DE3612420C2 - - Google Patents

Description

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

Bei diesem bekannten Radialwellendichtringe (DE-PS 33 09 538) ist der senkrecht zur Dichtringachse liegende Befestigungsteil des Dichtelements an einer den Boden des Stützkörpers umgebenden Ummantelung befestigt. Der Befestigungsteil des Dichtelements hat etwa gleiche radiale Breite wie die Ummantelung. In Höhe des radial inneren Endes der Ummantelung geht der Befestigungsteil in der Einbaulage des Radialwellendichtrings über einen verhältnismäßig großen stumpfen Winkel in den Dichtteil des Dichtelements über. Infolge der elastischen Verformung des Dichtelements an diesem radial inneren Umfangsbereich der Ummantelung treten starke Zugkräfte auf. Dadurch kann es zu einer Ablösung des Dichtelements in diesem Bereich von der Ummantelung oder zu feinen Rissen in der Ummantelung selbst kommen. Auch beim Einsatz des Radialwellendichtrings können beispielsweise infolge der unvermeidlichen Schläge der abzudichtenden Welle erhöhte Beanspruchungen in diesem Bereich auftreten.

Es ist eine Stangendichtung bekannt (DE-GM 71 23 849), deren Dichtlippe durch einen Metallring versteift ist, der vom Gummiwerkstoff der Dichtung überzogen ist. Der Metallring hat eine konische Mantelfläche, bis zu der sich die Dichtlippe erstreckt.

Es ist ein weiterer Dichtring bekannt (DE-PS 28 07 022), dessen Versteifungsring eine konisch verlaufende Innenfläche hat, in der an beiden Enden jeweils eine umlaufende, radial nach innen offene Nut vorgesehen ist, in die jeweils ein umlaufender, radial nach außen gerichteter Haltewulst eines Lippenrings eingreift. Der Lippenring besteht aus elastomerem Werkstoff.

Es sind ferner Dichtungen bekannt (Fa. Merkel Produktinformation "Dachmanschetten-Dichtsätze aus PTFE", C 210/4 (5.82-6) 6; "Wellendichtringe aus PTFE", C210/5 (5.82-6) 6), die jeweils V- bzw. U-förmig ausgebildet sind. Diese Dichtungen werden aus dem Vollen spangebend gefertigt. Im Übergangsbereich zwischen den beiden Schenkeln der im Querschnitt V- bzw. U-förmigen Dichtungen treten in der Einbaulage nur geringe Kräfte auf, da sie in der Einbaulage nur wenig verformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Radialwellendichtring so auszubilden, daß die Verbindung zwischen dem Dichtelement und dem Stützkörper auch unter ungünstigen Einbaubedingungen nicht unzulässig hoch beansprucht wird.

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

Beim erfindungsgemäßen Radialwellendichtring liegen der Befestigungsteil und der Dichtteil des Dichtelements spitzwinklig zueinander. Diese Form wird durch Umbiegen der in der Ausgangslage ebenen Scheibenform des Dichtelements erzeugt.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung weist das scheibenförmige Dichtelement auch ohne Anvulkanisieren eine hohe Eigenstabilität auf. Dadurch werden unzulässig hohe Beanspruchungen zwischen dem Dichtelement bzw. dem Befestigungsteil und dem Stützkörper im Einbauzustand des erfindungsgemäßen Radialwellendichtrings vermieden. Dadurch ist ein Ablösen des Befestigungsteils vom Stützkörper oder eine Rißbildung trotz starker Verformung des Radialwellendichtrings nicht zu befürchten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele des Radialwellendichtrings werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine erste Ausführungsform eines Radialwellendichtringes, im nicht eingebauten Zustand,

Fig. 2 bis 5 jeweils eine weitere Ausführungsform eines Radialwellendichtringes in schematischer Darstellung.

Der Radialwellendichtring gemäß Fig. 1 hat einen napfförmigen Stützkörper 1, der aus Metall oder einem harten Kunststoff bestehen kann. Sein Zylinderteil geht an einem Ende bogenförmig gekrümmt in einen schräg zur Achse A des Radialwellendichtringes verlaufenden Boden 4 über. Er schließt mit dem Zylinderteil 2 einen stumpfen Winkel von etwa 130° bis 140° ein. Der Boden 4 ist vollständig von einer vorzugsweise aus gummielastischem Material bestehenden Ummantelung 5 umgeben, die sich innenseitig bis über die halbe Länge des Zylinderteiles 2 erstreckt. Die Ummantelung 5 bildet mit ihrer Außenseite 7 eine im wesentlichen stetige Fortsetzung der Außenseite 8 des Zylinderteiles 2, so daß der Radial­ wellendichtring in seiner Einbaulage mit dem Zylinder­ teil 2 und mit der Ummantelung 5 an der Wandung des Einbauraumes anliegt. Dadurch ist ein fester und mediums­ dichter Sitz des Radialwellendichtringes im Einbauraum gewährleistet. Die Außenseite 7 der Ummantelung 5 kann wellenförmig profiliert sein. Diese Profilierung wird dann beim Einpressen des Radialwellendichtringes in den Einbauraum elastisch verformt, wodurch die Berührungs­ fläche zwischen dem Radialwellendichtring und der Wandung des Einbauraumes einwandfrei abgedichtet wird.

Das freie Ende 6 des Bodens 4 ist gegenüber dem übrigen Bodenteil 9 leicht gebogen, so daß es im wesentlichen senkrecht zur Achse A des Radialwellendicht­ ringes verläuft. Auf der Ummantelung 5 ist innerhalb des Radialwellendichtringes ein Befestigungsteil 11 eines Dichtelementes 12 befestigt, das vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen oder aus elastomerem Material be­ steht. Der Befestigungsteil 11 erstreckt sich bis zur Innenwand 13 des Zylinderteiles 2 . Dadurch läßt sich der Befestigungsteil 11 über eine ausreichend große Fläche sicher mit der Ummantelung 5 verbinden. Vorzugs­ weise ist das Dichtelement 12 an die Ummantelung 5 anvulkanisiert; es kann aber auch in anderer Weise, beispielsweise durch Ankleben an der Ummantelung befestigt sein. Der Befestigungsteil 11 liegt im Axialschnitt gesehen, unter einem spitzen Winkel β zur Dichtringachse A. Infolge dieser Neigung liegt der Befestigungsteil 11 auf dem Mantel eines gedachten Kegels mit dem Öffnungswinkel 2 β. Der Befestigungsteil 11 geht stetig gekrümmt in einen radial inneren Dichtteil 15 über, mit dem der Befestigungs­ teil 11 einen spitzen Winkel α einschließt. Der Winkel α beträgt vorzugsweise weniger als 45°. Im Einbau­ zustand des Dichtringes ist der Dichtteil 15 elastisch verformt und liegt unter elastischer Vorspannung an einer (strichpunktiert angedeuteten) Welle 28 an. Der Dicht­ teil 15 kann auf seiner Innenseite 16 eine Rückförder­ einrichtung 17, wie ein Rückfördergewinde oder Drallnuten oder -riefen aufweisen. Die Drallnuten 17 verlaufen quer zur Längsrichtung des Dichtteiles 15 vorzugsweise über dessen ganze Länge und Breite. Die Drallnuten können als Doppeldrallnuten ausgebildet sein. Sie können auch im Bereich des freien Endes 15′ des Dichtteiles 15 dichter nebeneinander liegen als im übrigen Dichtteil­ bereich. Auch können nur im Bereich des Dichtteilendes 15′ Drallnuten vorgesehen sein. Der Dichtteil 15 kann aus einem anderen Material als der Befestigungsteil 11 bestehen, insbesondere kann das Dichtelement 12 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aus verschiedenen Werkstoffen oder einer innigen Verbindung zwischen Poly­ tetrafluoräthylen - oder Elastomerwerkstoff bestehen, wobei die verschiedenen Werkstoffe vorzugsweise unterschiedliche Farben aufweisen. Das Dichtteilende 15′ ist verdickt ausgebildet; es kann aber auch verjüngt ausgebildet sein. Da der Befestigungsteil 11 unter dem spitzen Winkel α zum Dichtteil 15 und unter dem spitzen Winkel β zur Dichtringachse A liegt, kann der Dichtteil im Einbau­ zustand mit sehr großer Radialkraft an der Welle an­ liegen, so daß auch unter erschwerten Bedingungen, wie z. B. großem Versatz der Welle, langer Laufzeit und langen Stillstandszeiten sowie großem Wellenschlag eine einwand­ freie Abdichtung der Welle gewährleistet ist. Die Höhe der Vorspannkraft kann durch die Neigung des Befestigungs­ teiles 11 einfach eingestellt werden. Je spitzer der Winkel α ist, desto stärker wird der Dichtteil 15 im Einbauzustand verformt und desto größer ist seine Anpreßkraft. Durch die Wahl des Neigungswinkels β läßt sich somit die Vorspannkraft des Dichtteiles 15 im Ein­ bauzustand einfach einstellen. Der Neigungswinkel γ des Bodens 4 zur Dichtringachse A kann gleich wie der Neigungswinkel β sein. Dies hat den Vorteil, daß die Ummantelung 5 zwischen dem Befestigungsteil 11 des Dicht­ elementes 12 und dem Boden 4 über die ganze Länge des Befestigungsteiles etwa gleich dick ist.

Da sich der Befestigungsteil 11 bis an das Zylinderteil 2 erstreckt, können sich die beim elastischen Biegen des Dichtteiles 15 auftretenden Kräfte über eine größere Fläche verteilen, so daß die Beanspruchung des Ver­ bindungsbereiches zwischen dem Befestigungsteil 11 und der Ummantelung so klein bleibt, daß ein Ablösen des Befestigungsteiles von der Ummantelung infolge der auf­ tretenden Kräfte nicht zu befürchten ist.

Im Axialschnitt gem. Fig. 1 gesehen, ist der Dichtteil 15 etwa so lang wie der Befestigungsteil 11, so daß der Dichtteil verhältnismäßig große Länge hat.

Der Radialwellendichtring weist ferner eine Dichtlippe 18 auf, die entgegengesetzt zum Dichtteil 15 nach außen geneigt ist. Sie ist vorzugsweise einstückig mit der Ummantelung 5 ausgebildet und ragt über die radiale Stirnseite 19 der Ummantelung 5 bzw. des Radialwellen­ dichtringes vor.

Der Radialwellendichtring gem. Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch vom Radialwellendichtring nach Fig. 1, daß er keine Ummantelung aufweist. Der Be­ festigungsteil 11a des Dichtelementes 12a ist vielmehr unmittelbar am Boden 4a des Stützkörpers 1a befestigt, vorzugsweise an ihn anvulkanisiert oder an ihm durch Kleben befestigt. Ferner ist der Befestigungs­ teil 11a kürzer als der Dichtteil 15a, mit dem er jedoch wiederum einen spitzen Winkel α einschließt, der etwas kleiner als 45° ist. Der Befestigungsteil 11a hat daher von der Innenseite 13a des Zylinderteiles 2a Abstand. Die Stirnfläche 4′ des freien Endes 6a liegt mit der Innenseite 16a des Dichtteiles 15a auf einer gemeinsamen Mantelfläche. Das Ende 6a ist außerdem wie der übrige Bodenabschnitt 9a unter einem spitzen Winkel β zur Dichtringachse A geneigt, der vorzugsweise gleich dem Winkel α ist, den der Befestigungsteil mit der Achse A einschließt. Der Dichtteil 15a weist über seine ganze Länge vorzugsweise gleiche Dicke auf.

Der Radialwellendichtring nach Fig. 3 hat einen im Querschnitt etwa L-förmigen Stützkörper 1b mit einem quer ver­ laufenden Boden 4b und einem axial verlaufenden Zylinder­ teil 2b, das etwa in halber Länge über eine Stufe 2b′ ab­ gesetzt ist, derart, daß axial beidseitig der Stufe zu­ einander koaxiale Zylinderab­ schnitte 3b und 3b′ gebildet sind. Der eine, radial weiter innen liegende Abschnitt 3b geht in den Boden 4b über, der wie der Boden 4 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 an der Innen- und Außenseite mit der Um­ mantelung 5b versehen ist. Sie erstreckt sich innenseitig bis über die Stufe 2b′ in den Abschnitt 3b′ des Zylinderteiles 2b. Am innenseitigen Teil 5b′ der Ummantelung 5b ist der Befestigungsteil 11b des Dichtelementes 12b befestigt, wobei der Befestigungsteil mit seinem radial äußeren Rand 11b′ an der Ummantelung anliegt. Der Befestigungsteil 11b ist massiv ausgebildet. Etwa in Höhe der radial innen liegenden Stirnseite 4b′ des Bodens 4b geht der Be­ festigungsteil 11b in den Dichtteil 15b und die Dicht­ lippe 18b über, die bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel vom Dichtelement 12b gebildet ist. Der Dicht­ teil 15b und die Dichtlippe 18b sind entgegengesetzt zueinander gekrümmt, wobei der Dichtteil in der Einbau­ lage auf der abzudichtenden Welle oder einem Stößel oder dgl. aufliegt und gegen das abzudichtende Medium ab­ dichtet. Die Dichtlippe 18b dient als Schutzlippe, um den Zutritt von Staub oder dgl. zu verhindern. Die Dicht­ lippe 18b ist wesentlich kürzer als der Dichtteil 15b. Er und die Dichtlippe 18b haben über ihre gesamte Länge Abstand voneinander und liegen am Übergangsbereich zum Befestigungsteil 11b unmittelbar nebeneinander. Da der Dichtteil 15b und die Dichtlippe 18b somit über ihre gesamte Länge gegenüber dem Befestigungsteil 11b frei beweglich sind, haben sie die für ihre Anpressung auf dem abzudichtenden Teil erforderliche freie Beweglich­ keit. Der Befestigungsteil selbst gewährleistet eine ausreichende Stabilität des Dichtelementes 12b, das über den Befestigungsteil sicher am Boden 4b des Stützkörpers 1b abgestützt wird.

Der Befestigungsteil 11b liegt wie bei der Ausführungs­ form nach Fig. 1 unter einem spitzen Winkel zur Dicht­ ringachse A und schließt mit dem Dichtteil 15b einen spitzen Winkel α ein. Dadurch kann mit diesem Wellen­ dichtring auch bei extrem ungünstigen Betriebs- und Konstruktionsbedingungen eine hohe Dichtfunktion erreicht werden.

Der Befestigungsteil 11b weist wenigstens eine Durch­ brechung 20 auf. Vorzugsweise sind über den Umfang des Befestigungsteiles mehrere solcher Durchbrechungen vor­ gesehen. Sie sind mit gummielastischem Material der Ummantelung 15b ausgefüllt, wodurch eine sehr feste Ver­ bindung zwischen dem Zylinderteil 12b und der Ummantelung 5b bzw. dem Stützkörper 1b erreicht wird. Der Be­ festigungsteil 11b ist auch auf seiner vom Boden 4b des Stützkörpers 1b abgewandten Innenseite mit einem Über­ zug 21 aus elastomerem Material versehen, der einstückig mit der Ummantelung 5b und dem in den Durchbrechungen 18 befindlichen elastomerem Material ausgebildet ist. Der Überzug 21 erstreckt sich radial nach innen bis in Höhe der Stirnseite 4b′ des Gehäusebodens 4b. Die Durch­ brechungen dienen nicht nur zur Verbesserung der Ver­ bindung zwischen dem Stützkörper 1b und der Ummantelung 5b, sondern mit ihnen kann auch die Elastizität des Dicht­ teiles 15b und der Dichtlippe 18b verbessert werden. Der Befestigungsteil 11b wird infolge der Durchbrechungen 18 flexibler, so daß durch entsprechende Zahl und Aus­ bildung der Durchbrechungen die Flexibilität des Stütz­ körpers 1b an die jeweiligen Einbauverhältnisse ange­ paßt werden kann. Da der Befestigungsteil 11b einstückig mit dem Dichtteil 15b und der Dichtlippe 18b ausge­ bildet ist, wirkt sich die höhere Flexibilität des Be­ festigungsteiles 11b auch auf das Dichtteil und die Dichtlippe aus. Vorzugsweise bestehen der Befestigungs­ teil 11b, der Dichtteil 15b und die Dichtlippe 18b ein­ stückig aus Polytetrafluoräthylen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind der Stützkörper 1c und das Dichtelement 12c gleich ausgebildet wie der Stützkörper 1b und das Dichtelement 12b nach Fig. 3. Das Dichtelement weist somit einen Befestigungsteil 11b auf, mit dem es am Innenteil 5c′ der Ummantelung 5c im Bereich des Bodens 4c des Stützkörpers anliegt. Der Be­ festigungsteil 11b ist vorzugsweise an die Ummantelung 5c, entsprechend wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, anvulkanisiert, so daß ein sicherer Halt des Dicht­ elementes 12c am Stützkörper 1c sichergestellt ist. Außer­ dem weist das Dichtelement 12c das Dichtteil 15c und die Dichtlippe 18c auf.

Der Dichtteil 15c ist durch eine Ringfeder 22 gegen den abzudichtenden Teil gedrückt. Dadurch kann die Anpreß­ kraft des Dichtteiles 15c noch erhöht werden. Zur Halterung der Ringfeder 22, die auf der Außenseite 23 des Dichtteiles aufliegt, ist ein scheibenförmiger Halterungs­ teil 24 vorgesehen, dessen radial äußerer Rand 25 recht­ winklig abgebogen ist und an der Innenseite 26 des Abschnittes 3c′ des Zylinderteiles 2c anliegt und fest mit ihm verbunden ist. Die Ringfeder 22 liegt an dem radial nach innen gerichteten Abschnitt 29 des Halterungs­ teiles 24 an und ist dadurch in einer Axialrichtung ge­ sichert. Bei Verwendung der Ringfeder 22 kann der Dicht­ teil 15c selbst weniger elastisch ausgebildet sein, da er durch die Ringfeder 22 auf jeden Fall mit dem not­ wendigen Anpreßdruck an die abzudichtende Fläche ange­ drückt wird. Auch die Dichtlippe 18c kann unter der Kraft einer (nicht dargestellten) Ringfeder stehen, so daß auch diese Schutzlippe fest gegen die entsprechende Fläche gepreßt wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Befestigungsteil 11c unter einem spitzen Winkel α von kleiner 45° gegenüber dem Dichtteil 15c geneigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird der Dichtteil 15d wiederum durch eine Ringfeder 22d gegen den abzu­ dichtenden Teil gedrückt. Zur Halterung der Ringfeder ist der Überzug 21d aus elastomerem Material bis zur Stirn­ seite des Dichtteiles 15d vorgesehen. Nahe der Stirn­ seite des Dichtteiles 15d ist der Überzug 21d mit einer Vertiefung 27 versehen, in die die Ringfeder 22d ein­ gelegt ist. Somit wird auf einfache Weise eine Lage­ sicherung der Ringfeder erreicht. Die Ringfeder gewähr­ leistet, daß das Dichtteil in der Einbaulage des Radial­ wellendichtringes nur wenig elastisch gedehnt wird. Die erforderliche Anpreßkraft wird von der Ringfeder er­ zeugt.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 5 sind die Anlageflächen 16b bis 16d des Dichtteiles 15b bis 15d glatt ausgebildet. Sie können aber auch, entsprechend wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, Drallnuten oder Doppeldrallnuten aufweisen. Im übrigen haben die Dicht­ teile 12b bis 12d über ihre ganze Länge im wesentlichen gleiche Querschnittsdicke.

Claims (10)

1. Radialwellendichtring zur Abdichtung drehender Maschinenteile, insbesondere Wellen, mit einem Stützkörper und einem zumindest teilweise aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Dichtelement, das einen Befestigungsteil und einen winklig dazu verlaufenden Dichtteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (11, 11a bis 11d) und der Dichtteil (15, 15a bis 15d) des Dichtelements (12, 12a bis 12d) einen durch Aufbiegen gebildeten spitzen Winkel (α) einschließen.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (α) zwischen dem Befestigungsteil (11, 11a bis 11d) und dem Dichtteil (15, 15a bis 15d) etwa 45° beträgt, vorzugsweise kleiner ist als 45°.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (11, 11a bis 11d) mit der Dichtringachse (A) einen spitzen Winkel (β) einschließt.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12, 12a bis 12d) aus einer innigen Verbindung zwischen einem Polytetrafluoräthylen - und aus einem Elastomer-Werkstoff besteht.

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12, 12a bis 12d) an den Stützkörper (1, 1a bis 1d) anvulkanisiert ist.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12, 12a bis 12d) mit einem Halteteil, vorzugsweise einem Sprengring, am Stützkörper (1, 1a bis 1d) gehalten ist.

7. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12, 12a bis 12d) aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen besteht.

8. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (15, 15a bis 15d) mindestens eine, vorzugsweise mehrere Durchbrechungen (20) aufweist, die mit Elastomer-Material gefüllt sind.

9. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (11b) auf seiner vom Boden (4b) des Stützkörpers (1b) abgewandten Innenseite mit einem elastomerem Überzug (21) versehen ist.

10. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (15c, 15d) mit einer Feder (22, 22d) radial gegenüber dem Maschinenteil vorgespannt ist.