DE4203326A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere eine Manschettendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Dichtungen werden zum Abdichten der Trennfugen oder Spalte von ruhend aufeinanderliegenden oder sich gegeneinander bewegenden Teilen verwendet. Solche Berührungsdichtungen an gleitenden Flächen sind meist als sogenannte Packungsdichtungen ausgebildet, die jedoch einer steten Wartung bedürfen. Bei den sogenannten Manschetten-Dichtungen, auch Stulpdichtungen genannt, handelt es sich um weitgehend wartungsfreie Berührungsdichtungen an gleitenden Flächen. Dabei dichten die Dichtungsmanschetten selbständig unter Ausnutzung des an der Dichtstelle auftretenden Differenzdruckes. Zur Einleitung der Dichtwirkung ist hierfür eine geringe Vorpressung erforderlich, die durch eine werkstoffeigene Vorspannung der Manschetten, d. h. durch ein Unter- bzw. Übermaß herbeigeführt wird. Bei derartigen Manschettendichtungen sind u. a. bekannt die sogenannten Nutringmanschetten mit einem U-Profil und die Lippenring- Manschetten mit einem U-Profil, dessen einer Schenkel den anderen Schenkel überragt und nach oben hin spitz zulaufend eine Dichtlippe bildet.

Bei derartigen Manschettendichtungen wird die Dichtwirkung u. a. durch Druckbeaufschlagung des U-förmigen Innenraums des U-Profils bewirkt, wobei die Dichtkante zwischen den beiden abzudichtenden Teilen gepreßt wird. Dies geschieht jedoch vornehmlich durch eine entsprechende Vorpressung bzw. Vorspannung der Dichtmanschette selbst.

Von den sogenannten Manschettendichtungen sind aufblasbare Dichtungen zu unterscheiden. Bei einer Manschettendichtung zeigt die Öffnung des U-Profils zum Dichtspalt, d. h. die Druckdifferenz an der Dichtung wirkt sich innerhalb des U-Profils aus. Bei einer aufblasbaren Dichtung ist das U-Profil umgekehrt in der Dichtungsnut eingelassen. Die Druckbeaufschlagung auf die Nut erfolgt von der Nutseite aus. Eine solche Anordnung ist in der EP 03 44 584 A2, Fig. 2a oder in dem Prospekt der Firma Merkel: "Automatic Wellendichtringe" Seite 3, Bild 2-4 gezeigt. Eine Manschettendichtung und insbesondere eine Lippenring-Manschettendichtung ist aus Lueger, Lexikon der Technik, Band 2, S. 304 bekannt geworden.

Nachteilig an diesen Dichtungselementen ist die Tatsache, daß die Druckdifferenz zwischen den Dichtungsseiten nicht optimal ausgenutzt und der Einsatz der Dichtung in verschmutzten und aggressiven Medien Probleme bereitet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber den bekannten Dichtungsanordnungen den Vorteil, daß der Differenzdruck an der Manschettendichtung sich unmittelbar auf die Abdichtungslippe zwischen den abzudichtenden Teilen auswirkt. Hierfür ist die Dichtlippe an einen zusätzlichen Quersteg angeformt, der von unten her mit Druck beaufschlagt wird und dessen Hebelwirkung den Dichtungsvorgang unterstützt. Weiterhin bewirkt der druckseitige Schenkel der Dichtung eine weitestgehende Abdichtung des Dichtungsinnenraumes und der Dichtungslippe vor Verunreinigungen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen angegeben. Insbesondere ist die Anordnung so getroffen, daß im noch nicht eingebauten entspannten Zustand der Dichtung der Quersteg ein wenig nach außen aufgeklappt ist, um dadurch im eingebauten Zustand eine gewisse Vorspannung zu erzeugen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und unter Angabe weiterer Vorteile in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Figur dargestellte Dichtungsanordnung 1 stellt eine Manschettendichtung dar, die zur Abdichtung eines feststehenden Maschinenteils 3 von einem beweglichen Maschinenteil 2 dient. Das feststehende Maschinenteil könnte ein Drehschiebergehäuse und das bewegliche Maschinenteil 2 ein Drehschieber sein (s. z. B. EP 03 44 584 A2).

Die endlose Manschettendichtung 4 ist in eine Nut 5 des Maschinenteils 2 eingelassen. Der abzudichtende Spalt 6 zwischen dem Maschinenteil 2 und dem Maschinenteil 3 weist eine Stärke s auf.

Die Manschettendichtung 4 weist ein U-förmiges Grundprofil auf, mit einem in der Figur dargestellten linken Schenkel 7 und einem rechten Schenkel 8, sowie einem Grund-Verbindungssteg 9. Zwischen den beiden Schenkeln 7, 8 befindet sich der Hohlraum 10.

Bei der Anordnung der Manschettendichtung gemäß der Figur befindet sich die Seite höheren Drucks 11, gegebenenfalls mit einem verschmutzten Druckmedium auf der linken Figuren-Seite, die Seite niedrigeren Drucks 12 auf der rechten Figurenhälfte. Der höhere Druck ist mit p₁, der niedrigere Druck mit p₂ gekennzeichnet, d. h. p₁ < p₂. Um eine Abdichtung der Druckräume 11, 12 zu erzielen, ist an den rechten Schenkel 8 ein Quersteg 13 angeformt, der sich seitlich bis über den Bereich der Mittellinie 14 der Manschettendichtung erstreckt und damit an seinem unteren Ende eine breite Druckbeaufschlagungsfläche 15 oder Druckfläche 15 aufweist. Durch den im Hohlraum 10 vorhandenen Druck p₁ wird demnach die untere Druckfläche 15 mit Druck beaufschlagt, was durch die Pfeile 16 dargestellt ist. Diese Druckbeaufschlagung 16 wirkt resultierend in einem Druckpunkt 17 mit der nach oben gerichteten Druckkraft 18 und drückt die obere, dachförmige Dichtkante 19 oder Dichtlippe 19 gegen die obere, abzudichtende Fläche des Maschinenteils 3. Die Dichtwirkung zwischen den Maschinenteilen 2, 3 wird demnach nicht oder nur unwesentlich durch die vorhandene Vorspannkraft der Manschettendichtung selbst, sondern durch den nach oben wirkenden Innendruck p₁ an der Druckfläche 15 bewirkt. Hierfür ist die Übergangsfläche 20 zwischen dem rechten Schenkel und dem oberen Quersteg 13 relativ schmal mit einer Breite b₁ ausgeführt, so daß der Quersteg 13 flexibel nach oben bewegt werden kann. Die Druckkraft 18 wirkt quasi an einem Hebelarm, der schematisch mit l₁ bezeichnet ist.

Die obere Dichtkante 19 oder Dichtlippe 19 befindet sich im Ausführungsbeispiel nahezu auf der Mittellinie 14 der im unteren Bereich symmetrischen Manschettendichtung. Um einen möglichst großen Hebelarm l₁ zu erzielen, soll sich der Quersteg 13 möglichst weit in den Hohlraum bzw. Druckraum 10 hinein erstrecken, d. h. die Dichtkante oder Dichtlippe 19 kann auch links von der Mittellinie 14 angeordnet sein. Maßgeblich ist eine große untere Druckbeaufschlagungsfläche 15 und eine kleine obere Druckgegenfläche 21 zur Erzielung einer großen, nach oben gerichteten resultierenden Druckkraft 18.

Damit der Quersteg 13 sich leicht nach oben biegen läßt, ist die äußere Anlegekante 22 zur Nut 5 stark abgerundet ausgebildet. Im entspannten Zustand vor dem Einbau der Dichtung 4 liegt die Dichtkante 19 höher als der Scheitel des linken Schenkels 7, so daß der Quersteg 13 beim Einbau von dem Maschinenteil 3 eingedrückt wird, die Dichtkante 19 also mit einer gewissen Vorspannung aufliegt. Die Höhe des linken Schenkels 7 ist so bemessen, daß sein Scheitel am Maschinenteil 3 gerade zur Anlage kommt, d. h. kein oder fast kein Spiel hat. Der Druck p₁ kann sich hierdurch zwar in den Hohlraum 10 hinein ausbreiten, vom Druckmedium aus dem Druckraum 11 eventuell mitgeführte Fremdkörper wie Granulat, Schleifstaub oder dgl. wird hierdurch zurückgehalten.

Dadurch bleibt die Dichtungsfläche 19 weitgehend von Fremdkörpern geschützt und damit wirksam.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Dichtung mit folgenden Maßen ausgebildet:

H₁ = 13,3 mm
H₂ = 12,5 mm
H₃ =  4,5 mm
H₄ = 11,5 mm
H₅ = 11,0 mm
H₆ =  9,8 mm
H₇ =  9,0 mm
B₁ = 11,7 mm
B₂ =  9,9 mm
B₃ =  6,1 mm
B₄ =  4,5 mm
B₅ =  4,0 mm
Á₁ = 22,5°
Á₂ = 45°
Á₃ ^∼ 10°

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Verbesserungen im Rahmend es erfindungsgemäßen Grundgedankens.

Claims (7)

1. Dichtungsanordnung, insbesondere Manschettendichtung, vorzugsweise zur Abdichtung zweier aneinander gleitender Flächen, wobei eine selbsttätige Dichtwirkung unter Ausnutzung des an der Dichtstelle auftretenden Differenzdruckes erfolgt, mit einer im Querschnitt U-förmigen, umlaufenden Lippenring- Manschette, die einen inneren Hohlraum zur Druckbeaufschlagung auf einen Dichtungsschenkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschettendichtung (4) aus zwei nach oben zur abzudichtenden Fläche hin weisende Schenkel (7, 8) besteht, daß an dem, der Druckseite (11) abgewandten Schenkel (8) ein im oberen Bereich der Manschettendichtung (4) angeformter Quersteg (13) vorgesehen ist, der eine untere, in den Hohlraum (10) der Manschettendichtung weisende, möglichst große Druckbeaufschlagungsfläche (15) aufweist, die eine Druckkraft (18) auf eine oben liegende Dichtkante oder Dichtlippe (19) ausübt, und daß der der Druckseite (11) zugewandte Schenkel (7) bis oder nahezu bis zum abzudichtenden Maschinenteil (3) reicht.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (13) mit dem seitlichen Schenkel (8) der Manschettendichtung (4) über einen dünnen, flexiblen Übergangsbereich (20) verbunden ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (13) in seinem oberen Bereich dachförmig ausgebildet ist, wobei die Dachspitze (19) die Dichtkante bzw. Dichtlippe bildet.

4. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (19) zur Bildung eines Hebelarums (l₁) in einem großen Abstand (l₁) vom seitlichen Schenkel (8) entfernt angeordnet ist.

5. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachform zur Bildung der Dichtkante (19) auf der der Druckseite (11) zugewandten Seite eine möglichst kurze Druckgegenfläche (21) aufweist.

6. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im nicht eingebauten Zustand die Dichtkante (19) den der Druckseite (11) zugewandten Schenkel (7) überragt.

7. Dichtungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlraum (10) im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist, mit der nach oben hin gerichteten größeren Basisseite.