DE4140951A1 - Wellendichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen mit einer in ein Gehäuse eingespannten Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff, dessen Schenkel am Innenumfang zur Dichtlippe abgebogen auf der rotierenden Welle abdichtend aufliegt.

Lippendichtungsringe zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit einer Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen, deren Schenkel am Innenumfang zur Dichtlippe abgebogen auf der Welle beziehungsweise Stange aufliegen, und deren Schenkel am Außenumfang den Haftteil bilden und zwischen die Radialschenkel eines Gehäuseringes und eines Klemmringes eingespannt sind, sind beispielsweise aus der US-PS 39 84 113 bekannt. Der Klemmring besitzt dabei als Winkelring einen rechtwinkligen Querschnitt und ist mit seinem Axialschenkel unter Erzielung der gewünschten Einpreßkraft in den axialen Gehäuseringschenkel am Ende unter Verklammerung eingesetzt.

Nachteilig bei Polytetrafluorethylen und bei artverwandten Werkstoffen ist ihre Kriechneigung beziehungsweise ihr plastisches Fließen unter Druckbelastung. Das starr eingespannte Haftteil der Dichtscheibe wird durch die Einspannkraft insbesondere nach thermischer Ausdehnung unter Betriebsbedingungen durch plastisches Fließen verformt, die Dichtscheibe wird allmählich in ihrem Sitz gelockert, die Dichtung wird im statischen Dichtteil undicht und schließlich vollständig funktionsunfähig.

Zur Abhilfe wird nach der US-PS 39 84 113 die Dichtscheibe zusammen mit einer Elastomerscheibe verspannt, allerdings ist die eingespannte Elastomerscheibe nicht komprimierbar und allenfalls nur wenig elastisch verformbar, so daß auch diese Dichtungen allmählich undicht und funktionsunfähig werden.

Nach beispielsweise der DE-PS 35 19 966 verwendet man massiv aus Polytetrafluorethylen bestehende Dichtungsringe, die man direkt in die Gehäusenut des aufzunehmenden Maschinenteiles lose ohne Druckbelastung einsetzt. Solche Dichtungsringe sind allerdings nur in einzelnen Anwendungsfällen einsetzbar, und vor allem massiv aus Polytetrafluorethylen bestehende und gehäusefreie Dichtungsringe sind nur aufwendig und dadurch unwirtschaftlich herzustellen.

Nach der DE-PS 33 09 538 werden die Dichtscheiben ohne Verwendung von Klemmringen in den Gehäusering eingeklebt und/oder einvulkanisiert. Klebverbindungen zwischen Polytetrafluorethylen und dem Gehäusering sind aber wegen der bekannten schlechten Haftfähigkeit des Polytetrafluorethylens nur aufwendig herzustellen, und solche Klebverbindungen bleiben weiterhin problematisch und störungsanfällig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtungsring gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, welcher mit möglichst langer Lebensdauer abdichtend und funktionsfähig ist. Der Wellendichtungsring soll möglichst wirtschaftlich herstellbar und für viele Anwendungsfälle geeignet sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wellendichtungsring gelöst, dessen Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff im Haftteil am radialen Gehäuseringschenkel zusammen mit einem Elastomerring mit einem elastisch federnden Klemmring verspannt ist.

Bevorzugt ist dabei der federnde Klemmring ein Tellerfederring aus einem einfachen Stahl mit einem etwa kegelstumpfförmigen Querschnitt. Sein Außendurchmesser ist dabei etwas größer als der Innendurchmesser des Gehäuseringaxialschenkels, so daß er zur Montage über den Haftteil der Dichtscheibe und den Elastomerring unter Verformung gepreßt werden kann und sich im Gehäuseringaxialschenkel verklemmt. Zusätzlich kann dabei der Innenumfang des Gehäuseringaxialschenkels mit sägezahnartig profilierten Nuten versehen sein, in die der Tellerfederring mit seiner gegebenenfalls angeschärften äußeren Umfangsfläche einrasten kann.

In Probeläufen mit den Betriebsbedingungen entsprechenden wechselnden Temperaturbelastungen erweisen sich die erfindungsgemäßen Wellendichtungsringe auch über längere Betriebszeiten statisch dicht und voll funktionsfähig. Und zwar führen jetzt die thermischen Ausdehnungen der Dichtscheibe im Betrieb im Gegensatz zu den bekannten Lösungen mit starrer Dichtscheibeneinspannung überwiegend zum elastischen Verformen des Elastomerringes und des Klemmringes, die dann nach dem Erkalten wieder elastisch zurückgehen. Eine übermäßig hohe Druckbelastung der Dichtscheibe selbst bei thermischer Ausdehnung wird verhindert, und ein eventuelles plastisches Fliegen des Dichtscheibenwerkstoffes wird durch die elastische Rückverformungskraft des Elastomerringes und des Klemmringes ausgeglichen. Die Dichtung selbst bleibt im statischen Dichtteil mit erheblich verbesserter Lebensdauer statisch dicht und funktionsfähig.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist mit relativ einfachen Mitteln und dadurch wirtschaftlich herstellbar. Im Sinne der Erfindung kann dabei die Dichtscheibe auch in Gehäusenuten ohne Verwendung von Gehäuseringen zusammen mit dem Elastomerring und dem Klemmring verklemmt werden. Einsatzgebiete sind bevorzugt Gehäuseverschlußdeckel für Wellendurchführungen, beispielsweise bei Verschlußdeckeln von Kurbelwellendurchführungen.

Damit sich der Elastomerring möglichst ungehindert bei Belastung elastisch verformen kann, besitzt er bevorzugt einen runden bis ovalen, gegebenenfalls profilierten Querschnitt. Die Abmessungen des Elastomerringes und des Klemmringes richten sich nach dem Anwendungsfall und sind so ausgelegt, daß die erforderlichen Einspannkräfte und Verformungskräfte auf die eingespannte Dichtscheibe wirken. Zusammen mit der Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff können weitere Scheiben aus bevorzugt einem Elastomer, einem Filzmaterial oder auch aus Polytetrafluorethylen mit in den Gehäusering eingespannt werden. Die mit ihrem Innenumfang auf der Welle auf liegenden Scheiben sind bevorzugt der eigentlichen Dichtscheibe luftseitig vorgeschaltet und wirken zur eigentlichen Dichtlippe als Schmutzlippe. Der kegelstumpfförmige, als Tellerfederring wirkende Klemmring besteht bevorzugt aus einem Stahl, und es wurde gefunden, daß als Stahl ein normaler Werkzeugstahl ausreicht, der durch Stanzen und Ziehen mit ausreichender Elastizität wirtschaftlich verarbeitbar ist.

Die Erfindung wird durch die Abbildung näher erläutert, die ein Querschnittsbild durch einen bevorzugten Wellendichtungsring gemäß der Erfindung zeigt:

In der Abbildung ist (1) der Wellendichtungsring mit dem metallischen Gehäusering (2) mit einem Radialschenkel (3) und einem Axialschenkel (4) am Innenumfang. Die Dichtscheibe (5) liegt am Innenumfang zur Dichtlippe (6) abgebogen dynamisch abdichtend auf der rotierenden Welle (7) auf. Im Haftteil (8) am Außenumfang ist die Dichtscheibe (5) zusammen mit einer Filzscheibe (14), einem Elastomerring (9) und einem Klemmring (10) gegen den Radialschenkel (3) des Gehäuseringes (2) verspannt. Der Klemmring (10) ist ein Tellerfederring mit etwa kegelstumpfförmigem Querschnitt, der zur Montage unter elastischer Verformung mit Preßsitz in den axialen Gehäuseringschenkel (4) eingeschoben ist. Der Außenumfang des Tellerfederringes (10) ist angeschärft und mit seiner Spitze (11) zur Verklammerung in das Sägezahnprofil (12) des axialen Gehäuseringschenkels (4) eingerastet.

Durch die elastische Einspannung der Dichtscheibe (5) aus Polytetrafluorethylen im Haftteil (8) zwischen elastisch verformtem Elastomerring (9) und Klemmring (10) wird das plastische Fließen des Polytetrafluorethylens insbesondere bei thermischer Belastung auf ein Minimum beschränkt, statische Undichtigkeiten und Lockerungen des Sitzes werden vermieden, und der Dichtungsring (1) bleibt mit verbesserter Lebensdauer funktionsfähig. Die luftseitig der Dichtscheibe (5) vorgeschaltete Filzscheibe (14) liegt mit ihrem Innenumfang auf der Welle (7) auf und dient als Schutzlippe und zur Schmutzabweisung. Der axiale Gehäuseringschenkel (13) am Außenumfang des Gehäuseringes (2) ist mit einem Dicht- und Korrosionsschutzlack beschichtet, der beim Einpressen des Dichtungsringes (1) in die aufnehmende Maschinenteilgehäusenut einen guten Sitz ermöglicht.

Claims (6)

1. Wellendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen mit einer in einem Gehäusering eingespannten Dichtscheibe aus Polytetrafluorethylen oder einem artverwandten Werkstoff, dessen Schenkel am Innenumfang zur Dichtlippe abgebogen auf der rotierenden Welle aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (5) im Haftteil (8) an einem radialen Gehäuseringschenkel (4) zusammen mit einem Elastomerring (9) und einem elastisch federnden Klemmring (10) eingespannt ist.

2. Wellendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch federnde Klemmring (10) ein Tellerfederring aus Stahl mit etwa kegelstumpfförmigem Querschnitt ist.

3. Wellendichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Tellerfederringes (10) etwas größer als der Innendurchmesser des axialen Gehäuseringschenkels (4) ist, so daß er bei der Montage mit Preßsitz in den axialen Gehäuseringschenkel (4) unter elastischer Verformung einschiebbar ist.

4. Wellendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des axialen Gehäuseringschenkels (4) ringförmig umlaufende Nuten (12) mit etwa sägezahnförmigem Querschnitt angeordnet sind, und daß der Außenumfang (11) des Tellerfederringes (10) angeschärft ist, so daß der Tellerfederring (10) mit seinem angeschärften Außenumfang (11) beim Einschieben in die ringförmigen Nuten (12) des axialen Gehäuseringschenkels einrastet.

5. Wellendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (9) einen runden bis ovalen, gegebenenfalls profilierten Querschnitt besitzt.

6. Wellendichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (5) zusammen mit einer oder mehreren Scheiben (14) aus polymerem oder Filzmaterial eingespannt ist, die als luftseitig der Dichtscheibe (5) vorgeschaltete Schutzlippen gegenüber von außen eindringendem Schmutz dienen.