DE3524461A1 - Radialwellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei diesem bekannten Radialwellendichtring (US-PS 28 04 325) ist der aus flexiblem Material bestehende Federungsteil als Dichtflansch ausgebildet, der am freien Ende mit einer Dichtlippe versehen ist. Außerdem ist der Radialwellendichtring mit dem aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Dichtteil versehen, der als Folie ausgebildet und auf der Dichtlippe befestigt ist und sich bis zum Stützkörper erstreckt, an dem der Dichtteil befestigt ist. Er schirmt somit den Federungsteil über die ganze axiale Länge und über den gesamten Umfang gegenüber der abzudichtenden Welle ab. Da der Dichtteil aus Poly­ tetrafluoräthylen besteht, hat er eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit, die für die Abdichtung von Vorteil ist; jedoch ist der Dichtteil im Bereich zwischen dem auf der Welle aufliegenden Dichtbereich und dem Stützkörper infolge dieser Steifigkeit wenig flexibel. Wenn die Welle infolge einer Exzentrizität einen Radialschlag auf­ weist, dann kann der Dichtteil diesen Radialschlag nur ungenügend abfangen. Die durch diesen Radialschlag ent­ stehenden Spannungen werden über den zwischen dem Stütz­ körper und dem eigentlichen Dichtbereich liegenden Teil des Dichtteiles bis zur Dichtfläche weitergeleitet. Da­ durch tritt eine Verformung des Dichtteiles im Dicht­ bereich auf, wodurch das Dichtvermögen wesentlich herab­ gesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsge­ mäßen Radialwellendichtring so auszubilden, daß der Dichtteil eng an der Welle anliegt und durch einen Radialschlag der Welle die dichte Anlage nicht be­ einträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Radialwellendicht­ ring erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Radialwellendichtring werden die Dichtfunktion und die Federungsfunktion von zwei getrennten Teilen übernommen, die dadurch optimal auf ihre jeweilige Funktion abgestimmt werden können. Der vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende Dichtteil gewährleistet infolge seiner Steifigkeit eine dichte Anlage auf der abzudichtenden Welle. Tritt ein Radialschlag der Welle auf, dann wird er durch den zwischen dem Dichtteil und dem Stützkörper liegenden, radial wirksamen freien Federabschnitt des Federungsteiles aufgefangen, der in­ folge seiner flexiblen Ausbildung ausreichend elastisch ist, die Unrundheit der Wellen auszugleichen. Der Radial­ schlag der Welle wird also von diesem freien, flexiblen Federabschnitt aufgenommen, so daß der massive und damit steife Dichtteil der Welle ungehindert und verzugsfrei folgen kann. Infolge der Aufteilung der Dicht- und der Federungsfunktion auf zwei verschiedene Bauteile kann der Dichtteil verhältnismäßig dick ausgebildet sein, so daß er einfach aus einem Rohrstück hergestellt und mit dem Federungsteil verbunden werden kann. Da der Dichtteil ein Formkörper ist, der eine im Vergleich zu einer Folie wesentlich größere Wandstärke hat, sorgt sie allein für die statische und dynamische Dicht­ heit des erfindungsgemäßen Radialwellendichtringes.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dar­ gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einem Axialschnitt die eine Hälfte einer ersten Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Radialwellendichtringes,

Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 eine zweite Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Radialwellendichtringes,

Fig. 3 und 4 jeweils einen Teil von zwei weiteren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Radialwellendichtringes.

Der Radialwellendichtring gemäß Fig. 1 hat einen im Quer­ schnitt L-förmigen Stützkörper 1, der aus Metall, Kunst­ stoff oder einem anderen harten Werkstoff bestehen kann. Er hat einen ringförmigen Mantel 2, der in einen senk­ recht zur Dichtungsachse 3 verlaufenden Boden 4 übergeht. Die Stirnseite 5 und die Außenseite 6 des Stützkörper­ mantels 2 sind mit einer aus elastischem Material be­ stehenden Umhüllung 7 abgedeckt, die auf ihrer Außenseite mit einer wellenförmigen Profilierung 8 versehen ist. Sie gewährleistet in der Einbaulage einen festen Sitz in einem den Radialwellendichtring aufnehmenden Gehäuse. Die Umhüllung 7 erstreckt sich auch bis über die Außen­ seite 9, die Stirnseite 10 und einen Teil der Innenseite 11 des Stützkörperbodens 4. Auf der Innenseite 11 des Bodens 4 kann sich die Umhüllung 7 etwa über die halbe radiale Breite des Bodens erstrecken. Der Stütz­ körper 1 ist somit auf seiner Außenseite vollständig von der Umhüllung 7 abgedeckt.

Der die Außenseite 9 des Stützkörperbodens 4 bedeckende Teil der Umhüllung 7 ist mit einer Vertiefung 12 versehen, die bis in Höhe des Überganges des Stützkörperbodens 4 in den Stützkörpermantel 2 reicht.

Die Umhüllung 7 setzt sich in einen Federungsteil 13 fort, der in Richtung auf sein freies Ende konisch verjüngt ausgebildet ist, aber beispielsweise auch konstante Dicke haben kann. Der Federungsteil 13 kann auch geson­ dert am Stützkörper 1 bzw. an dessen Umhüllung 7 befe­ stigt sein. Der aus elastomerem Material bestehende ko­ nische Federungsteil 13 ist an seinem freien Ende mit ei­ nem ringförmigen Dichtteil 14 versehen, der aus Poly­ tetrafluoräthylen besteht. Der Federungsteil 13 weist auf seiner der abzudichtenden Welle zugewandten Innenseite 15 am freien Ende eine Vertiefung 16 auf, die in Rich­ tung auf die Stirnseite 17 des Federungselementes offen ist. In sie ist der ringförmige Dichtteil 14 eingesetzt, der in Achsrichtung über die Stirnseite ragt. Außerdem ragt der Dichtteil 14 radial nach innen über die Innen­ seite 15 des Federungsteiles 13. Dadurch wird erreicht, daß der Radialwellendichtring in der Einbaulage aus­ schließlich mit dem Dichtteil 14 auf der abzudichtenden Welle aufliegt.

Der Dichtteil 14 hat im Ausführungsbeispiel rechteckförmi­ gen Querschnitt, kann aber auch jeden anderen geeigneten Querschnitt, beispielsweise konischen Querschnitt, haben. Seine radial äußere und innere Längsseite 18 und 19 liegen unter einem spitzen Winkel zur Dichtungsachse 3. Dement­ sprechend liegen die beiden Schmalseiten 20 und 21 des Dichtteiles 14 unter einem spitzen Winkel zu den jewei­ ligen Radialebenen des Radialwellendichtringes.

Die Innenseite 15 und die Außenseite 22 des Federungstei­ les 13 liegen unter einem kleineren spitzen Winkel zur Dichtungsachse 3 als die Längsseiten 18 und 19 des Dichtteiles 14. Die Längsseiten 18, 19 des Dichtringes 14 und die beiden Außenseiten 15 und 22 des Federungs­ teiles 13 können aber auch parallel zueinander verlaufen.

Der den Dichtteil 14 an seiner radial äußeren Längsseite 18 über einen Teil der Länge überdeckende Bereich 23 des Federungsteiles 13 ist nur etwa halb so dick wie der Dichtteil 14. Um eine feste Verbindung zwischen dem Dicht­ teil 14 und dem Federungsteil 13 zu erhalten, erstreckt sich der Bereich 23 über mehr als die halbe Länge der äußeren Mantelfläche 18 des Dichtringes 14. Außerdem ist der Federungsteil 13 im Bereich der dem Stützkörperboden 4 zugewandten Schmalseite 20 derart verbreitert, daß er nahezu über die gesamte Dicke des Dichtteiles 14 mit ihm verbunden ist. Um die hohe Flexibilität des Federungs­ elementes 13 nicht zu beeinträchtigen, nimmt die Dicke des Federungsteiles vom Dichtteil 14 aus ab.

Der Dichtteil 14 liegt mit axialem Abstand 24 vom Stütz­ körperboden 4. Da der konische Federungsteil 13 außerdem vom Stützkörperboden 4 aus schräg radial nach innen geneigt ist, hat der Dichtteil 14, in Axialrichtung gesehen, auch einen Radialabstand 25 vom Stützkörperboden 4. Der Be­ reich zwischen dem Dichtteil 14 und dem Stützkörperboden 4 bildet einen radial wirksamen freien Federteil 26, der bei der rotierenden Welle einen Radialschlag aufnehmen kann, so daß der Dichtteil 14 der Welle ungehindert und verzugsfrei folgen kann.

Der Dichtteil 14 ist als Konus ausgebildet, der sich in Richtung auf den Stützkörperboden 4 öffnet. Der Dichtteil liegt mit axialem Abstand von der Stirnseite 27 der Umhüllung 7 innerhalb des Radialwellendichtringes. In­ folge seiner konusförmigen Ausbildung liegt der Dichtring 14 in der Einbaulage nur über einen Teil seiner axialen Länge auf der abzudichtenden Welle auf. Da der Dichtring aus Polytetrafluoräthylen unter Vorspannung an der Welle anliegt, ist ein enger Kontakt der Dichtfläche 19 auf der abzudichtenden Welle gewährleistet. Die Dichtfläche 19 des Dichtringes 14 ist mit einer Rückfördereinrich­ tung 31 versehen, wie etwa einem Rückfördergewinde. In­ folge der beschriebenen Ausbildung des Dichtteiles 14 wird eine sehr hohe Pumpeffektivität durch die Rückfördereinrichtung 31 erreicht. Es kann dadurch mit diesem Radialwellendichtring eine hohe Pumpleistung durch den Dichtteil 14 erzielt werden. Wenn die rotierende Welle unrund ist oder einen Radialschlag aufweist, wird er vom flexiblen Federteil 27 aufgenommen, der dem Radial­ schlag folgen kann, wodurch auch der Dichtring 14 den Bewegungen der Welle bei der Rotation ungehindert folgen kann. Die Federungseigenschaften des Federungsteiles 13 können durch die Dicke des Federteiles 26 sowie durch die Materialwahl auf den jeweiligen Einsatzfall optimal eingestellt werden. Als Materialien für das Federungs­ element 13 bzw. den Federungsteil 26 kommen Gummi, Elastomere und ähnliche Materialien in Frage. Der Dicht­ ring 14 kann in bekannter Weise mit dem Federungselement 13 durch Verschweißen,Verkleben, Verspannen, Verklemmen, Anvulkanisieren oder dergleichen verbunden werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird der Federungsteil 13 beim Aufziehen der Radialwellendichtung auf die abzudich­ tende Welle radial nach außen gebogen, wodurch die zur Ab­ dichtung erforderliche Anpreßkraft im Bereich des Dicht­ teiles 14 erreicht wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zur Erzeugung der Anpreßkraft eine Ringfeder 28 vorgesehen, die in eine Ringnut 29 in der Außenseite 22 a des Federungsteiles 13 a liegt. Zur Axialsicherung der Ringfeder 28 ist der Fe­ derungsteil 13 a am freien Ende mit einem verdickten Teil 30 versehen. Im übrigen ist der Radialwellendichtring ge­ mäß Fig. 2 im wesentlichen gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Wie Fig. 2 zeigt, kann der Axialabstand 24 zwischen dem Dichtring 14 a und dem Boden 4 a des Stützkörpers 1 a kleiner sein als bei der zu­ vor beschriebenen Ausführungsform. Somit kann auch durch die axiale Länge des Federungsteiles 26 bzw. 26 a die Federungseigenschaft eingestellt werden. Der Dichtring 14 a ist länger und dünner als der Dichtring 14 des vorigen Ausführungsbeispieles. Der Dichtring 14 a ist ebenfalls mit einer Rückfördereinrichtung 31 a versehen, die als Rückfördergewinde ausgebildet oder durch Drallnuten gebildet sein kann.

Bei beiden Ausführungsformen sind die Dichtfunktion und die Federungsfunktion verschiedenen Bauteilen zugeordnet, die darum optimal für ihren jeweiligen Verwendungszweck ausgebildet und angeordnet werden können. Hinsichtlich Materialwahl, Stärke und Länge können der Federungsteil 13, 13 a und der Dichtteil 14, 14 a so ausgebildet werden, daß sowohl hinsichtlich des Dichtvermögens als auch der Elastizität optimale Wirkungen erzielt werden. Mit dem Radialwellendichtring werden hervorragende dynamische Laufeigenschaften erreicht. Auch bei Auftreten eines Radialschlages der Welle wird das hohe Dichtvermögen des Dichtteiles 14, 14 a nicht beeinträchtigt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Federteil 26 b des Federungsteiles 13 b über den Dichtteil 14 b hinaus axial verlängert. Das freie Ende 32 des Federteiles 26 b ist verdickt ausgebildet und ergibt dadurch im Bereich des Dichtteiles 14 b eine Massenerhöhung. Die Außenseite 22 b des Federteiles 26 b geht etwa in halber axialer Länge des Dichtteiles 14 b stetig gekrümmt in die eine Stirn­ seite 33 des verdickten Endes 32 über. Die gegenüber­ liegende Stirnseite 34 des verdickten Endes 32 liegt axial mit Abstand von der Schmalseite 21 b des Dicht­ teiles 14 b und kann parallel zu ihr verlaufen. Die Stirnseite 34 erstreckt sich bis etwa in halbe Breite der Schmalseite 21 b des Dichtteiles und schließt etwa rechtwinklig an eine Innenseite 35 des verdickten End­ teiles 32 an, die bis zum Dichtteil 14 b verläuft. Er liegt somit in einer Vertiefung 36 in der Innenseite 35 des Federteiles 26 b, aus der er radial nach innen ragt. Im übrigen ist der Dichtring gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

In Fig. 3 ist mit gestrichelten Linien eine weitere Aus­ führungsform dargestellt. Sie unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß der verstärkte Endteil 32 breiter ist. Der Übergang der Außenseite 22 b des Federteiles 26 b in die Stirnseite 33 des Endteiles 32 liegt etwa in Höhe der Schmalseite 20 b des Dichtteiles 14 b. Die axiale Breite des Endteiles 32 kann je nach Einsatzfall des Dichtringes variiert werden.

Bei der Ausführungform nach Fig. 4 wird die Massener­ höhung durch den Dichtteil 14 c erreicht. Er hat einen verdickten Endteil 37, der den Federteil 26 c des Fe­ derungsteiles 13 c radial nach außen überragt. Die radial äußere Längsseite 18 c des Dichtteiles 14 c geht stetig gekrümmt in die eine Stirnseite 38 des Endteiles 37 über, die sich radial nach außen erstreckt und an die eine Stirnseite 39 etwa senkrecht anschließt. Sie schließt ihrerseits etwa rechtwinklig an eine Stirnseite 40 an, die parallel zur Schmalseite 20 c des Dichtteiles 14 c verläuft und mit ihr durch die senkrecht zu ihnen verlaufende Längsseite 19 c verbunden ist. Der Federteil 26 c schließt an die Stirnseite 38 des Endteiles 37 an und ist mit einem radial nach innen ragenden umlaufenden Steg 41 versehen, an dem der Dichtteil 14 c mit seiner Schmalseite 20 c anliegt. Die Höhe des Steges 41 ist kleiner als die Dicke des Dichtteiles 14 c. Im übrigen ist der Dichtring wiederum gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In Fig. 4 ist mit gestrichelten Linien noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. Bei ihr endet der Federteil 26 c mit Abstand vom Endteil 37 des Dichtteiles 14 c. In dem dadurch gebildeten Aufnahmeraum 42 ist eine Ringfeder 28 c untergebracht, die eine Anpreßkraft in der Einbaulage des Dichtringes erzeugt.

Bei sämtlichen Ausführungsformen wird der Dichtteil von einem Rohr gebildet, das im Vergleich zu einer Folie eine wesentlich größere Wandstärke hat und somit allein durch diese Wandstärke für die statische und dynamische Dichtheit sorgt. Der Dichtteil besteht vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Er kann aber auch aus anderen geeigneten starren Materialien bestehen, wie Polyester- Elastomere oder Polyurethan.

Claims (13)

1. Radialwellendichtring mit einem Stützkörper, mit einem auf einer abzudichtenden Welle zur Anlage kommenden, verhältnismäßig steifen Dichtteil, vorzugs­ weise aus Polytetrafluoräthylen, und mit einem flexiblen Federungsteil, der mit dem Dichtteil und dem Stützkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 b, 14 c) ein Formkörper ist, der Abstand von Stützkörper (1, 1 a) hat und durch den Federungsteil (13, 13 a, 13 b, 13 c) mit dem Stützkörper (1, 1 a) derart verbunden ist, daß zwischen dem Dichtteil (14, 14 a, 14 b, 14 c) und dem Stützkörper (1, 1 a) ein radial wirksamer freier Federabschnitt (26, 26 a, 26 b, 26 c) gebildet ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 c) über die Stirnseite (17) des Federungsteiles (13, 13 a, 13 c) ragt.

3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungsteil (13 b) den Dichtteil (14 b) axial überragt.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 b) in einer Vertiefung (16, 36) des Federungsteiles (13, 13 a, 13 b) dichtend mit ihm verbunden ist.

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a) recht­ eckigen Querschnitt hat.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 b, 14 c) über wenigstens seine halbe axiale Breite auf der von der abzudichtenden Welle abgewandten Seite (18, 18 c) vom Federungsteil (13, 13 a, 13 b, 13 c) überdeckt ist.

7. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring im Bereich des freien Endes des Federungteiles (13 b, 13 c) verstärkt ausgebildet ist.

8. Dichtring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungsteil (13 b) am freien Ende (32) verdickt ausgebildet ist.

9. Dichtring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14 c) einen verdickten Endteil (37) aufweist.

10. Dichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Endteil (37) den Federungsteil (13 c) radial überragt.

11. Dichtring nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federungsteil (13 c) an die axial innere Stirnseite (38) des Endteiles (37) an­ schließt.

12. Dichtring nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungsteil (13 c) wenigstens einen radial nach innen ragenden Ansatz (41), vor­ zugsweise einen umlaufenden Steg, aufweist, an dem der Dichtteil (14 c) anliegend befestigt ist.

13. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 b, 14 c) aus einem Rohrstück besteht.