DE3212476C1 - Wellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring, bestehend aus einem gegebenenfalls verstärkten Halteteil, an welchem eine Dichtlippe aus elastomerem Material unter Zwischenschaltung einer ebenfalls elastomeren Membran angeformt ist, wobei im Bereich der sich im wesentlichen axial erstreckenden Membran ein mit dieser verbundener Verstärkungskörper vorgesehen ist.

Durch die US-PS 24 82 029 ist bereits ein Radial-Wellendichtring für relativ zueinander bewegliche Maschinenteile bekannt. Er besteht im wesentlichen aus einem winkelförmigen metallischen Halteteil, an welchem eine in radialer und in axialer Richtung gewundene Membran aus elastomerem Material angeformt ist. Im Bereich der Welle läuft die Membran in eine federbelastete Dichtlippe aus. Im Einbauzustand der Dichtung liegen die Dichtlippe und die Membran in einer Ebene, so daß eine sehr breite Auflagefläche auf der Welle gebildet wird. In dem der Welle benachbarten Teil der Membran erstreckt sich ein Verstärkungskörper, der in nahezu der gleichen radialen Ebene wie die Membran, also in unmittelbarer Nähe der Wellenoberfläche, in diese einvulkanisiert ist. Nachteilig bei diesem Radial-Wellendichtring ist zu sehen, daß, bedingt durch den in unmittelbarer Nähe der Welle angeordneten Verstärkungskörper, keine radiale Beweglichkeit des Wellendichtringes bei exzentrischer Lage der Welle zur Aufnahmebohrung oder Radialschlag möglich ist und insofern mit einer sehr schnellen Beschädigung oder Zerstörung sowohl des Wellendichtringes als auch der Welle zu rechnen ist. Ferner ist dieser Radial-Wellendichtring für den Einsatz unter höheren Drücken nicht geeignet, da infolge der gewundenen Membran eine große Angriffsfläche für das unter Druck stehende Medium vorhanden ist, welches die Membran durchbiegt und so sogar zu ihrer Beschädigung beitragen kann. Durch das unter Druck stehende Medium wird weiterhin eine relativ starke Anpressung der Dichtlippe an die Welle hervorgerufen, wodurch sich in diesem Bereich infolge hoher Reibung ein erheblicher Verschleiß einstellt.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 14 85 887 ist eine Wellendichtung für höhere Drücke bekannt, die aus einem Manschettenring mit einem radial verlaufenden Teil und einem die Abdichtung an der Welle übernehmenden Lippe besteht, wobei der Bereich zwischen der Lippe und dem radialen Teil am Außenumfang dieses Bereiches versteift ist. Hier ist zwar bereits eine gute Abdichtung gegen unter Druck stehendes Medium gegeben, dem angesprochenen Wellenschlag jedoch kann auch dieser Radial-Wellendichtring nicht folgen, da der Querschnitt der Membran sich in Richtung auf den radialen Teil des Manschettenringes erstreckt und somit immer unelastischer wird.

Ferner ist der DE-OS 28 20 401 ein Dichtungsring zu entnehmen, bei welchem ein Stützring, der die Manschette teilweise radial trägt und stützt, die Welle ohne Spiel umgibt. In diesem Fall findet zwangsläufig eine Reibung zwischen Welle und Stützring beziehungsweise zwischen Stützring und Manschette statt. Durch radialen Wellenschlag beziehungsweise exzentrischen Lauf der Welle wurden hier innerhalb kürzester Zeit Beschädigungen an den beteiligten Maschinenteilen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik, mit einfachen Mitteln einen Radial-Wellendichtring zu konzipieren, der sowohl für Medien, die unter hohem Druck stehen, eingesetzt werden kann als auch in der Lage ist, extreme exzentrische Lagen der Welle oder Radialschlag auszugleichen, ohne daß seine Dichtwirkung nachläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Verstärkungskörper unter Bildung jeweils eines elastischen Gelenkes im Übergangsbereich Dichtlippe/Membran und im Übergangsbereich Membran/Halteteil mit konstantem radialem Abstand zum mit der Dichtlippe zusammenwirkenden Maschinenteil erstreckt.

Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß sich die so verstärkte Membran bei Druckbeaufschlagung nicht durchbiegt und es somit auch zu keinem wesentlichen Anstieg der Reibung zwischen Dichtlippe und Welle kommt. Ferner ist eine gute radiale Beweglichkeit durch das beziehungsweise die gebildeten elastischen Gelenke gegeben, so daß die Dichtlippe auch bei extremen Wellenschlägen nicht von der Wellenoberfläche abhebt. Die Erfindung kommt neben Kurbelwellen-, Lagerabdichtungen oder dergleichen insbesondere bei Hydrogetrieben, Radial- und Axialkolbenpumpen zur Anwendung. Je nach Anwendungsfall des Radial-Wellendichtringes ist es sinnvoll, den Verstärkungskörper in einem definierten radialen Abstand zur Welle anzuordnen, um so eine Reibung

zwischen Welle und Verstärkungskörper auszuschließen.

Bei versteiften Halteteilen sollte sich der Drehpunkt des elastischen Gelenkes etwa mittig im Übergangsbereich Membran/Halteteil erstrecken. Das beziehungsweise die elastischen Gelenke werden vorzugsweise durch eine Querschnittsschwächung der Übergangsbereiche Dichtlippe/Membran und/oder Membran/Halteteil gebildet. Diese Schwächung darf jedoch nicht so stark ausgebildet werden, daß es im Betriebszustand zu einer Beeinträchtigung des Dichtverhaltens führt. Das Gelenk sollte daher im Querschnitt etwa 30° schwächer als die Membran ausgebildet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstärkungskörper vollständig vom Elastomermaterial der Membran umgeben. Besteht der Verstärkungskörper aus einem Metallteil, so dient diese Maßnahme als Korrosionsschutz. Bevorzugt sollen jedoch Kunststoffe oder Hartgummi als Verstärkungskörper eingesetzt werden, die dann nur zum Teil von Elastomermaterial umgeben sein müssen. Eine weitere Möglichkeit, den Verstärkungskörper auszubilden, ist darin zu sehen, daß gegebenenfalls in unterschiedlichen Richtungen sich erstreckende Fasern in Form eines Vlieses oder dergleichen in die Membran einvulkanisiert werden. Das Vlies kann dann auch noch imprägniert sein, um somit eine gewisse Steifigkeit zu'erzielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 unterschiedliche Ausbildungen von Radial- Wellendichtringen,

F i g. 5 Radial-Wellendichtring, der mit einer radial extrem bewegbaren Welle zusammenwirkt als Prinzipskizze.

In den F i g. 1 bis 4 sind unterschiedliche Ausbildungen von Radial-Wellendichtringen dargestellt. Die Radial-Wellendichtringe bestehen aus einem elastomeren Halteteil 1, in welches ein Versteifungsring 2 einvulkanisiert ist, der mit einem nicht weiter dargestellten Maschinenteil zusammenwirkt. Das Halteteil 1 läuft in eine relativ lange Membran 3 aus, an welche sich eine Dichtlippe 4 anschließt. Diese ist mit einem Federring 5 versehen, der die Dichtlippe 4 an die gestrichelt dargestellte Welle drückt. Rechtwinklig zum Versteifungsring 2 des Halteteiles 1 ist in die Membran 3 ein Verstärkungslcörper 6 an- beziehungsweise einvulkanisiert. Da sich die Membran 3 etwa axial zwischen Halteteil und Dichtlippe 4 erstreckt, würde es bei nicht verstärkter Membran 3 unter der Einwirkung des unter Druck stehenden Mediums zu einer Auswölbung der Membran 3 kommen. Dies wiederum würde zu einer erhöhten Anpressung der Dichtlippe 4 an die Welle führen. Bedingt durch den daraus resultierenden erhöhten Verschleiß (hohe Reibung), würde die Lebensdauer der Dichtung erheblich verkürzt werden. Die Gefahr der Ausbeulung der Membran 3 wird durch den separaten Verstärkungskörper 6 unterbunden. Durch diesen separaten Verstärkungskörper 6 werden sowohl im Übergangsbereich 7 Dichtlippe 4/Membran 3 als auch im Übergangsbereich 8 Membran 3/Halteteil 1 elastische Gelenke gebildet. Durch diese elastischen Gelenke, deren Drehpunkte 12, 13 sich vorzugsweise etwa mittig in dem jeweiligen Übergangsbereich 7 und/oder 8 befinden, ist es möglich, daß die verstärkte Membran 3 selbst extrem radialen Wellenschlägen zu folgen vermag, ohne daß die Dichtlippe 4 von der Welle abhebt. Das oder die elastischen Gelenke werden vorzugsweise durch eine Materialschwächung der Übergangsbereiche 7 und/oder 8 gebildet, wobei eine Querschnittschwächung von etwa 30% gegenüber dem Querschnitt der Membran 3 nicht überschritten werden sollte.

Die Verstärkungskörper 6 können unterschiedlich ausgebildet sein. Der in F i g. 1 dargestellte Verstärkungslcörper 6 besteht aus Metall und ist vollständig von Elastomermaterial der Membran 3 umgeben. Der in Fig.2 dargestellte Verstärkungskörper 6 besteht aus Kunststoff und ist im Bereich beider Stirnflächen 9, 10 und der äußeren Umfangsflache 11 vom Elastomermaterial der Membran 3 umgeben. Der Verstärkungskörper 6 gemäß F i g. 3 besteht aus einem imprägnierten Faservlies, welches ebenfalls vollständig von Elastomermaterial der Membran 3 umgeben ist. F i g. 4 ist ähnlich wie F i g. 2 zu sehen, wobei hier jedoch eine Abmagerung des Manschettenquerschnittes vorgenommen worden ist.

In F i g. 5 ist als Prinzipskizze ein Radial-Wellendichtring im Normalzustand und gestrichelt bei radial ausgelenkter Welle gezeichnet. Der Radial-Wellendichtring besteht aus einem Halteteil 14, an den sich ein winkelförmiger Versteifungsring 15 anschließt. Der Axialschenkel 16 des Versteifungsringes 15 ist verdrehsicher in der Aufnahmebohrung 17 eines Gehäuses 18 einer nicht weiter dargestellten Axial-Kolbenpumpe angeordnet. Ausgehend vom Halteteil 14 erstreckt sich etwa parallel zur Welle 19 eine Membran 20, in welcher ein diese verstärkender separater Metallring 21 einvulkanisiert ist. An die Membran 20 schließt sich eine mit der Welle 19 zusammenwirkende Dichtlippe 22 an.

Folgenden Kriterien muß der Radial-Wellendichtring zum Beispiel gerecht werden:

Er muß zum einen das unter einem wechselnden Druck von 6 bis 20 bar stehende Medium M abdichten, ohne daß durch überhöhte Reibung die Dichtlippe 22 übermäßig schnell verschleißt, und er muß Wellenschlägen (zum Beispiel einer dynamischen Exzentrizität) bis zu 5° so folgen können, daß die Dichtlippe 22 kontinuierlich an der Welle 19 anliegt. Diese Lage ist gestrichelt gezeichnet. Die Werte sind angenommene Zahlen, die nur als Beispiel dienen, so daß die Erfindung nicht nur auf diese angenommenen Werte bezogen anzusehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Radial-Wellendichtring, bestehend aus einem gegebenenfalls verstärkten Halteteil, an welchem eine Dichtlippe aus elastomerem Material unter Zwischenschaltung einer ebenfalls elastomeren Membran angeformt ist, wobei im Bereich der sich im wesentlichen axial erstreckenden Membran ein mit dieser verbundener Verstärkungskörper vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verstärkungskörper unter Bildung jeweils eines elastischen Gelenkes im Übergangsbereich Dichtlippe (4)/Membran (3) und im Übergangsbereich Membran (3)/Halteteil (1) mit konstantem radialem Abstand zum mit der Dichtlippe (4) zusammenwirkenden Maschinenteil erstreckt.

2. Radial-Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drehpunkt (12) des einen elastischen Gelenkes etwa mittig im Übergangsbereich Halteteil (1)/Membran (3) befindet.

3. Radial-Wellendichtring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des beziehungsweise der elastischen Gelenke etwa 30% schwächer ausgebildet ist als der Querschnitt der Membran (3).

4. Radial-Wellendichtring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskörper (6) vollständig von Elastomermaterial der Membran (3) umgeben ist.

5. Radial-Wellendichtring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskörper (6) aus Kunststoff oder Hartgummi gebildet ist.

6. Radial-Wellendichtring nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskörper (6) aus gegebenenfalls in unterschiedliche Richtungen sich erstreckenden und gegebenenfalls imprägnierten Faserteilen gebildet ist.

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