DE3640577C1 - Lip sealing ring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring insbesondere zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit einer Dichtmanschette aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff, dessen einer Schenkel im Haftteil mit einem Gehäusering verbunden ist, und dessen anderer Schenkel im dynamischen Dichtteil der Dichtlippe abgebogen auf der Welle oder Stange aufliegt.

Polytetrafluorethylen ist vor allem wegen seiner hohen und Medien- und Temperaturbeständigkeit sowie seiner guten Laufeigenschaften für Lippendichtungsringe zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen der ideale Werkstoff. Man verwendet dazu das Polytetrafluorethylen bevorzugt in der Form einer Scheibe, deren einer Schenkel den Haftteil bildet und mit einem Gehäusering verbunden ist, während der andere Schenkel den Haftteil bildet und zur Dichtlippe abgebogen auf der Welle oder Stange aufliegt.

Nachteilig beim Polytetrafluorethylen ist seine schlechte Haftfähigkeit an anderen Werkstoffen. Um eine aufwendige Haftgrundvorbereitung der Polytetrafluorethylenscheibe im Haftteil zu vermeiden, um teure und aufwendige Klebstoffe oder Klebverfahren einzusparen und um eine störungsanfällige Klebverbindung zu vermeiden, werden die Dichtscheiben im Haftteil zwischen die radialen Schenkel des Gehäuseringes und eines Klemmringes eingespannt. Polytetrafluorethylen beginnt aber unter Druck und Temperatureinwirkung aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften zu fließen. Durch die Klemmspannung und die erhöhte Temperatur im Betrieb lockert sich die Klemmverbindung der Dichtscheibe, die Klemmverbindung wird statisch undicht, und der Dichtungsring kann nach einer schon relativ geringen Betriebszeit ausfallen.

Man hat daher schon zur Abhilfe die PTFE-Dichtscheibe im Haftteil zusammen mit Scheiben aus elastomerem Material eingespannt, um durch deren elastische Rückfederung das Fließen des Polytetrafluorethylens auszugleichen. In diesem Fall allerdings ist das elastomere Material auch den aggressiven Dichtmedien ausgesetzt, es wird aufgrund seiner geringen Beständigkeit zerstört, und der Ring wird im statischen Dichtteil undicht.

Bei Dichtungen mit einer Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen ist es auch bekannt, die Dichtlippenrückenfläche, wie bei elastomeren Lippendichtungsringen auch, mit einem aufgelegten Schraubenzugfederring zu belasten. Über den Federring wird die erforderliche radiale Anpreßkraft der Dichtlippe eingestellt, und das Fließen des Polytetrafluorethylens wird ausgeglichen. Aufgrund des glatten Polytetrafluorethylendichtscheibenmaterials ist die genaue Fixierung des Federringes auf der Dichtlippenrückenfläche aber schwierig. Es wären aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Federfixierung erforderlich, durch die die Kosten des an und für sich einfach aufgebauten Dichtungsringes unwirtschaftlich erhöht würden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Lippendichtungsring gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, der sowohl im Haftteil als auch im Dichtlippenteil mit langer Betriebsdauer einsatzfähig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Lippendichtungsring gelöst, dessen Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff im Haftteil zu einem Axialschenkel verlängert ist, und in dessen Raum zwischen Dichtlippenschenkel und Axialschenkel ein radial nach innen und außen spreizender Federring eingesetzt ist, der den Axialschenkel gegen den Gehäusering und das Gehäuse und die Dichtlippe gegen die Welle oder die Stange mit Radialkraft preßt.

Dadurch, daß jetzt auch der Axialschenkel im Haftteil mit Federkraft radial an das Gehäuse und/oder den Gehäusering gepreßt wird, tritt jetzt auch beim Fließen des Polytetrafluorethylens im Haftteil kein Nachlassen der Radialkraft mehr auf, und der Ring bleibt auch nach längerer Betriebszeit statisch dicht. Zur Verbesserung der statischen Abdichtung kann die Anlagefläche der Dichtscheibe am Gehäuse oder Gehäusering mit einem Dichtprofil bevorzugt in der Form eines Kammprofils versehen sein.

Als radial nach innen und außen spreizender Federring wird bevorzugt ein mit U-förmigem Querschnitt gebogener Federstahlring verwendet, aus dessen Schenkeln Federzungen herausgestanzt sind. Der Federring ist in den Lippendichtungsring mit der Öffnung zuerst so eingeschoben, daß die Federzungen an den Schenkeln der Dichtscheiben anliegen. Entsprechend der Einstellung der Feder wird die radiale Anpreßkraft an den Anlageflächen erzielt, wobei vorteilhaft durch ein einziges Federbauteil radial in beide Richtungen an beiden Anlageflächen die erforderliche Anpreßkraft erzielt wird.

In bevorzugten Ausführungen ist ferner die Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen im Haftteil von einem Gehäusering mit etwa rechtwinkligem Querschnitt umgeben. Der Radialschenkel des Gehäuseringes überdeckt den Axialschenkel der Dichtscheibe etwa zur Hälfte, so daß der Federring den Dichtscheibenschenkel sowohl an den Gehäusering als auch an das Gehäuse nach dem Einbau preßt. Der radial sich erstreckende Dichtscheibenteil wird von dem Radialschenkel des Gehäuseringes abgedeckt, wobei die an der Dichtlippenrückenfläche anliegenden Federzungen am Ende in radialer Richtung so abgebogen sein können, daß sie die Dichtscheibe in diesem Bereich gegen den Gehäusering zusätzlich anpressen. Zwischen Radialschenkel des Gehäuseringes und Dichtscheibe kann zusätzlich eine Dichtscheibe aus einem Elastomer, Polytetrafluorethylen oder einem Filz eingeklemmt sein, die als der Dichtlippe vorgeschaltete Schmutzlippe wirkt.

Durch die Erfindung ist somit ein Lippendichtungsring geschaffen, der mit langer Betriebsdauer statisch und dynamisch abdichtend wirkt. Er ist aufgrund der hohen Temperatur- und Medienbeständigkeit des Polytetrafluorethylens in aggressiven Abdichtmedien einsetzbar und aufgrund seiner einfachen Bauweise kostensparend herstellbar. Der erfindungsgemäße Lippendichtungsring wird bevorzugt als Wellendichtungsring verwendet, so daß die Dichtscheibe am Innenumfang zur Dichtlippe abgebogen auf der Welle aufliegt, während der Axialschenkel am Außenumfang am Gehäusering und dem Gehäuse anliegt. Der erfindungsgemäße Lippendichtungsring kann aber auch als Kolben- oder Stangenabdichtung verwendet werden, wobei gegebenenfalls auch die Dichtscheibe am Außenumfang zur Dichtlippe abgebogen an der Zylinderwand anliegt, während die Dichtscheibe am Innenumfang den Haftteil bildet.

Zur Montage werden bevorzugt ferner Dichtscheibe, Gehäusering, Federring und gegebenenfalls Schutzlippe lose zusammengesteckt, in das Gehäuse eingeschoben und dort fixiert. Im Prinzip können die Bauteile aber schon vor der Montage durch bei der Montage entfernbare Verpackungsteile zusammengefügt sein.

Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Querschnittsbild durch einen erfindungsgemäßen Wellendichtungsring,

Fig. 2 die Aufsicht auf ein Teilstück des aufgebogenen Federringes.

Der Wellendichtungsring 1 der Fig. 1 besteht aus dem Gehäusering 2, der Dichtscheibe 3 aus Polytetrafluorethylen, dem radial nach außen und innen spreizenden Federring 4 und der Schutzlippe 5. Die Dichtscheibe 3 liegt am Innenumfang der Dichtlippe 6 abgebogen auf der Welle 7 auf und ist im Bereich der Auflagefläche mit einer hydrodynamischen Dichthilfe in der Form von Drallnuten 8 versehen. Am Außenumfang ist die Dichtscheibe 3 unter Bildung eines Axialschenkels 9 verlängert, der am Gehäusering 2 und am Gehäuse 10 anliegt. Die Anlagefläche 11 des Axialschenkels 9 am Gehäuse 10 ist mit einem kammartigen Dichtprofil 11 versehen.

Der Federring 4 besteht aus einem im Querschnitt U-förmig gebogenen Federstahlring 4. Der Schenkel 12 am Innenumfang preßt die Dichtlippe 6 gegen die Welle 7, wobei gleichzeitig das in radialer Richtung abgebogene Schenkelende 12 die Dichtscheibe 3 gegen den Gehäusering 2 preßt. Zwischen Gehäusering 2 und Dichtscheibe 3 ist die der Dichtlippe 6 vorgeschaltete Schmutzlippe 5 angeordnet. Der Schenkel 13 am Außenumfang des Federringes preßt den axialen Dichtscheibenschenkel 9 gegen den Gehäusering 2 und das Gehäuse 10. In diesem Fall ist das Gehäuseringende 2 und das Schenkelende 13 des Federringes 4 in radialer Richtung leicht abgewickelt, so daß Gehäusering 2, Dichtscheibe 3 und Federring 4 ineinandergesteckt formschlüssig verknüpft sind.

Im Aufsichtsbild der Fig. 2 ist der im Einsatz an und für sich im Querschnitt U-förmig gebogene Federring 4 zur Verdeutlichung der Erfindung flach aufgebogen. Die ausgestanzten Federzungen 12′, 13′ am Innen- und Außenumfang bilden die Schenkel 12, 13, die die Dichtscheibe 3 federnd gegen die Welle 7 und den Gehäusering 2 beziehungsweise das Gehäuse pressen.

Claims (7)

1. Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit einer Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff, dessen einer Schenkel im Haftteil mit einem Gehäusering verbunden ist, und dessen anderer Schenkel im dynamischen Dichtteil zur Dichtlippe abgebogen an der Welle oder Stange anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (3) im Haftteil unter Bildung eines Axialschenkels (9) verlängert ist, und daß in dem Raum zwischen Dichtlippenschenkel (6) und Axialschenkel ein radial nach innen und außen spreizender Federring (4) angeordnet ist, der den Axialschenkel gegen den Gehäusering (2) und das Gehäuse (10) und die Dichtlippe (6) gegen die Welle (7) oder Stange preßt.

2. Lippendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (11) des Axialschenkels (9) der Dichtscheibe (3) mit einem Dichtprofil versehen ist.

3. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (4) aus einem im Querschnitt U-förmig gebogenen Stahlfederring besteht, aus dessen Schenkeln (12, 13) Federzungen (14, 15) ausgestanzt ist.

4. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (4) mit der Öffnung zuerst in den Raum zwischen Axialschenkel (9) und der Dichtlippe (6) der Dichtscheibe (3) so eingeschoben ist, daß er den Axialschenkel (9) gegen den Gehäusering und die Dichtlippe (6) gegen die Welle (7) oder Stange preßt.

5. Lippendichtungsring nach den Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusering (2) den Axialschenkel (9) der Dichtscheibe (3) etwa bis zur Hälfte überdeckt.

6. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (12) des Federringes (4) am Ende in radialer Richtung abgebogen ist, so daß er die Dichtscheibe (3) gegen den Radialschenkel des Gehäuseringes (2) preßt.

7. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäusering (8) und Dichtscheibe (3) eine der Dichtlippe (6) vorgeschaltete Schmutzlippe (5) eingeklemmt ist.