DE3524461C2 - - Google Patents

Description

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

Bei diesem bekannten Radialwellendichtring (US-PS 27 36 585) ist der Dichtteil in die Vertiefung des Federungsteiles eingesetzt, die in halber axialer Breite des Endabschnittes des Federungsteiles vorgesehen ist. Das Einsetzen des Dichtteiles in diese Vertiefung ist umständlich. Außerdem ist es schwierig, diese Verbindung so zu gestalten, daß zwischen dem Dichtteil und den Wandungen des Federungsteiles abzudichtendes Medium nicht nach außen dringen kann.

Bei einem anderen bekannten Radialwellendichtring (DE-AS 10 79 405) ist der als Formkörper ausgebildete Dichtteil auf einer axial liegenden Stirnseite am freien Ende eines elastischen Haftteiles befestigt und mit einem einstückig mit dem Dichtteil ausgebildeten Befestigungsteil in eine Nut des Haftteiles eingeschnappt. Der Dichtteil ist infolge des Befestigungsteiles kompliziert ausgebildet und somit teuer in der Herstellung. Die Montage des Dichtteiles am Haftteil des Radialwellendichtringes ist darüber hinaus aufwendig.

Es sind auch Radialwellendichtringe bekannt (DE-OS 24 35 675, US-PS 42 58 927, FR-PS 15 08 575, DE-GM 80 26 062, DE-GM 17 53 060), bei denen der Dichtteil durch eine dünne Auflage am Federungsteil gebildet ist. Die verhältnismäßig dünnen Auflagen lassen sich nur schwierig auf die der abzudichtenden Welle zugewandten Seite des Federungsteiles aufbringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Radialwellendichtring so auszubilden, daß der Dichtteil bei einfacher Herstellung ohne Schwierigkeiten mit dem Federungsteil verbunden werden kann.

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

Beim erfindungsgemäßen Radialwellendichtring muß der Dichtteil nicht in den Federungsteil eingebettet werden, weil die Vertiefung zur Stirnseite des Federungsteiles offen ist und der Dichtteil über diese Stirnseite ragt. Dadurch kann der Dichtteil sehr einfach in die Vertiefung eingesetzt und derart mit dem Federungsteil verbunden werden, daß die Berührungsflächen zwischen dem Dichtteil und dem Federungsteil einwandfrei abgedichtet sind. Der Dichtteil läßt sich bei der Montage von der Stirnseite des Federungsteiles aus ohne Schwierigkeiten in dessen Vertiefung einsetzen. Der über den Federungsteil ragende und dichtend auf der Welle aufliegende Abschnitt des Dichtteiles kann vom abzudichtenden Medium umspült werden, so daß die in diesem Endbereich des Dichtteiles auftretende Reibungswärme rasch abgeführt werden kann. Der Dichtteil verschleißt darum nur wenig, so daß der erfindungsgemäße Radialwellendichtring eine lange Lebensdauer hat.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

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

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

Fig. 2 und 3 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Radialwellendichtringes.

Der Radialwellendichtring gemäß Fig. 1 hat einen im Querschnitt L-förmigen Stützkörper 1, der aus Metall, Kunststoff oder einem anderen harten Werkstoff bestehen kann. Er hat einen ringförmigen Mantel 2, der in einen senkrecht zur Dichtungsachse 3 verlaufenden Boden 4 übergeht. Die Stirnseite 5 und die Außenseite 6 des Stützkörpermantels 2 sind mit einer aus elastischem Material bestehenden 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 Außenseite 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 Stützkörper 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 gesondert am Stützkörper 1 bzw. an dessen Umhüllung 7 befestigt sein. Der aus elastomerem Material bestehende konische Federungsteil 13 ist an seinem freien Ende mit einem ringförmigen Dichtteil 14 versehen, der aus Polytetrafluoräthylen besteht. Der Federungsteil 13 weist auf seiner der abzudichtenden Welle zugewandten Innenseite 15 am freien Ende eine Vertiefung 16 auf, die in Richtung 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 Innenseite 15 des Federungsteiles 13. Dadurch wird erreicht, daß der Radialwellendichtring in der Einbaulage ausschließlich mit dem Dichtteil 14 auf der abzudichtenden Welle aufliegt.

Der Dichtteil 14 hat im Ausführungsbeispiel rechteckförmigen Querschnitt, so daß der Dichtteil in einfacher Weise durch Abtrennen von einem Rohrstück hergestellt werden kann. Der Dichtteil 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. Dementsprechend liegen die beiden Schmalseiten 20 und 21 des Dichtteiles 14 unter einem spitzen Winkel zu den jeweiligen Radialebenen des Radialwellendichtringes.

Die Innenseite 15 und die Außenseite 22 des Federungsteiles 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 Federungsteiles 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 Dichtteil 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 Federungselementes 13 nicht zu beeinträchtigen, nimmt die Dicke des Federungsteiles vom Dichtteil 14 aus ab.

Der Dichtteil 14 liegt mit axialem Abstand 24 vom Stützkörperboden 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 Bereich 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. Infolge der Aufteilung der Dicht- und der Federungsfunktion auf zwei verschiedene Bauteile kann der Dichtteil 14 verhältnismäßig dick ausgebildet sein, so daß er einfach aus einem Rohrstück hergestellt und mit dem Federungsteil 13 verbunden werden kann. Da der Dichtteil 14 ein Formkörper ist, der eine im Vergleich zu einer Folie wesentlich größere Wandstärke hat, wird dadurch die statische und dynamische Dichtheit des Radialwellendichtringes erreicht.

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. Infolge 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 Rückfördereinrichtung 31 versehen, wie etwa einem Rückfördergewinde. Infolge 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 26 aufgenommen, der dem Radialschlag 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 Federungselement 13 bzw. den Federungsteil 26 kommen Gummi, Elastomere und ähnliche Materialien in Frage. Der Dichtring 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 abzudichtende Welle radial nach außen gebogen, wodurch die zur Abdichtung erforderliche Anpreßkraft im Bereich des Dichtteiles 14 erreicht wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zur Erzeugung der Anpreßkraft eine Ringfeder 28 vorgesehen, die in einer Ringnut 29 in der Außenseite 22 a des Federungsteiles 13 a liegt. Zur Axialsicherung der Ringfeder 28 ist der Federungsteil 13 a am freien Ende mit einem verdickten Teil 30 versehen. Im übrigen ist der Radialwellendichtring gemäß 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 zuvor 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.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Dichtteil 14 b verstärkt ausgebildet, wodurch er eine große Masse hat, die zu einer Erhöhung der dynamischen und statischen Dichtheit führt. Der Dichtteil 14 b hat hierzu einen verdickten Endteil 37, der den Federteil 26 b des Federungsteiles 13 b radial nach außen überragt. Die radial äußere Längsseite 18 b des Dichtteiles 14 b 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 b des Dichtteiles 14 b verläuft und mit ihr durch die senkrecht zu ihnen verlaufende Längsseite 19 b verbunden ist. Der Federteil 26 b 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 b mit seiner Schmalseite 20 b anliegt und der die den Dichtteil 14 b aufnehmende Vertiefung 16 b begrenzt. Durch den Steg 41 wird die Elastizität des Federungsteiles 13 b nicht beeinträchtigt, ermöglicht aber eine zuverlässige Befestigung des Dichtteiles 14 b an dem verhältnismäßig dünnen Federungsteil. Infolge der beschriebenen Ausbildung liegt der verdickte Endteil 37 außerhalb der Vertiefung des Federungsteiles, der dadurch trotz der großen Dicke des Endteiles 37 dünn ausgebildet sein kann. Der Endteil 37 hat somit eine hohe Flexibilität, durch die sichergestellt ist, daß bei einem eventuellen Rundschlag der Welle der Dichtteil den Unrundheiten der Welle einwandfrei folgen kann. Die Höhe des Steges 41 ist kleiner als die Dicke des Dichtteiles 14 b. Im übrigen ist der Dichtring gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In Fig. 3 ist mit gestrichelten Linien noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. Bei ihr endet der Federteil 26 b mit Abstand vom Endteil 37 des Dichtteiles 14 b. In dem dadurch gebildeten Aufnahmeraum 42 ist eine Ringfeder 28 b untergebracht, die eine Anpreßkraft in der Einbaulage des Dichtringes erzeugt.

Bei sämtlichen Ausführungsformen wird der Dichtteil von einem Rohrstück gebildet, das im Vergleich zu einer Folie eine wesentlich größere Wandstärke hat und somit durch die damit verbundene große Masse allein 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 (8)

1. Radialwellendichtring mit einem Stützkörper, mit einem auf einer abzudichtenden Welle zur Anlage kommenden, verhältnismäßig steifen Dichtteil, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, der in einer Vertiefung des Federungsteiles liegt und als Formkörper ausgebildet ist, der Abstand vom Stützkörper hat, und mit einem flexiblen Federungsteil, der den Dichtteil mit dem Stützkörper derart verbindet, daß zwischen dem Dichtteil und dem Stützkörper ein radial wirksamer freier Federabschnitt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (16) zur Stirnseite (17) des Federungsteiles (13, 13 a, 13 b) offen ist und daß sich der Dichtteil (14, 14 a, 14 b) über die Stirnseite (17) des Federungsteiles (13, 13 a, 13 b) hinaus erstreckt und mit diesem überstehenden Teil dichtend auf der Welle aufliegt.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a) rechteckigen Querschnitt hat.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14, 14 a, 14 b) über wenigstens seine halbe axiale Breite auf der von der abzudichtenden Welle abgewandten Seite (18, 18 b) vom Federungsteil (13, 13 a, 13 b) überdeckt ist.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14 b) im Bereich des freien Endes des Federungsteiles (13 b) verstärkt ausgebildet ist.

5. Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (14 b) einen verdickten Endteil (37) aufweist.

6. Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Endteil (37) den Federungsteil (13 b) radial nach innen überragt.

7. Dichtring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungsteil (13 b) an die axial innere Stirnseite (38) des Endteiles (37) anschließt.

8. Dichtring nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungsteil (13 b) wenigstens einen radial nach innen ragenden Ansatz (41), vorzugsweise einen umlaufenden Steg, aufweist, an dem der Dichtteil (14 b) anliegend befestigt ist.