildet sind und einen in Axialrichtung sowie­ einen in Radialrichtung verlaufenden Abschnitt aufweisen. Die in Axialrichtung verlaufenden Abschnitte des Außenrings 11 und des Innenrings 12 stehen in Eingriff miteinander, wobei der scheibenförmige Einspannabschnitt 4 der Manschet­ te 1 zwischen den in Radialrichtung verlaufenden Abschnit­ ten des Außenrings 11 und des Innenrings 12 eingeschlos­ sen und eingespannt ist. Die Manschette 1 ist mit der Schraubenfeder 7, dem Innenring 12 und dem Außenring 11 in folgender Weise zusammengebaut.

Sowohl die Innenseite als auch die Außenseite der Man­ schette 1 sind kegelstumpfförmig, und ungefähr in der Mit­ te zwischen der Außenseite und der Innenseite verläuft ein Einschnitt 5, der sich vom äußeren Rand, d.h. dem Rand mit dem großen Durchmesser, bis zu einer Stelle nahe dem inne­ ren Rand, d.h. dem Rand mit dem kleineren Durchmesser, er­ streckt. Diese Manschette 1 wird mittels einer Form so ge­ preßt, daß der Bereich nahe dem äußeren Rand abgeflacht ist. Die zuvor zu einer Spirale gewickelte Schraubenfeder 7 wird in den Einschnitt 5 eingesetzt. Danach wird der ab­ geflachte Abschnitt nahe dem Außenrand der Manschette 1 zwischen die in Radialrichtung verlaufenden Abschnitte des Außenrings 11 und des Innenrings 12 eingesetzt, die zuvor L-förmig gebogen worden sind. Die in Axialrichtung verlau­ fenden Abschnitte des Innenrings und des Außenrings wer­ den ineinander eingesetzt und stehen in Eingriff miteinan­ der. Auf diese Weise ist die Schraubenfeder 7 im Lippenab­ schnitt 2 eingebettet und wird die Manschette 1 vom Außen­ ring 11 getragen. Die Schraubenfeder 7 wird aus elastischem Federdraht mit geeignetem Durchmesser hergestellt, wobei der Federdraht mit solcher Steigung gewickelt wird, daß sich benachbarte Windungen entweder berühren oder einen gewissen Abstandvoneinander haben. Die in die Manschette 1 eingebettete Schraubenfeder 7 erzeugt einen schraubenli­ nienförmigen Vorsprung mit geeigneter Steigung auf der In­ nenseite oder der Außen- und der Innenseite des Lippenab­ schnitts 2. Der Außenring 11 und der Innenring 12 bestehen aus Metallblech, einem Kunststoff oder einer Kombination aus Metall und Kunststoff.

Der hydrodynamische Dichtring mit der vorstehend beschrie­ benen Ausbildung wird mit seinem Außenring 11 in ein La­ gergehäuse für eine Welle eingesetzt, und die in Fig.1 strichpunktiert dargestellte Welle wird durch die Öffnung des Lippenabschnitts 2 so eingeführt, daß der Lippenab­ schnitt 2 an der Außenseite der Welle anliegt, so daß der Dichtring beispielsweise den Austritt von Schmiermittel aus einem Lager verhindert.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3-6 ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen hydrodyna­ mischen Dichtrings erläutert.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird von einem hohlzylindri­ schen Körper 13 aus fluorhaltigem Harz eine ringförmige, dünne Platte 14 mit dem Einschnitt 5 abgeschnitten. Wie Fig. 4 zeigt, wird dann die Schraubenfeder 7 in den Ein­ schnitt 5 der Ringplatte 14 eingesetzt. Die Schraubenfeder 7 ist spiralig gewickelt und im entspannten Zustand eine ebene Spiralfeder. Nachdem die Schraubenfeder 7 in die Ring­ platte 14 eingesetzt worden ist, wird der Einspannabschnitt 4 nahe dem äußeren Rand der Ringplatte 14 in das Gehäuse eingesetzt und vom Gehäuse eingespannt. Zum Gehäuse gehören der Innenring 12 und der Außenring 11 mit jeweils L-förmigem Querschnitt. Danach ergibt sich der in Fig. 5 dargestellte Zustand. Wie Fig. 6 zeigt, werden dann die Manschette 1 und das Gehäuse in eine drehbare Halterung 28 eingesetzt. Während die Manschette und das Gehäuse gedreht werden, wird ein stabförmiges Werkzeug 29, das im wesentlichen aus einem fluorhaltigen Harz besteht, gegen den Lippenabschnitt 2 der Manschette gedrückt, wobei das Ausmaß der Verformung allmählich erhöht wird, so daß dem Lippenabschnitt 2 die konische Form gegeben wird. Gleichzeitig wird auch die Schraubenfeder 7, die im entspannten Zustand eben ist, mit dem Lippenabschnitt 2 zu einem Kegelstumpf verformt.

Aufgrund der vorstehend näher erläuterten Eigenschaften hat der erfindungsgemäße hydrodynamische Dichtring die fol­ genden Wirkungen.

Da die Manschette aus einem fluorhaltigen Harz, z.B. Poly­ tetrafluoräthylen, besteht und die Schraubenfeder vollstän­ dig in die Manschette eingebettet ist, ergeben sich eine hohe Säurebeständigkeit und chemische Beständigkeit. Ferner wird durch das Einbetten der Schraubenfeder zumindest auf der Innenseite ein schraubenlinienförmiger Vorsprung er­ zeugt, der eine hohe Dichtwirkung zur Folge hat. Da die in den Lippenabschnitt der Manschette eingefügte Schraubenfe­ der kegelstumpfförmig ist, verleiht sie dem Lippenabschnitt eine hohe Elastizität. Weil der schraubenlinienförmige Vor­ sprung zumindest auf der Innenseite des Lippenabschnitts durch die Schraubenfeder erzeugt wird, ist die Herstellung des schraubenlinienförmigen Vorsprungs sehr einfach, was die Herstellungskosten beträchtlich senkt. Der schraubenli­ nienförmige Vorsprung auf der Innenseite des Lippenabschnitts kann nämlich einfach dadurch erzeugt werden, daß gegen den Lippenabschnitt in der in Fig. 6 gezeigten Weise gedrückt wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Dichtring ein Wellendichtring. Durch entsprechend einfache Abwand­ lungen kann die Erfindung jedoch auch bei Außendichtringen angewendet werden.

Claims (7)

1. Hydrodynamischer Dichtring mit einer Manschette aus Kunststoff, die mit einem konisch geformten Lippenab­ schnitt und einem vom Lippenabschnitt radial ausgehen­ den Einspannabschnitt versehen und in deren Lippenab­ schnitt eine kegelstumpfförmige Schraubenfeder aufgenom­ men ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (7) derart vom Lippenabschnitt (2) umgeben ist, daß zu­ mindest auf dessen Dichtseite durch Umformung des Kunststoffs ein spiralförmiger Vorsprung entsteht.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus fluorhaltigem Harz gebildet ist.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einspannabschnitt (4) zwischen den einander zugewandten Radialflächen zweier ineinanderlie­ gender Gehäuseringe (11, 12) aufgenommen ist.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (7) in der Man­ schette (1) in einem in dieser ausgebildeten Einschnitt (5) angeordnet ist.

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (7) so gewickelt ist, daß sie im entspannten Zustand kegelstumpfförmig ist.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (7) so gewickelt ist, daß sie im entspannten Zustand eine ebene Spiralfeder ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoff-Ringplatte (14) zur Herstellung eines nach außen offenen und zu den Planflächen parallelen Ein­ schnitts (5) gespalten wird, in den Einschnitt (5) eine Spiralfeder (7) eingelegt wird, die Kunststoff-Ringplat­ te radial außerhalb der Spiralfeder (7) eingespannt und der von der Einspannstelle radial nach innen vorstehen­ de Bereich allmählich abgewinkelt wird, so daß unter Verformung der Schraubenfeder (7) ein kegelstumpfförmi­ ger Lippenabschnitt (2) entsteht.