DE4018278A1 - Wellendichtring und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Wellendichtring und verfahren zu seiner herstellungInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
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- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring mit einer
Dichtlippe, die an eine feinstbearbeitete, relativ zur
Dichtlippe drehende Oberfläche, insbesondere einer Welle,
federnd angedrückt wird.
In einschlägigen technischen Vorschriften oder Normen, wird
für die Bearbeitung der Gegenlauffläche für den Wellendicht
ring übereinstimmend drallfreies Schleifen empfohlen, wobei
die Angaben für die anzustrebende Oberflächenrauhigkeit mit
Ra von 0,2 bis 0,8 µm nach DIN 3761 bzw. 0,2 bis 0,6 µm
nach BS 1399 und 0,25 bis 0,5 µm nach SAE 1417 geringfügig
voneinander abweichen. Während in den genannten Vorschriften
die Empfehlungen für die untere Grenze der Rauhtiefe mit
Ramin=0,2 bis 0,25 µm weitgehend übereinstimmen, weichen
die Werte für die obere Grenze RAmax voneinander in einem
Bereich zwischen 0,5 und 0,8 µm ab.
Für die Rauheit der Dichtlippe sind aus der Literatur keine
Empfehlungen bekannt. Bei der Herstellung von Vulkanisa
tionswerkzeugen ist es üblich, die Formflächen der Werkzeuge
zur Erzielung einer leichten Entformbarkeit zu polieren und
anschließend zu verchromen. Hierdurch stellt sich automa
tisch eine sehr glatte Oberfläche der Dichtlippe des Wellen
dichtringes mit extrem kleiner Rauhtiefe ein.
Wellendichtringe dieser Art werden beispielsweise in Brenn
kraftmaschinen zur Abdichtung von Kurbelwellen eingesetzt.
Bei der Bearbeitung der Lagerstellen dieser Kurbelwellen
wird eine feinstbearbeitete Oberfläche mit einer Rauhigkeit
deutlich unter Ra=0,2 µm gefordert, um möglichst hohe Trag
fähigkeit der Gleitlager zu erzielen. Diese Feinstbearbei
tung wird in der Regel durch Schleifen der Lagerflächen und
anschließendes Polieren erreicht.
Würde die Gegenlauffläche auf der Welle für den Wellendicht
ring entsprechend der oben angegebenen Empfehlung für die
Mindestrauhtiefe von Ramin = 0,2 µm gefertigt, so müßte die
Gegenlauffläche mit einer anderen (höheren) Rauhigkeit als
die Lagerstellen der Welle versehen werden, was einen zu
sätzlichen Arbeitsgang erfordern und daher hohe Kosten
verursachen würde. Es bietet sich also an, die Gegenlauf
flächen der Wellendichtringe in gleicher Weise wie die
Lagerstellen zu bearbeiten mit der Folge einer deutlich
niedrigeren Rauhtiefe als in den technischen Vorschriften
als Untergrenze empfohlen. Es hat sich nun gezeigt, daß
Wellendichtringe, deren Dichtlippen wie oben beschrieben
erzeugte sehr glatte Oberflächen hatten, auf solchen feinst
bearbeiteten Wellen nicht gut abdichteten. So wurden nach
kurzem Lauf (5000 km Laufleistung einer Kurbelwelle) mehr
Frühausfälle durch Undichtheiten festgestellt als bei nach
herkömmlicher Art geschliffenen Kurbelwellen mit Rauheiten
im Bereich 0,2 µm < Ra 0,8 µm.
Prüfstands-Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß ein
herkömmlicher Wellendichtring, der auf einer Welle mit
einer Rauhigkeit von Ramin = 0,2 µm eine Laufzeit von mind.
800 Stunden unter den Bedingungen einer hinteren Kurbelwel
lenabdichtung eines Verbrennungsmotors übersteht, auf einer
feinstbearbeiteten Welle mit einer Rauhigkeit von Ra 0,02 µm
nach durchschnittlich 50 Stunden durch Leckage ausfiel.
Die elastomere Dichtlippe dieser Radialwellendichtringe
zeigte im Berührungsbereich starke Verbrennungserscheinungen
durch Überhitzung des Elastomers, was auf einen Schmiermit
telmangel hindeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendicht
ring und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben,
welche bei geringem Herstellaufwand gute Dichtheit über
eine lange Laufzeit bei extrem feinbearbeiteten Wellen
gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wellendichtring der
genannten Art vorgesehen, daß die Dichtlippe im Berührungs
bereich mit der Welle eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit im
Vergleich zu einer Dichtlippe aufweist, welche in einem
Werkzeug mit polierten Formflächen in herkömmlicher Weise
gefertigt ist.
Diese Oberflächenrauhigkeiten schaffen Öltaschen, die das
abzudichtende Medium, z. B. Motoröl, in der Kontaktzone
zwischen Welle und Wellendichtring halten.
Vorzugsweise liegt die Rauhigkeit Ra der Dichtlippe in
einem Bereich 0,2 µm < Ra < 0,8µm, welcher der Empfehlung
nach DIN 3761 für die Rauhigkeit der Welle entspricht.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wellendichtringes mit
Dichtlippe aus einem Elastomer zum Andrücken an eine glatte,
im Betrieb relativ zur Dichtlippe drehende Oberfläche,
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Formflä
chen des Werkzeuges zum Formen der Dichtlippe im Bereich
der Berührungszone der Dichtlippe mit der feinstbearbeiteten
Oberfläche der Welle mit einer erhöhten Rauhigkeit im Ver
gleich zu einer Dichtlippe versehen wird, welche in einem
Werkzeug mit polierten Formflächen in herkömmlicher Weise
gefertigt wird.
Vorteilhaft wird dieses Verfahren dadurch weitergebildet,
daß ein Formwerkzeug im Berührungsbereich vor dem Härten
und Verchromen durch Sandstrahlen mit der gewünschten Rauh
heit versehen wird.
Alternativ kann der Berührungsbereich des Formwerkzeuges
auch durch Porösverchromen mit anschließendem leichten
Überschleifen und Polieren mit der gewünschten Rauhigkeit
versehen werden. Hierbei werden durch das dem Porösverchro
men folgende Überschleifen und Polieren die Poren so geöff
net, daß deren Berandung konkav ist und kein mechanisches
Verklammern des Gummis der Dichtlippe am Werkzeug stattfin
det.
Bei einem Wellendichtring nach der Erfindung wird das abzu
dichtende Medium in den Rauhigkeitsvertiefungen oder Taschen
der Dichtlippe des Wellendichtringes gehalten. Hierdurch
wird das Schmiermittel in der Kontaktzone gehalten und
verhindert so ein Verbrennen des Elastomer-Materials der
Dichtlippe durch die als Folge der Reibung entstehenden
hohen Lippentemperaturen, die bei Fehlen solcher Taschen
(z. B. bei zu glatter Welle) unvermeidlich auftreten.
Ein erfindungsgemäß ausgeführter Radial-Wellendichtring hat
auf feinstbearbeiteten Wellen mit Ra = 0,02 µm Laufzeiten
von 800 Stunden ohne Leckage ergeben.
Die Erfindung ist anhand schematischer Zeichnungen an einem
Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch einen Wellendicht
ring gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 eine dreigeteilte Form zum Herstellen eines Wel
lendichtringes nach der Erfindung.
Zwischen einer Bohrung 1 und einer Welle 2 ist ein Wellen
dichtring 3 angeordnet, der durch Vulkanisieren eines Ela
stomermaterials 5 um einen Blechring 4 gebildet ist. Der
Wellendichtring 3 hat eine Dichtlippe 6, die mittels einer
Wurmfeder 7 an eine im Betrieb gegenüber dem feststehenden
Wellendichtring 3 rotierende Oberfläche 8 der Welle 2 ange
drückt ist. Die Oberfläche 8 ist mit einer Rauheit deutlich
unterhalb 0,2 µm in gleicher Weise feinstbearbeitet wie die
Oberfläche der Welle an den Lagerstellen (nicht gezeigt).
Im Berührungsbereich b ist die Oberfläche des Wellendicht
ringes 3 mit einer Rauhigkeit 0,2 µm < Ra 0,8 µm ausgebil
det.
Fig. 2 zeigt eine Form mit Formteilen 10, 11, 12 zum Her
stellen eines Wellendichtringes 3 gemäß Fig. 1. Die zusam
mengebauten Formteile 10, 11, 12 bilden einen Formhohlraum
14. Vor dem Zusammenbau der drei Formteile 10, 11, 12 ist
ein Blechring 4 eingelegt. Der Formhohlraum der zusammenge
bauten Form wird in geeigneter, hier nicht näher erläuterter
Weise mit Elastomermaterial ausgefüllt.
Eine die Dichtlippe 6 (Fig. 1) bildende Negativkontur 13 am
Formteil 10 wird im Bereich b durch Sandstrahlen und an
schließendes Härten und Verchromen oder alternativ durch
bekanntes Porösverchromen mit einer Rauhigkeit von
0,2 µm Ra 0,8 µm bearbeitet.
Nach dem Porösverchromen wird der Berührungsbereich b des
Formteiles 10 durch leichtes Überschleifen und Polieren
nachbearbeitet, so daß sich die Poren öffnen und das Entfer
nen des Gummis aus der Form nicht durch mechanisches Ver
klammern des Gummis mit der Formwandung behindert wird.
Eine solche Dichtlippe, deren Berührungsbereich in der
beschriebenen Weise mit einer vergleichbaren Rauhigkeit wie
für die Wellenoberfläche von DIN 3761 empfohlen versehen
ist, hält Schmiermittel in den Taschen zwischen den Rauhig
keitserhebungen, was ein Verbrennen des Gummis und die
damit verbunden Undichtheiten und Ausfallerscheinungen
verhindert.
Claims (6)
1. Wellendichtring mit einer Dichtlippe (6) aus einem
Elastomer, die an eine feinstbearbeitete, relativ zur
Dichtlippe drehende Oberfläche (8), insbesondere einer
Welle (2), federnd angedrückt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (6)
im Berührungsbereich (b) mit der Oberfläche (8) eine
erhöhte Rauhigkeit im Vergleich zu einer Dichtlippe
aufweist, welche in einem Formwerkzeug mit polierten
Formflächen in herkömmlicher Weise gefertigt ist.
2. Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Rauhigkeit der
Dichtlippe (6) im Berührungsbereich mit der Oberfläche
(8) 0,2 µm < Ra 0,8 µm beträgt.
3. Verfahren zum Vulkanisieren eines Wellendichtringes
mit Dichtlippe aus einem Elastomer zum Andrücken an
eine feinstbearbeitete, im Betrieb relativ zur Dicht
lippe drehende Oberfläche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Formflächen des Formwerk
zeuges (10) zum Formen der Dichtlippe (6) im Bereich
(b) der Berührungszone der Dichtlippe mit der feinst
bearbeiteten Oberfläche (8) der Welle (2) mit einer
erhöhten Rauhigkeit im Vergleich zu einer Dichtlippe
versehen werden, welche in einem Formwerkzeug mit
polierten Formflächen in herkömmlicher Weise gefertigt
wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Berührungsbereich (b) der
Dichtlippe vor dem Härten und Verchromen durch Sand
strahlen mit der gewünschten Rauhigkeit versehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Berührungsbereich der
Dichtlippe durch Porösverchromen mit der gewünschten
Rauhigkeit versehen und anschließend durch leichtes
Überschleifen und Polieren behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Berührungsbereich
(b) der Dichtlippe mit einer Rauhigkeit Ra im Bereich
0,2 µm < Ra 0,8 µm versehen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4018278A DE4018278C2 (de) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Verfahren zur Herstellung eines Wellendichtringes |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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ID=6407978
Family Applications (1)
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DE4018278A Expired - Fee Related DE4018278C2 (de) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Verfahren zur Herstellung eines Wellendichtringes |
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DE (1) | DE4018278C2 (de) |
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1990
- 1990-06-07 DE DE4018278A patent/DE4018278C2/de not_active Expired - Fee Related
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