DE2934487C2

DE2934487C2 - Wellendichtring

Info

Publication number: DE2934487C2
Application number: DE2934487A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 6940 Weinheim Hölzer
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1979-08-25
Publication date: 1984-03-29
Also published as: NO155212B; DK328780A; YU166880A; YU42670B; ES260313Y; NL8003098A; BR8005262A; SE8004810L; DE2934487A1; FR2463881A1; JPS5635864A; FI67929C; SE439528B; ES260313U; BE883680A; NL172887C; US4504068A; FI67929B; NO155212C; NO801841L

Description

35

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring, bestehend aus einem Versteifungsring mit einem winkelförmigen Profil und einem durch einen membranähnlich ausgebildeten Zwischenring damit verbundenen Lippenring, der beiderseits durch eine sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden Fläche begrenzt ist, der eine Dichtlippe aufweist und mit dieser von einem elastischen Andrückelement federnd gegen die Welle gepreßt wird.

Der vorstehend beschriebene Wellendichtring ist bekannt aus DE-PS 10 07 130. Der Lippenring weist dabei auf dem Außenumfang eine Nut auf, in die im unmittelbaren Bereich der Dichtlippe eine Wendelfeder eingebettet ist. Herstellung und Einbau dieser Wendel- % feder verteuern jedoch den Wellendichtring.in unerwünschter Weise, und es ist häufig schwierig auf dem gesamten Umfang eine gleichmäßige Anpreßkraft zu erzeugen. Dies trifft insbesondere bei kleinen Nenndurchmessern zu, wo die durch das Ineinanderstecken der beiden Enden der Wendelfeder verursachte Verhärtung einen Bereich überdeckt, der prozentual einen wesentlichen Teil des Gesamtumfanges einnimmt.

Aus US-PS 22 67 930 ist ein Wellendichtring bekannt, bei dem sich das Andrückelement in das innere des to Lippenringes hineinerstreckt und zwar ebenfalls bis in den unmittelbaren Bereich der Dichtlippe. Auch die Gebrauchseigenschaften dieses Dichtringes waren jedoch noch nicht befriedigend, und es konnten gute Abdichtungsergebnisse beispielsweise nur dann erzielt b5 werden, wenn ein absoluter Rundlauf der abgedichteten Welle gewährleistet war sowie eine hochpräzise Einhaltung des vorgesehenen Außendurchmessers der abgedichteten Welle. Beide Voraussetzungen lassen sich unter Wahrung der üblichen Fertigungstoleranzen nicht erfüllen.

In der französischen Patentschrift 8 08 602 wird ein Wellendichtring beschrieben, bei dem der Versteifungsring und der Lippenring ohne Zwischenschaltung eines membranähnlich ausgebildeten Zwischenringes übergangslos ineinander übergehen. Der Lippenring vermag dadurch den sich bei Einhaltung üblicher Einbauioleranzen ergebenden radialen Bewegungen der abgedichteten Welle nicht in dem erforderlichen Maße zu folgen, woraus Undefinierte Anpreßkräfte der Dichtlippe an die Oberfläche der abgedichteten Welle resultieren können. Die Dichtlippe unterliegt dadurch einer starken F.rwirkung und einem starken Verschleiß.

Des weiteren kann in die Wandung des vorstehend beschriebenen Wellendichtringes eine Verstärkungseinlage einvulkanisiert sein. Hierdurch sollen größere Drücke abgedichtet werden können. Die Versteifungseinlage erstreckt sich indessen mit einem Vorsprung bis in den übergangslos mit dem Versteifungsring verbundenen Lippenring, wobei die vorderste Kante einen Bereich zumindest berührt, der axial innerhalb der Dichtlippe liegt Die radiale Beweglichkeit der Dichtlippe wird dadurch zusätzlich behindert

Das deutsche Gebrauchsmuster 19 72 350 zeigt einen Wellendichtring zura Abdichten eines zylindrischen Ringspaltes gegen den wechselseitig wirkenden Oberdruck eines gasförmigen oder flüssigen Mediums. Der eine Dichtfläche aufweisende Lippenring ist durch einen membranähnlich ausgebildeten Zwischenring mit dem Versteifungsring verbunden und wird durch eine Ringwendelfeder gegen die Oberfläche der abgedichteten Welle gepreßt Die erzielte Anpressung an die Oberfläche der abgedichteten Welle ist bedingt durch die ineinandergesteckten Enden der Ringwendelfeder, ungleichmäßig. Des weiteren ist die radiale Beweglichkeit sehr stark beeinträchtigt durch zwei ineinanderliegende Stützringe aus Stahlblech, die «in winkelförmiges Profil haben, und die den Zwischenring gemeinsam umschließen. Der Lippenring vermsg dadurch radialen Bewegungen der abgedichteten Welle nicht in wünschenswertem Maße zu folgen.

Die britische Patentschrift 9 06 366 zeigt einen Radialwellendichtring, bei dem Lippen- und Zwischenring nicht in erkennbarer Weise voneinander abgegrenzt sind. Beide Ringe bilden eine Einheit, in die hinein sich eine Verlängerung des Versteifungsringes erstreckt Es ist nicht erkennbar, ob hiervon das erfindungsgemäß beanspruchte Verhältnis berührt wird.

Die britische Patentschrift 5 44 732 betrifft eine Stangendichtung aus Gummi mit einer einvulkanisierten Versteifungseinlage. Diese ist im Bereich des Innendurchmessers in Richtung der Dichtlippe vorgezogen, wobei der die Dichtlippe tragende Bereich nicht gesondert abgesetzt ist. Er weist im Bereich des Außenumfanges lediglich eine Nute auf, in der eine Ringwendelfeder zur Gewährleistung der notwendigen Anpressung angeordnet ist Auf dem Umfang nicht ausgeglichene Anpreßkräfte sind hiervon die Folge, ähnlich wie bei der eingangs beschriebenen Ausführung nach der DE-PS 10 07 130.

Bei der Dichtung nach der GB-PS 12 37 881 erstreckt sich das Andrückelement ähnlich wie bei der Ausführung nach der vorstehend beschriebenen US-PS 22 67 930 bis in einem Bereich radial außerhalb der Dichtlippe, wodurch deren radiale Beweglichkeit beim Auftreten von Wellenschwingungen in erheblicher

Weise beeintachtigt wird. Bei Verwendung praxisublicher Lagerungen können derartige Dichtungen nicht mit befriedigendem Erfolg eingesetzt werden.

Das deutsche Gebrauchsmuster 19 44 591 schließlich nimmt Bezug auf einen Wellendichtring, der äußerlich demjenigen nach der eingangs beschriebenen DE-PS 10 07 130 ähnlich ist Die Ringwendelfeder kann jedoch entfallen, wenn zwischen dem eigentlichen Wellendichtring und dem abgedichteten Raum eine zusätzliche Dichtscheibe angeordnet wird. Der Aufwand für die m Herstellung und Anbringung der Dichtscheibe ist aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtring zu entwickeln, der bei Einhaltung üblicher Einbautoleranzen ein gutes Abdichtungsergebnis gewährleistet, der billig in der Herstellung ist und der bei einer Massenfertigung eine größtmögliche Kontinuität in den Qualitätsmerkmalen einer jeden Einheit auf weis L

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem 2» Weüendichtring der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß das Andrückelement eine Verlängerung des Versteifungsringes ist, die bis zu 40 bis 80% in das Profil des Zwischenringes hineinragt

Der Stützring des erfindungsgemäßen Weilendicht- _>₃ ringes besteht vorzugsweise aus einem tiefgezogenen Stahlblech, und der für seine Herstellung angewendete Tiefziehvorgang ermöglicht gleichzeitig mit der allgemeinen Umformung die Ausbildung des Andrückelementes an dem radial nach innen weisenden Schenkel. _w Die Herstellung des für den erfindungsgemäßen Wellendichtring benötigten Versteifungsringes ist deshalb grundsätzlich nicht mit Mehrkosten gegenüber konventionellen Ausführungen verbunden.

Die Dimensionierung der Länge des Andrückelemen- _s-, tes in bezug auf die Länge des Profils des Zwischenringes bezieht sich auf die Dimensionierung eines Wellendichtringes gemäß DE-PS 10 07 130 oder der danach konzipierten DIN 3760, Auswahlblatt 1, Mai 1972, Priisgruppe 4. Der Lippenring ist dabei in m axialer Richtung jeweils durch eine sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckende Fläche begrenzt. Das erfindungsgemäß beanspruchte Verhältnis bezieht sich auf den Abstand der dem Versteifungsring zugewandten Fläche von dem Lippenring zugewandten Oberfläche t-, des sich in -radialer Richtung nach irtien erstreckenden Schenkels des Profils des Versteifungsringes.

Der Lippenring des erfindungsgemäßen Wellendichtringes weist auf dem Außenumfang nicht mehr die bisher benötigte Nut zuc Aufnahme der Wendelfeder -,., auf. Durch den Wegfall der für die Ausbildung der Nut benötigten Flankenflächen ergibt sich eine Einsparung hinsichtlich des benötigten elastomeren Werkstoffes sowie insgesamt gesehen eine Verminderung der Masse der Teile, die betriebsbedingt den Bewegungen der r> abgedichteten Welle stetig folgen. Es wird angenommen, daß die ausgezeichneten Abdichtungsergebnisse hierauf sowie auf die relativ vergrößerte Flexibilität des Lippenringes zurückzuführen sind.

Zur Verbesserung der elastischen Eigenschaften der Verlängerung im vorspringenden Teil ist es nach einer besonderen Ausgestaltung vorgesehen, daß die Verlängerung im vorspringenden Teil eine geringere Dicke aufweist als im Bereich des radial nach innen weisenden Schenkels des Stüuringes. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Verlängerung durch gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Einschnitte in einzelne Segmente unterteilt ist. Gegebenenfalls in Verbindung oder unabhängig von der vorstehend beschriebenen Verjüngung der Verlängerung im vorspringenden Teil werden häufig besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn die Segmente im vorspringenden Teil in der Breite konisch verjüngt sind. Eine besonders günstige mittlere Breite der einzelnen Segmente beträgt bei Wellendurchmessern von 20 bis 100 mm 2 bis 10 mm. Das in radialer Richtung wirksame federelastische Verhalten der Verlängerung wird in wesentlichem Maße beeinflußt von dem Winkel in dem die Verlängerung der Achse der abzudichtenden Welle zugeordnet ist. Besonders vorteilhaft sind Winkel zwischen 15° und 40°, vorzugsweise in der Größenordnung von 25°. Winkel von 0° oder negative Winkel haben sich hingegen in einigen Fällen negativ auf das Schwingungsverhalten der Dichtlippe im Retrieb und damit auf die dynamische Abdichtung ausgewirkt

Alle Maßnahmen dienen der Verbesserung der elastischen Eigenschaften der ringftnmigen Verlängerung des Stützringes und ihre Anwendung wird um so wichtiger, je weiter die Verlängerung in den Zwischenring hineinragt. Bei Ausführungen, bei denen die Verlängerung nur geringfügig in den Zwischenring hineinragt, können solche zusätzlichen Maßnahmen entbehrlich sein.

Die Zeichnung zeigt eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Wellendichtringes.

F i g. 1 zeigt den Wellendichtring in teilgeschnittener, perspektivischer Darstellung. Der Wellendichtring besteht danach aus einem Versteifungsring 1 mit einem winkelförmigen Profil, dessen radial nach innen weisender Schenkel zu einer Verlängerung 2 umgeformt isL Die Verlängerung ist vollständig in dem membranähnlich ausgebildeten Zwischenring eingebettet.

In Fig.2 ist die Ausführung gemäß Fig. 1 in vollgeschnittener Darstellung wiedergegeben, um das Verhältnis x\/xi zu verdeutlichen, in dem sich die Verlängerung 2 in das Profil des Zwischenringes hine-nerstreckt.

Die elastische Anpreßkraft der Dichtlippe an die Oberfläche der abzudichtenden Welle wird insbesondere bestimmt von den Werkstoffeigenschaften und den Abmessungen der Verlängerung des St'ifzringss und des Lippenringes.

Beide Parameter lassen sich ohne besondere Schwierigkeiten in einer laufenden Fertigung sehr präzise kontrollieren und kontinuierlich gewährleisten. Eine Modifizierung der elastischen Eigenschaften kann daneben zusätzlich ermöglicht werden durch einen zusätzlichen, sich in axialer Richtung erstreckenden Vorsprung 4 definierter Länge. Es ist dabei von besonderem Vorteil, daß sich die Länge gegebenenfalls auch nachträglich durch eine mechanische Bearbeitung vermindern läßt, ohne daß dadurch die Oberfläche des Lippenringes im funktionswichtigen Bereich der Dichtlippe angegriffen wird.

Die Gebrauchseigenschaften des erfindungsgemäßen Wellendichtringes sind denjenigen einer Ausführung gemäß DIN 3760 zumindest gleichwertig. Dabei ist die einfache Herstellbarkeit sowie die ausgezeichnete Kontinuität aller Eigenschaften der einzelnen Einheit bei einem Vergleich mit den übrigen Einheiten ein hervorzuhebender Vorteil.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wellendich tring, bestehend aus einem Verstei-FungsriDg mit einem winkelförmigen Profil und einem durch einen membranähnlich ausgebildeten Zwischenring damit verbundenen Lippenring, der beiderseits durch eine sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden Fläche begrenzt ist, der eine Dichtlippe aufweist und mit dieser von einem elastischen Andrückelement federnd gegen die Welle gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückelement eine Verlängerung (2) des Versteifungsringes (1) ist, die zu 40 bis 80% in das Profil des Zwischenringes hineinragt

2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (2) im vorspringenden Teil eine geringere Dicke aufweist als im Bereich des Stützringes.

3. Wellendichtring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Verlängeruüg mit der Achse der abzudichtenden Welle einen Winkel von 15° bis 40° einschließt, vorzugsweise einen Winkel von 25°.

4. Wellendichtring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung durch gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Einschnitte in einzelne Segmente unterteilt ist.

5. Wellendichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente (S) im vorspringenden Teil eine geringere Breite haben, als jo im Bereich des radial nach innen weisenden Schenkels des Stützringes.