DE3220192C1

DE3220192C1 - Lippendichtungsring

Info

Publication number: DE3220192C1
Application number: DE3220192A
Authority: DE
Inventors: Edwin Dipl.-Ing. 5102 Würselen Hesse; Paul 5093 Burscheid Voßieck
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1983-11-17

Description

Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring, bestehend aus einem mittels eines Versteifungsringes verstärkten Halteteil und einem sich etwa in axialer Richtung daran anschließenden Dichtbereich, der sich aus einer auf der Oberfläche eines korrespondierenden Maschinenteiles aufliegenden, gegebenenfalls federbelasteten, in Richtung auf das abzudichtende Medium weisenden Hauptdichtlippe sowie einer axial dahinter angeordneten, in die gleiche Richtung wie die Hauptdichtlippe weisenden und unter die Membran der Hauptdichtlippe greifenden Zusatzdichtlippe zusammensetzt.

Lippendichtungsringe für höhere Druckbelastungen sind im allgemeinen relativ unbeweglich und gleichen dadurch zum Beispiel das Radialspiel der Welle nur schlecht oder gar nicht aus. Hierdurch entsteht zumindest zeitweise Leckage und ein hoher Verschleiß der Dichtung.

Durch die US-PS 32 54 898 ist bereits ein Lippendichtungsring der angegebenen Art für rotierende Wellen bekannt. Der Lippendichtungsring besteht aus einem metallischen Gehäuseteil, welches einen Radialwellendichtring mit einer Hauptdichtlippe sowie einer zusätzlichen, axial hinter der Hauptdichtlippe angeordneten Dichtkörper mit einer weiteren Dichtlippe umschließt Der Radialwellendichtring weist einen winkelförmigen Versteifungsring auf, der mit seinem Axialschenkel an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses anliegt Zwischen dem Radialschenkel des Gehäuses und des Versteifungsringes ist der zusätzliche Dichtkörper festgeklemmt dessen Dichtlippe unter einem Winkel in Richtung auf die Hauptdichtlippe weist Der Lipppndichtungsring ist zum Einsatz unter höheren

ίο Drücken bestimmt wobei im Zustand eines geringen, auf die Hauptdicfillippe wirkenden Druckes Haupt- und Zusatzdichtlippe mit geringem axialen Abstand auf der Welle aufliegen. Im Einbauzustand liegt die Zusatzdichtlippe ganzflächig auf der Welle auf. Wird nun der Druck

is im abzudichtenden Medium erhöht wird die Hauptdichtlippe in Richtung auf die Zusatzdichtlippe verschoben, wobei der Spalt zwischen beiden gegen Null geht Ist dieser Zustand erreicht, Hegt der Dichtbereich (Dichtlippe + Membran) des Radialwellendichtringes unter radialer und axialer Vorspannung auf der Zusatzdichtlippe auf. Nachteilig an dem beschriebenen Lippendichtungsring ist zu bemerken, daß die Zusatzdichtlippe zum einen schon im Einbauzustand mit einer relativ großen Räche auf der Welle aufliegt und zum anderen der durch das Medium und den Dichtbereich des Radialwellendichtringes auf sie einwirkende Druck zu einer erheblichen Anspreßkraft der Zusatzdichtlippe an die Welle führt Daraus resultiert ein relativ großer Verschleiß der Zusatzdichtlifcpe innerhalb eines kurzen Zeitraumes, der sich im Laufe der Zeit auch nachteilig auf die Hauptdichtlippe auswirken kann.

Des weiteren ist durch die GB-PS 5 50 312 eine Flüssigkeitsdichtung für rotierende Wellen bekannt Sie besteht aus einem Halteteil, welches von einem metallischen Gehäuse umgeben sein oder welches einen anvulkanisierten Versteifungsring aufweisen kann. Der Dichtbereich besteht aus zwei axial hintereinander angeordneten federbelasteten Dichtlippen. Abgesehen davon, daß diese Dichtung nicht zum Einsatz unter hohen Mediumsdrücken geeignet !«,,dürfte es schwierig sein, diese Dichtung nach dem Vulkanisieren zu entformen, ohne daß die zweite Dichtlippe abreißt

Der deutschen Patentanmeldung G 13 658 ist eine doppelseitig abdichtende Wellendichtung zu entnehmen, bei welcher der eigentliche Dichtungsring schwimmend in einem zusätzlichen Gehäuse gelagert ist. Hier ist lediglich eine Dichtlippe vorgesehen, während dem Versteifungsring, der sich bis an die Welle erstreckt, lediglich Führungsaufgaben zukommen. Dieses System ist jedoch weder unter Druckbelastung, da sich die Membran auswölben würde, noch bei exzentrischem Lauf der Welle einsetzbar, ohne beschädigt zu werden.

Ferner ist durch die GB-PS 12 88 544 ein Wellendichtring für rotierende Wellen bekannt, der ebenfalls nur eine Dichtlippe aufweist, die mittels eines Versteifungsring gestützt wird.

Ausgehend von der US-PS 32 54 898, ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, den angesprochenen zweiiippigen Lippendichtungsring mit einfachen Mitteln so weiterzubilden, daß die Zusatzdichtlippe bei Druckbeaufschlagung nur sehr langsam verschleißt und bei eventuellem Ausfall der Hauptdichtlippe deren Funktion selbst über einen längeren Zeitraum übernehmen kann, ohne daß gleich das gesamte Dichtelement ausgetauscht werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß sich der Versteifungsring, die Membran der

Hauptdichtlippe unter Einwirkung des Mediendruckes stützend, bis in die Zusatzdichtlippe erstreckt und die im Bereich des freien Endes der Zusatzdichtlippe gebildete Dichtkante erst unter dem auf die Membran der Hauptdichtlippe einwirkenden Mediendruck an dem korrespondierenden Maschinenteil zur Anlage kommt.

Durch diese Maßnahme bleibt die Hauptdichtlippe in radialer Richtung beweglich und kann somit dem Radialspiel der Welle folgen, ohne zu öffnen. Des weiteren wird durch die nur zeitweise Anlage der Zusatzdichtlippe, die lediglich unter Druckbelastung der Hauptdichtlippe durch deren Membran an die Welle angedrückt wird, die Zusatzdichüippe nur einem sehr geringen Verschleiß unterworfen. Dies wirkt sich bei eventuellem Ausfall der Hauptdichtlippe positiv aus, da die nahezu neuwertige Zusatzdichtlippe noch über einen langen Zeitraum wesentliche Funktionen der beschädigten Hauptdichtlippe übernehmen kann, zumal diese in der Regel nicht vollständig ausfällt Der Durchmesser der Zusatzdichtlippe kann im Extremfall sogar dem jeweiligen Wellendurchmesser entsprechen, da ohne Druckeinwirkung die Reibung zwischen Zusatzdichtlippe und Welle gegen Null geht.

Vorzugsweise ist die Zusatzdichtlippe am Versteifungsring anvulkanisiert; eine Variante, wie sie zum Beispie! in der US-PS 32 54 898 beschrieben ist, ist jedoch ebenfalls denkbar.

Es ist ebenfalls denkbar, daß der Versteifungsring die Hauptdichtlippe gehäuseartig umgreift. Auch hier ist eine Variante, wie sie in der US-PS 32 54 898 beschrieben ist denkbar, nämlich zusätzlich zu dem Verstärkungsring (Gehäuse) der Zusatzdichtlippe bei dem eigentlichen Radialwellendichtring einerr weiteren Versteifungsring vorzusehen. Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß der Versteifungsring der Zusatzdichtlippe im Bereich seines Radialschenkels mit einer umlaufenden Sicke versehen ist, in welche sich die Zusatzdichtlippe radial erstreckt

Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß sich der zwischen Haupt- und Zusatzdichtlippe erstreckende Spalt in Richtung auf den Versteifungsring verjüngt. Damit soll bei einer einstückigen Ausbildung des Lippendichtungsringes eine bessere Entformbarkeit gewährleistet werden. Um zu vermeiden, daß eine oder beide Dichtljppen beim Entformen beschädigt werden, wird vorgeschlagen, daß die Zusatzdichtlippe, zumindest was ihre axiale Höhe betrifft, stärker ausgebildet ist als die Hauptdichtlippe.

Es wird ferner vorgeschkgen. daß die Zusatzdichtlippe im Bereich der Welle beziehungsweise Stange flächenförmi? ausgebildet ist. die Welle beziehungsweise die Stange im drucklosen Zustand jedoch nicht berührt. Wird nun die Hauptdichtlippe durch das unter Druck stehende Medium beaufschlagt und schiebt sich auf die flächenförmige Zusatzdichtlippe, so wird der der Hauptdichtlippe radial in Richtung auf die Welle beziehungsweise Stange derart verformt, daß eine umlaufende, linienförmig verlaufende Dichtkante gebildet wird.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die Zusatzdiehtlippe mit einem wulstförmigen Ansatz zu versehen, der sich im Bereich der Hauptdichtlippe erstreckt. Im Druckzustand wird die Membran der Hauptdichtlippe dann verkürzt und kommt in unmittelbarer Nähe derselben an dem V.'ulst der Zusatzdichtlippc zur Anlage. Durch diese Maßnahme soll eine Überlastung der Hauptdichtlippe vermieden werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 Unterschiedliche Ausbildungen an mehrlippigen Dichtungsringen, insbesondere der Zusatzdichtlippen.

Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Lippendichtungsringe sind für höhere Druckbelastungen geeignet Soweit das möglich ist, werden für alle Figuren gleiche Bezugszeichen vergeben.
Der in Fig. 1 dargestellte Lippendichtungsring

ι ° besteht, ähnlich wie in der US-PS 32 54 898 beschrieben, aus einem Radialwellendichtring l_v der sich'aus einem winkelförmigen Versteifungsring 2, einer Membran 3 und einem Dichtbereich mit einer Hauptdichtlippe 4 zusammensetzt Die Hauptdichtlippe 4 ist zur besseren radialen Anpressung an die Welle 5 mit einer Feder 6 versehen. Des weiteren ist ein als HaJteteil ausgebildetes winkelförmiges Gehäuse (Versteifungsring) 7 vorgesehen, welches den Radialwellendichtring 1 aufnimmt Dieser kann sowohl eingeklebt als auch eingepreßt sein.

Der Radialschenkel 8 des Gehäuses \ά etwa in seinem mittleren Bereich mit einer umlaufenden Sicke 9 versehen, die vom Radialwellendichtring 1 wegweist. Im weiteren Verlauf des Radialschenkels 8 ist dieser unter einem Winkel in Richtung auf die Hauptdichtlippe 4 abgebogen 10. An diesen anvulkanisiert ist über eine in die Sicke 9 auslaufende Membran 11 eine Zusatzdichtlippe 12, deren Durchmesser geringfügig größer als der Wellendurchmesser ausgebildet ist £m zusammengebauten Zustand bilden die Membranen 3 und 11 und die Dichtlippen 4 und 12 den eigentlichen Dichtbereich. Die Dichtlippen 4 und 12 sind zum unter Druck stehenden Medium Mgerichtet. Wird die Hauptdichtlippe 4 durch das Medium M beaufschlagt, so wird die Hauptdichtlippe 4 axial in Richtung auf die Zusatzdichtlippe 12 verschoben. Desgleichen geschieht mit der Membran 3. Da das unter Druck stehende Medium M von allen zugänglichen Seiten am Lippendichtungsring angreift, wird der sich in demselben Zustand axial zwischen den Membranen 3 und 11 und radial zwischen den Dichtüppen 4 und 12 erstreckende Spalt 13 während des Druckanstieges geschlossen, so daß die Membranen 3,

11 und die Dichtlippen 4,12 schließlich eng aneinanderliegen. Eine Durchbiegung der Membran 3 in Richtung auf die Welle 5 ist hierbei nicht, beziehungsweise nur

⁴^ sehr geringfügig möglich, da sie durch die verstärkte Zusatzdichtlippe 12 im wesentlichen in ihrer ursprünglichen Lage gehalten wird. Somit wird ein Öffnen der Hauptdichtlippe 4, das infolge einer durchgebogenen Membran stattfinden würde, und eine daraus resultie-

^5u rende Leckage verraieden. Durch die geringfügige Verformung der Membran 3 und der gezielten Anpreßkraft der Haupt- 4 an die Zusatzdichtlippe 12 wird diese nunmehr ebenfalls an die Welle gedruckt und bildet eine zusätzliche Dichtstelle. Diese kann bei einem eventuellen Ausfall der Hauptdichtlippe deren "Funktion noch über einen relativ langen Zeitraum aufnehmen, da sie nur einen Teil des auf den Lippendichtungsring einwirkenden Druckes aufnehmen muß.

F i g. 2 zeigt einen einstückigen Lippendichtungsring,

der im wesentlichen aus einem winkelförmigen, als Halteteil dienenden Versteifungsring 7, einem Dichtbereich mit Hauptdichtlippe 4 und einer Zusatzdichtlippe

12 besteht. Die Hauptdichtlippe 4 ist über eine Membran 3 mit dem R^dialschenkel 8 des Versteifungs-

ringes 7 verbunden. Der Radialschenkel 8 ist ähnlich wie in Fig. 1 unter einem Winkel in Richtung auf die Hauptdichtlippe 4 abgebogen 10. An den abgebogenen Teil 10 schließt sich über eine Membran 11 eine

flächenförmig ausgebildete Zusatzdichtlippe 12 an, die einen geringfügig größeren Durchmesser als die Welle auFweist. Die Membran 3, Il und die Dichtlippen 4, 12 sind durch einen unter einem Winkel verlaufenden, sich verjüngenden Spalt 13 voneinander getrennt. Durch diese Art der Ausbildung eines Lippendichtungsringes wird die Hauptdichtlippe 4 axial auf die Zusatzdichtlippe 12 geschoben, wobei sich zum einen der Spalt 13 schließt und zum anderen lediglich der der Hauptdichtlippe 4 unmittelbar zugewandte Bereich 14 der Zusatzdichtlippe 12 radial in Richtung auf die Welle S verformt wird und so eine weitere linienförmige Dichtstelle bildet.

Der Lippendichtungsring gemäß Fig. 3 besteht aus einem winkelförmigen Versteifungsring 7, dessen Radialschenkel 8 im Bereich der Welle 5 axial abgebogen 10 ist, so daß ein etwa U-förmiges Querschnittsprofil gebildet wird. Der abgebogene Teil 10 ist vollständig vom Elastomermaterial 15 umgeben und läuft an seinem freien Ende 16 in eine Zusatzdichtlippe 12 aus. Im Übergangsbereich 17 des Radialschenkels in den abgebogenen Bereich 10 ist eine weitere Sclimutzlippe 18 vorgesehen, die aus dem Elastomermaterial 15 herausgeformt ist. Wie schon vorab angesprochen, ist der Durchmesser der Zusatzdichtlippe 12 geringfügig größer als der Wellendurchmesser ausgebildet Am Radialschenkel 8 ist ein weiterer Radialwellendichtring (jedoch ohne Versteifungsring) angeklebt, dessen Membran 3 (Dichtbereich) in eine Hauptdichtlippe 4 mit Feder 6 ausläuft. Die Wirkungsweise dieses Lippendichtungsringes ist ähnlich der in Fig. I beschriebenen anzusehen mit dem Unterschied, daß sich der abgebogene Teil 10 des Versteifungsringes 7 über nshezu die gesamte axiale Länge der Membran 3 radial unterhalb dieser erstreckt und sie im Druckzustand abstützt.

ίο Fig.4 ist analog zu sehen, wobei der Radialwellendichtring 1 mit einem scheibenförmigen Versteifungsring 2 verschen ist, welcher am Radialschenkel 8 des Gehäuses 7 (Versteifungsring für die Zusatzdichtlippc) gebildet ist. Auch hier ist der Durchmesser der Zusatzdichtlippe 12 geringfügig größer als der Wellendurchmesser ausgebildet.

Der in F i g. 5 dargestellte Lippendichtungsring ist nur zum Teil dargestellt. Die Zusatzdichtlippe 12 ist im Bereich des Dichtbereiches der Hauptdichtlippe 4 mit

einem sich im wesentlichen radial erstreckenden Wulst 17 versehen. Dargestellt ist der Zustand unter Druckbeaufschlagung. Die Membran 3 kommt in diesem Zustand, sich verkürzend, in unmittelbarer Nähe der Hauptdichtlippe 4 an dem wulstförmigen Ansatz 17 zur Anlage. Damit soll eine übermäßige Belastung der Hauptdichtlippe 4 vermieden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Lippendichtungsring, bestehend aus einem mittels eines Versteifungsringes verstärkten Halteteil und einem sich etwa in axialer Richtung daran anschließenden Dichtbereich, der sich aus einer auf der Oberfläche eines korrespondierenden Maschinenteiles aufliegenden, gegebenenfalls federbelasteten, in Richtung auf das abzudichtende Medium weisenden Hauptdichtlippe sowie einer axial dahinter angeordneten, in die gleiche Richtung wie die Hauptdichtlippe weisenden und unter die Membran der Hauptdichtlippe greifenden Zusatzdichtlippe zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Versteifungsring (7), die Membran (3) der Hauptdichtlippe (4) unter Einwirkung des Mediumsdruckes stützend, bis in die Zusatzdichtlippe (12) erstreckt und die im Bereich des freien Endes der Zusatzdichtlippe (12) gebildete Dichtkante (14) erst unter dem auf die Membran (3) der Hauptdichtlippe (4) einwirkenden Mediendruck an dem korrespondierenden Maschinenteil (5) zur Anlage kommt

2. Lippendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (7) im Bereich seines Radialschenkels (8) mit einer umlaufenden Sicke (9) versehen ist und sich die Zusatzdichtlippe (12) radial bis in die Sicke (9) erstreckt

3. Lippendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Zusatzdichtlippe (12) stärker ausgebildet ist.als die Hauptdichtlippe (4).

4. Lippendichtungsring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diciitbereich der Zusatzdichtlippe (12) flächenförrnig ausgebildet ist

5. Lippendichtungsring nach jinem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) unter Einwirkung des unter Druck stehenden Mediums an einem wulstförmigen Ansatz (17) der Zusatzdichtlippe (12) zur Anlage kommt.