DE3602963A1 - Lippendichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring insbesondere zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit einer Dichtlippe aus einem elastomeren Material oder einem Kunststoff sowie einem Schraubenzugfederring, der auf der Dichtlippe aufliegt und die Dichtlippe mit Radialkraft an die Dichtstelle anpreßt, wobei der Schraubenzugfederring von einem Schlauch aus polymerem Material umgeben und vor Korrosion und Ablagerungen des Abdichtmediums geschützt ist.

Lippendichtungsringe zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen besitzen eine Dichtlippe aus einem Elastomer oder einem Kunststoff, die im Haftteil in ein Gehäuse oder einen Gehäusering einvulkanisiert oder eingespannt ist und im dynamischen Dichtlippenbereich als Dichtlippe auf der Welle oder Stange aufliegt. Zur Erhöhung und zur Stabilisierung der die Dichtlippe auf die Dichtstelle anpressenden Radialkraft ist es üblich, die Dichtlippe durch eine auf ihrer Rückenfläche aufliegende Feder zu belasten. Solche Federn bestehen üblicherweise aus metallischen Schraubenzugfederringen, zwischen deren Windungen sich jedoch Verunreinigungen aus dem Abdichtmedium, wie Additivbestandteile aus Getriebeölen, Rußbestandteile aus verschmutzten Motorenölen, Verschmutzugnen aus Waschlaugen oder auch Straßenschmutz, ablagern können. Diese Ablagerungen blockieren dann die Federwindungen, die Radialkraft läßt nach, und die Feder wird schließlich funktionslos. Ebenso können metallische Federn durch das Abdichtmedium korrodieren und unwirksam werden.

Aus der Praxis ist es daher beispielsweise nach der US-PS 25 16 784 bekannt, die Schlauchfeder mit einem Schlauch aus Elastomeren oder Kunststoffmaterial vor Ablagerungen und Korrosion zu schützen. Nachteilig ist aber in solchen Fällen der negative Einfluß des umhüllenden Schlauches auf die Radialkraft des Schraubenzugfederringes.

Umhüllt der Schlauch den Schraubenzugfederring, indem er eng an dessen Federwindungen anliegt, so wird die Beweglichkeit des Schraubenzugfederringes insbesondere bei Ausdehnung der polymeren Hülle bei höheren Temperaturen behindert, und die Federkraft wird eingeschränkt. Schraubenzugfederringe, die lose vom umhüllenden Schlauch umgeben sind, sind zwar freier beweglich, solche Gebilde sind aber relativ großräumig und schwer an der Dichtstelle zu montieren, und die Volumenveränderung des Schlauches unter dem Mediumseinfluß verringert die Radialkraft der Feder insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Bei höheren Temperaturen verringert sich jedoch die Elastizität und damit die Eigenradialkraft des Dichtlippenwerkstoffes, so daß gerade bei erhöhten Temperaturen im Betrieb des Lippendichtungsringes die Radialkraft des Schraubenzugfederringes erhöht werden sollte, während sie bei Normaltemperatur im Ruhezustand des Lippendichtungsringes kaum benötigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lippendichtungsring gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, dessen Schraubenzugfederring optimal gegenüber Ablagerungen und Korrosion geschützt ist, wobei seine Radialkraft bei Betriebstemperatur durch die Schutzmaßnahmen nicht nachteilig herabgesetzt bzw. sogar erhöht werden soll. Der geschützte Schraubenzugfederring soll zugleich einfach und kostensparend herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wärmeschrumpfschlauch gelöst, der auf dem Schraubenzugfederring bei Ruhezustandstemperatur des Abdichtmediums eng anliegend aufgeschrumpft ist. Der Wärmeschrumpfschlauch besteht bevorzugt aus einem strahlenvernetzten Polymer, dessen Schrumpftemperatur zwischen der Temperatur des Abdichtmediums im Ruhezustand und der Betriebstemperatur liegt.

Gefunden wurde, daß der den Federring umhüllende Wärmeschrumpfschlauch bei Normaltemperatur im Ruhezustand des Abdichtmediums sich beim Erhitzen auf Betriebstemperatur des Abdichtmediums entspannt und danach beim Abkühlen des Abdichtmediums auf Ruhetemperatur wieder reversibel auf den Schraubenzugfederring aufschrumpft. Bei Ruhetemperatur ist der dann aufgeschrumpfte Schlauch praktisch unelastisch, das zwischen die Federwindungen eingeschrumpfte Material hat die Federwindungen blockiert, und die Feder ist praktisch ohne Radialkraft. Im Ruhezustand ist aber der Dichtlippenwerkstoff ohnehin ausreichend elastisch und preßt die ohnehin unbelastete Dichtlippe mit eigener Radialkraft gegen die Dichtstelle, so daß die Dichtung dann dicht ist. Im Betrieb beim Erhitzen des Abdichtmediums auf Betriebstemperatur entspannt sich der Wärmeschrumpfschlauch und wird jetzt elastisch. Bei diesen Temperaturen kann dann der Schraubenzugfederring seine Radialkraft voll entfalten, und seine Radialkraft unterstützt die radiale Anpressung der Dichtlippe an die Dichtstelle, so daß die bei erhöhter Temperatur nachlassende Dichtlippenwerkstoffradialkraft kompensiert wird und der Lippendichtungsring auch im Betrieb bei reibender Belastung gut abdichtet. Beim Abkühlen des Abdichtmediums auf seine Temperatur im Ruhezustand schrumpft der Wärmeschrumpfschlauch auf den Schraubenzugfederring praktisch wieder reversibel auf, seine Radialkraft wird wieder unwirksam, und der Lippendichtungsring dichtet durch die dann wieder ausreichende Radialkraft des Dichtlippenwerkstoffes ausreichend ab.

Durch die Erfindung ist somit ein Lippendichtungsring geschaffen, dessen Schraubenzugfederring optimal vor Ablagerungen und Korrosion geschützt ist, wobei gleichzeitig vorteilhaft die Radialkraft der Feder nur im Betrieb bei höheren Temperaturen wirksam ist. Das nachteilige Nachlassen der Dichtlippenmaterialelastizität bei erhöhten Temperaturen wird ausgeglichen, und damit der Lippendichtungsring sowohl im Ruhezustand als auch im Betrieb abdichtet, braucht der Schraubenzugfederring mit erfindungsgemäßer Umhüllung nicht mehr schon im Ruhezustand mit hoher Radialkraft an der Dichtlippe montiert zu werden. Bei optimalem Schutz der Feder vor Korrosion und Ablagerungen kann so der erfindungsgemäße Lippendichtungsring bei den im Ruhezustand und Betrieb wechselnden Temperaturen mit hoher Lebensdauer verwendet werden.

Da die Radialkraft der Schraubenzugfeder auf den Anwendungsfall abgestimmt wird, müssen Abmessungen und Einstellung des Schraubenzugfederringes und des Wärmeschrumpfschlauches für jeden Anwendungsfall berechnet oder empirisch ermittelt werden. Der Innendurchmesser des aufgeschrumpften Wärmeschrumpfschlauches sollte bei der Temperatur im Ruhezustand etwa gleich dem Durchmesser seiner Sitzfläche auf der Dichtlippe sein, so daß er und die von ihm umgebene Feder transportsicher auf der Dichtlippe aufliegen.

Das Wärmeschrumpfschlauchmaterial muß im Hinblick auf seine Abdichtmedienbeständigkeit und seine Verformungstemperatur ausgewählt werden. Das polymere Wärmeschrumpfschlauchmaterial besteht bevorzugt aus Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid, und die Verformungstemperatur liegt bevorzugt zwischen etwa 30 und 80°C, so daß sie abgestimmt ist auf die Betriebstemperatur des Abdichtmediums zwischen etwa 80 und 150°C. Die erfindungsgemäß umhüllten Schraubenzugfedern können darüberhinaus einfach und kostensparend durch Aufschrumpfen des Wärmeschrumpfschlauches auf den Schraubenzugfederring hergestellt werden. Während die Erfindung sich bevorzugt auf Lippendichtungsringe für Stangen­ oder Wellenabdichtungen bezieht, kann die Erfindung auch allgemein zum radialen Anpressen von Dichtlippen von insbesondere Dichtungsbalgen, Lagerhülsen oder Dichtungsmanschetten aus polymeren Werkstoffen verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die drei Abbildungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 den Radialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lippendichtungsring

Fig. 2 den Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß mit einem Wärmeschrumpfschlauch umgebendes Federteilstück bei Ruhezustandstemperatur und

Fig. 3 das Federteilstück der Fig. 2 bei Betriebstemperatur zeigt.

In Fig. 1 ist (1) ein eingebauter Wellendichtungsring mit mediumsseitig (2) offener Dichtlippe (3) aus einem Elastomer, auf dessen Rückenfläche ein Schraubenzugfederring (4) aufliegt, der die Dichtlippe (3) mit Radialkraft gegen die Welle (5) preßt. Der Schraubenzugfederring (4) ist von einem Wärmeschrumpfschlauch (6) umgeben und vor Korrosion und Ablagerungen des Abdichtmediums (2) geschützt.

Im Axialschnitt der Fig. 2 ist der Wärmeschrumpfschlauch (6) bei Ruhezustandstemperatur auf den Schraubenzugfederring (4) so aufgeschrumpft, daß er zwischen die Federwindungen (4) partiell eingeschrumpft ist und die Federwindungen (7) blockiert. Der Schraubenzugfederring (4) besitzt dann praktisch keine elastischen Federkräfte.

Im Axialschnitt der Fig. 3 hat das Abdichtmedium (2) bei Betriebstemperatur den Wärmeschrumpfschlauch (6) entspannt, die Federwindungen (7′) sind nicht mehr blockiert, und der Schraubenzugfederring (4) ist frei im Wärmeschrumpfschlauch (6′) beweglich. Im Betrieb bei Betriebstemperatur des Abdichtmediums (2) ist der Schraubenzugfederring (4) elastisch, und seine Radialkraft kann beim Aufliegen auf der Dichtlippe (3) voll wirksam werden.

Claims (4)

1. Lippendichtungsring insbesondere zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit einer Dichtlippe aus einem elastomeren oder Kunststoffmaterial sowie einem Schraubenzugfederring, der auf der Rückenfläche der Dichtlippe aufliegt und die Dichtlippe mit Radialkraft an die Dichtstelle anpreßt, wobei der Schraubenzugfederring von einem Schlauch aus polymerem Material umgeben und vor Korrosion und Ablagerungen des Abdichtmediums geschützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (6) aus einem Wärmeschrumpfschlauch besteht, der auf den Schraubenzugfederring (4) aufgeschrumpft ist.

2. Lippendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschrumpfschlauch (6) aus einem strahlenvernetzten Polymer mit einer Schrumpftemperatur zwischen der Temperatur des Abdichtmediums (2) im Ruhezustand und im Betriebszustand besteht.

3. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschrumpfschlauch aus einer Wärmeschrumpffolie aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid besteht.

4. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Schraubenzugfederringes (4) mit aufgeschrumpftem Wärmeschrumpfschlauch (6) bei Ruhezustandstemperatur etwa gleich groß wie der Außendurchmesser seiner Sitzfläche auf der Dichtlippe (3) des Lippendichtungsringes (1) ist.