DE4307964A1 - Radial-Wellendichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring mit einer Dichtlippe aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Von den für die Dichtlippen von Radial-Wellendichtringen verwendeten und bekannten Werkstoffen weist PTFE die beste Beständigkeit gegen die im Kraftfahrzeug abzudichtenden Schmierstoffe auf. Trotzdem fallen auch derartige Radial- Wellendichtringe bei thermisch hochbeanspruchten Dicht­ stellen (z. B. an der hinteren Abdichtung von Kurbelwellen) durch Zusetzen der Rückförderdrallkanäle durch Ablage­ rungen aus dem abzudichtenden Medium aus, obwohl keine chemische Reaktion zwischen Dichtwerkstoff und dem Schmierstoff bzw. den darin enthaltenden Additiven er­ folgt. Ursache ist Zersetzung des Schmierstoffes unter den Bedingungen in der Kontaktfläche zwischen Dichtlippe und Welle. Die Zersetzungsprodukte blockieren mechanisch die Drallkanäle und stören so die Rückförderung des unter der Dichtlippe befindlichen Schmierstoffes in den abzu­ dichtenden Raum.

Dieser Ausfallmechanismus wurde ausführlich beschrieben von Mueller, H.K. und Jenisch, I.: "Dichtmechanismen von Radial-Wellendichtringen" (Universität Stuttgart 1989).

Die DE-OS 24 60 185 offenbart einen Radial-Wellendichtring und dessen Herstellung mit PTFE-Dichtlippe einschließlich verschiedener Möglichkeiten zum Einbringen von gewindear­ tigen Rückförderdrallkanälen oder -nuten in die zunächst plane Dichtscheibe aus PTFE.

In dem erwähnten Bericht der Universität Stuttgart wurden vier verschiedene Bauformen von Radial-Wellendichtringen mit PTFE-Dichtlippe für denselben Einbaufall von unter­ schiedlichen Herstellern untersucht. Die Messung des durch den Gewindedrall geförderten Volumens zeigte das erstaunliche Ergebnis, daß bei allen Bauformen trotz konstruktiver bzw. fertigungstechnischer Unterschiede des eingängigen Gewindes praktisch übereinstimmende Werte gemessen wurden. In dieser Arbeit wurde auch erkannt und darauf hingewiesen, daß die Pumpwirkung des Gewindedralls über die Gebrauchsdauer der Radial-Wellendichtringen abnimmt.

In der DE 37 39 403 A1 ist beschrieben, daß durch radiales Versetzen der Mittelachse des Dichtelementes aus PTFE zur Mittelachse der Gehäusebohrung die axiale Kante der Dicht­ lippe ein elliptisches Kontaktband um eine Welle bildet. In das Dichtelement sind mehrere ringförmige Nuten einge­ stochen, so daß mehrere elliptische Dichtungsbarrieren zwischen Kontaktfläche und Welle gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radial- Wellendichtring der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange­ gebenen Art zu schaffen, dessen Lebensdauer verlängert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An­ spruchs 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die chemischen Reaktionen der in den Spalt zwischen Lippe und Welle geratenen Schmierstoffe nicht nur von der dort herrschenden Temperatur sondern ganz wesentlich auch von der Verweilzeit der Schmierstoffe im Dichtspalt abhängt. Bei einem Radial-Wellendichtring nach der Erfindung wird der Austausch des sehr kleinen Schmierstoffvolumens im Dichtspalt in wesentlich kürzerer Zeit erzielt als bisher. Dies gelingt durch die mehrgängige Ausbildung der gewinde­ artigen Nut, welche in überraschender Weise zu einer der Gewindegangzahl praktisch proportionalen Erhöhung der Förderleistung führt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Radial-Wellendichtring radial versetzt oder mit einer Exzentrizität im Innendurchmesser eingebaut, so daß die zusätzliche Pumpwirkung der axialen Kante des Wellen­ dichtringes der erhöhten Rückförderwirkung der mehrgängi­ gen gewindeartigen Nut überlagert wird. Die Pumpwirkung der axialen Kante des Wellendichtringes bleibt jedoch im Gegensatz zu der Rückförderwirkung des ein- oder mehr­ gängigen Gewindedralls über die gesamte Gebrauchsdauer des Radial-Wellendichtringes voll erhalten, weil die axiale Kante des Dichtelementes im Gegensatz zu den in der radialen Kontaktfläche befindlichen Gewindenuten nicht dem Verschleiß unterliegt.

Insbesondere die Kombination dieser zuletzt genannten Maßnahme mit der Mehrgängigkeit der gewindeartigen Nut schafft einen erheblich schnelleren Austausch des Schmier­ stoffes im Dichtspalt, der über die Gebrauchsdauer prozen­ tual wesentlich weniger abnimmt als bei herkömmlichen Ringen mit einer in der radialen Kontaktfläche befind­ lichen und dem Verschleiß voll ausgesetzten eingängigen Gewindenut.

Durch den radialen Versatz der Mittelachse des Dichtele­ mentes zur Drehachse der Welle wird ferner erreicht, daß die maximale Breite der Berührfläche der Dichtlippe auf der Welle größer wird als die mittlere Breite. Die Reibungswärme des Dichtelementes wird also über eine größere Fläche in die Welle eingeleitet und über diese abgeführt, so daß das Temperaturniveau im Dichtspalt durch diese Maßnahme zusätzlich gesenkt wird.

Somit wird das abzudichtende Medium den an der Dichtstelle herrschenden, zersetzungsfreundlichen Bedingungen nur während erheblich kürzerer Zeit ausgesetzt als bei übli­ chen Radial-Wellendichtringen mit PTFE-Lippen. Durch die größere Kontaktfläche der Welle mit der Dichtlippe wird ferner die Abfuhr der Reibungswärme über die Welle ver­ bessert, so daß insgesamt das Temperaturniveau abgesenkt ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dichtscheibe für einen Radial-Wellen­ dichtring nach der Erfindung vor der Endmon­ tage

Fig. 2 einen fertig montierten Radial-Wellendicht­ ring nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine ringförmige Dichtscheibe 1 aus Polytetrafluorethylen in planer, noch nicht umgeboge­ ner Form, in das drei konzentrische Spiralnuten 2, 3 und 4 eingestochen sind, die jeweils um 120° versetzt sind, um die gewünschte Dreigängigkeit zu schaffen. Der Bereich 6 mit den Spiralnuten 2, 3, 4 endet am Innenrand 5 und erstreckt sich etwa über 2/3 der radialen Erstreckung der Dichtscheibe. Der davon außerhalb liegende Bereich 7 bleibt unbearbeitet.

Fig. 2 zeigt den fertig auf einer Welle 20 montierten Radialwellendichtring 10 mit der Dichtscheibe 1, deren mit den Spiralnuten 2, 3, 4, versehener Bereich 6 axial zur Bildung einer Dichtlippe umgebogen ist. Die Dicht­ scheibe 1 ist an einem Flansch 12 einer Dichtungshalterung 14 exzentrisch angebracht, so daß die Mittelachse des Innenrandes 5 zur Drehachse 8 der Welle 20 radial versetzt ist.

Neben der Dichtscheibe 1 hält der Flansch 12 zusätzlich eine in gleicher Richtung wie die Dichtlippe 6 abgeboge­ ne Schutzlippe 13.

Claims (3)

1. Radial-Wellendichtring mit einem Dichtelement (1) mit Dichtlippe (6) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Ab­ dichtung einer thermisch beanspruchten Dichtstelle einer Welle (20) gegen das Austreten von Schmierstoffen, wobei die von einem radialen Abschnitt (7) gegen die Welle (20) in axialer Richtung abgebogene Dichtlippe (6) wellenseitig mit einer gewindeartigen Nut (2, 3, 4) zur Erzeugung eines Rückförderdralls zum Ausüben einer Rückförderwirkung auf an die Dichtstelle gelangten Schmierstoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gewin­ deartige Nut (2, 3, 4) mehrgängig ist.

2. Radial-Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innendurchmesser (5) des Dichtelementes (1) eine bezüglich der Wellenachse radial versetzte Mittelachse hat.

3. Radial-Wellendichtring nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der radiale Versatz des Innendurchmessers (5) des Dichtelementes (1) zur Drehachse (8) der Welle (20) im Bereich von 0,125 bis 2,5 mm vor­ zugsweise von 0,25 bis 1,0 mm liegt.