DE602004012193T2

DE602004012193T2 - Radialwellendichtring

Info

Publication number: DE602004012193T2
Application number: DE602004012193T
Authority: DE
Inventors: Keizo Arida-shi Morimoto; Takeshi Arida-shi Baba
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: US7467798B2; US20080067755A1; KR20040103402A; DE602004012193D1; US20070024008A1; US7134670B2; EP1482219A1; US20040239041A1; US7398975B2; EP1482219B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung und insbesondere eine Wellendichtung, die verwendet wird, um Fluid wie beispielsweise Gas mit hohem Druck abzudichten.
Herkömmlich wird eine Wellendichtung 31 verwendet, wie sie in 16 dargestellt ist, die einen Querschnittsaufbau aus einer Gummilippe 33, die eine Oberfläche der Welle 32 berührt und sich von einem äußeren Gehäuse 34 in Richtung einer Fluiddichten Seite C erstreckt, aufweist, der ungefähr L-förmig ist, (siehe z. B. die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. 2003-9772 die den Oberbegriff von Patentanspruch 3 offenbart). D. h. die Wellendichtung ist dadurch vorgesehen, dass das äußere Gehäuse 34 einen Innenrand 36 an einem Endabschnitt des der abgedichteten Fluiddichten Seite C aufweist und ein Gummielement 37 durch ein Klebemittel oder Löten mit dem äußeren Gehäuse 34 verbunden ist, sodass es den Innenrand 36 des äußeren Gehäuses 34 umgibt und eine Umfangsfläche des äußeren Gehäuses 34 bedeckt. Ein stützendes Metall 38 mit einem L-förmigen Querschnittsaufbau stützt die Gummilippe 33 auf einer Niedrigdruckseite E und der Seite der inneren Umfangsfläche (auf der Rückseite) und ein Lippenendabschnitt 33a liegt in einer Position auf einer Achsrichtung weit entfernt von einer achsorthogonalen Fläche P₀, die den inneren Rand 36 des äußeren Gehäuses 34 enthält. D. h. ein Gleitabschnitt S₀ ist in einer Position auf einer Achsrichtung weit beabstandet von der achsorthogonalen Fläche P₀, die den inneren Rand 36 hält, vorhanden und die Gummilippe 33 liegt in einer Konfiguration mit einem zylindrischen Fortsatz 33c gestützt durch einen zylindrischen Abschnitt 38a des Stützmetalls 38 vor.
Bei dieser Art Wellendichtungen müssen üblicherweise Anstrengungen hinsichtlich Design und Herstellung unternommen werden, um den Endabschnitt 33a der Lippe 33, d. h. den Gleitabschnitt S₀ so zu gestalten, dass er in Umfangsrichtung gleichmäßig auf der Welle 32 gleitet. Daher ist der Zylinderabschnitt 33 des Stützmetalls 38 aus einem glatten Zylinderwandabschnitt aufgebaut der einen gekrümmten kreisförmigen Querschnitt aufweisen muss.
In einem Hochdruckzustand in dem der hohe Druck an einer abgedichteten Fluidkammer 39 anliegt, wie es in 3B dargestellt ist, wird der zylindrische Fortsatz 33c der Gummilippe 33 komprimiert und verformt wobei Gummi in Richtung eines Pfeils F fließt (sich bewegt) bis das Stützmetall 38 den Gummi stoppt wobei der Lippenendabschnitt 33a ebenfalls einen Druck von der Fluiddichten Seite C aufnimmt und der Gummi verliert aufgrund innerer Belastungen des Gummis, die sich direkt am Gleitabschnitt S₀ konzentrieren Flexibilität. Ein großer Kontaktdruck (Druck) P wie es in 3B dargestellt ist, wird im Gleitabschnitt S₀ erzeugt, weil der Kontaktdruck durch Drücken auf die Wellendichtung 32 über den Gummi des Bereichs in dem sich die inneren Beanspruchungen konzentrieren, erzeugt wird. Ein abgedichtetes Fluid (Schmieröl, das in dem Fluid enthalten ist) tritt aufgrund des oben erwähnten großen Kontaktdrucks B kaum in die Fläche zwischen der Welle 32 und dem Gleitabschnitt S₀ und ein Verschleiß des Gleitabschnitts So des Lippenendabschnitts 33a wird dadurch gefördert. Dann schreitet der Verschleiß fort, sodass er sich in den Gleitabschnitt So frisst, wodurch die Dichtheit (Dichtwirkung) der Dichtung schnell verschlechtert wird und ein Austritt des Fluids erzeugt wird.
Ferner kontaktiert der Lippendendabschnitt 33a (der Gleitabschnitt So) in den 9C und 10C, die ein herkömmliches Beispiel zeigen, den gesamten Umfang (360°) der Welle 32 gleichmäßig mit großem Kontaktdruck P wie es in 10C dargestellt ist, wenn der hohe Druck an der abgedichteten Fluidkammer 39 anliegt. Das Schmieröl in dem abgedichteten Fluid tritt kaum (wird kaum eingebracht) in die Fläche der Welle 32 und dem Gleitabschnitt So, wodurch der Verschleiß des Gleitabschnitts S₀ des Lippenendabschnitts 33a gefördert wird, wobei der Verschleiß fortschreitet, und sich in den Gleitabschnitt S₀ frisst, wodurch die Dichtheit (Dichtfähigkeit) der Dichtung schnell abnimmt und ein Austritt des Fluids erzeugt wird. Mit anderen Worten wird unter Hochdruckbedingungen der Endabschnitt 33a zusätzlich zu dem starken Druck des Endabschnitts 33a der Gummilippe 33 auf die Welle 32 gleichmäßig gegen den gesamten Umfang der Welle 32 gedrückt wodurch Schmieröl in dem Fluid wie beispielsweise ein Kühlmedium nicht in die Fläche zwischen Gleitabschnitt S₀ und der Welle 32 eintreten kann, wodurch der Reibungswiderstand erhöht, Wärme erzeugt und der Gleitabschnitt S₀ schnell verschlissen wird.
Eine Wellendichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist z. B. aus der DE-A-10 39 325 oder der EP-A-1245874 bekannt.
Es besteht daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Wellendichtung zu schaffen, mit der der Kontaktdruck des Gummidichtabschnitts auf den Kontaktabschnitt der Welle beschränkt ist, sodass er nicht übermäßig groß wird, sodass sie eine lange Lebensdauer zum Abdichten von Hochdruckgas aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Wellendichtung umfassend die Merkmale von Patentanspruch 1 oder 3 gelöst. Eine detaillierte Ausführungsform ist im abhängigen Patentanspruch 2 definiert.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert, in denen:
1 eine Querschnittansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A und 2B vergrößerte und erläuternde Vergleichsansichten der Ausführungsformen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Beispiels sind;
3A und 3B erläuternde Ansichten sind, um Konfigurationen und den Betrieb der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Beispiels zu vergleichen;
4 eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts ist, die ein darstellendes Beispiel einer Dichtung zeigt, bei der auf die konkave Nut verzichtet wurde;
5A und 5B erläuternde Vergleichsansichten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verglichen mit einer Dichtung bei der auf die konkave Nut verzichtet wurde, sind;
7 ein Graph ist, der die Änderung eines maximalen Kontaktdrucks zum Fluiddruck bei der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Beispiel darstellt;
8A eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8B eine Rückansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A bis 9C vergrößerte erläuternde Vergleichsansichten der Konfigurationen einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Beispiels sind;
10A bis 10C erläuternde Ansichten sind, um Konfigurationen und den Betrieb der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Beispiels zu vergleichen;
11A und 11B erläuternde Ansichten einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Dichtung bei der auf die konkave Nut verzichtet wurde, sind;
12A eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12B eine Rückansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13A und 13B Rückansichten eines Hauptabschnitts einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
14A eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
8B eine Rückansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15A eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts ist, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15B bis 15D Querschnittsansichten von Hauptabschnitten sind, die noch weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen; und
16 eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts ist, die ein herkömmliches Beispiel zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Wellendichtung wird z. B. zum Dichten eines Hochdruckkühlmediums auf einer Seite einer abgedichteten Fluidkammer 21 verwendet. Ein Halbschnitt der Wellendichtung ist in 1 dargestellt, wobei durchgezogene Linien einen freien Zustand, d. h. einen unbefestigten Zustand zeigen und Teile der Dichtung werden in einem angebrachten Zustand in dem die Dichtung zwischen der Welle 20 und einem Gehäuse 22 angeordnet ist, elastisch verformt.
In 1 bezeichnet die Ziffer 1 ein äußeres Gehäuse aus Metall mit inneren Randabschnitten 2 und 3. Ein Dichtabschnitt 5 aus Gummi ist integral an einer Umfangsfläche eines zylindrischen Wandabschnitts 4 des äußeren Gehäuses 1 unter beiden Flächen des inneren Randabschnitts 2 auf einer Fluiddichten Seite C (der Seite der abgedichteten Fluidkammer 21) durch Klebemittel, Verschweißen oder Löten befestigt. Ein Dichtelement 7 mit einer spiralförmigen Nut 6 ist auf einer gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Seite (einer Niedrigdruckseite oder einer Atmosphärenseite) Z zu dem Dichtabschnitt 5 angeordnet. Das Dichtelement 7 ist vorzugsweise aus einem Fluorkunstharz wie beispielsweise PTFE gebildet.
Die Ziffer 8 bezeichnet ein Stützmetall mit einem I-förmigen Querschnitt. Das Stützmetall 8 aus einer kreisförmigen ebenen Platte ist eingesetzt, sodass ein Umfangskantenabschnitt 8a die innere Umfangsfläche des zylindrischen Wandabschnitts 4 des äußeren Kreises 1 berührt. Das Stützmetall 8, ein erstes inneres Gehäuse 9, ein zweites inneres Gehäuse 10, das Dichtelement 7 und ein inneres Element 11 sind in Reihe angeordnet, sodass sie zwischen die inneren Randabschnitte 2 und 3 passen.
Der Gummidichtabschnitt 5, der integral an dem äußeren Gehäuse 1 befestigt ist, ist mit einem zylindrischen Abdeckabschnitt 5a dessen Umfangsfläche (im freien Zustand) wellenförmig ausgebildet ist, um die Innenumfangsfläche des Gehäuses 22 zum Abdichten elastisch zu kontaktieren, und einem achsorthogonalen Wandabschnitt 5b, der sich in einer Richtung radial nach innen erstreckt und einen den inneren Rand abdeckenden Abschnitt mit einem U-förmigen Querschnitt, um beide Seiten des inneren Randabschnitts 2 in einem oberen Teil abzudecken, und einen Gleitabschnitt 23 an einem inneren Umfangsende aufweist, versehen.
D. h. der Gummidichtabschnitt 5 ist mit dem achsorthogonalen Wandabschnitt 5b in rechtem Winkel zu einer Achse L der Welle 20 (der Wellendichtung) versehen und der Gleitabschnitt 23 mit einem abgerundeten (R-förmigen) Abschnitt ist aus dem inneren Umfangsende des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b aufgebaut.
Das Stützmetall 8 der kreisförmigen ebenen Platte stützt (drückt) den achsorthogonalen Wandabschnitt 5b zur Niedrigdruckseite, d. h. entgegengesetzten Seite Z.
Ferner weist der achsorthogonale Wandabschnitt 5b des Gummidichtabschnitts 5 eine kreisförmige konkave Nut 24 auf einer Rückseite entsprechend (gedrückt gegen das) dem Stützmetall 8 auf. Wie es später beschrieben wird, absorbiert die konkave Nut 24 und/oder schneidet die konkave Nut 24 ein Fließen des komprimierten Gummis des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b in einer Richtung radial nach innen (radiusmäßig nach innen) ab.
Mit anderen Worten weist das äußere Gehäuse 1 den Innenrandabschnitt 2 am inneren Endabschnitt der fluiddichten Seite C auf und der Gleitabschnitt 23 ist auf einer achsorthogonalen Fläche P₀, die den inneren Wandabschnitt 2 enthält, angeordnet.
D. h. der innere Wandabschnitt 2 weist eine (geringe) Stärke auf, wobei mehrere achsorthogonale Flächen P₀ in Positionen in Achsrichtung der (geringen) Stärke vorliegen. Die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung liegt an wenigstens einer der orthogonalen Flächen P₀. Die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung ist definiert als eine Position eines Schwerpunkts D (siehe 3A) des Kontaktdrucks P beim Gleiten auf der Welle 20 unter maximalem Betriebsdruck.
Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, ist es ferner bevorzugt die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung nahe der achsorthogonalen Fläche P₀ vorzusehen und das Wort „nahe" bedeutet eine Abweichung innerhalb fünfmal der Stärke des inneren Randabschnitts 2.
Es ist auch möglich, zu formulieren, dass die Position des Gleitabschnitts 23 in der Achsrichtung innerhalb einer Breitendimension M des äußeren Gehäuses 1 in Achsrichtung angeordnet ist. Die Breitendimension M in Achsrichtung ist definiert als eine Dimension in der die Dimensionsstärke T₁₇ einer Gummideckschicht 17, die den inneren Randabschnitt 2 auf der fluiddichten Seite C abdeckt, enthalten ist (hinzugefügt ist). Genauer ist die Position des Gleitabschnitts 23 innerhalb der Dimensionsstärke des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b des Gummidichtabschnitts 5, der den inneren Randabschnitt 2 bedeckt, vorgesehen. Durch diesen Aufbau gibt es keine Positionen, die den Druck auf der fluiddichten Seite C aufnehmen, welche auf einer Außenseite in radialer Richtung zum Schwerpunkt G der Verteilung des Kontaktdrucks P liegen, wenn der Gleitabschnitt 23 den Druck aufnimmt. Dies ist deutlich sichtbar, wenn 3A mit dem herkömmlichen Beispiel aus 3B verglichen wird.
Ferner zeigt 4 ein darstellendes Beispiel. In 4 wird die Erläuterung gleicher Ziffern, die einen ähnlichen Aufbau wie in 1 darstellen, weggelassen. Ein Unterschied besteht darin, dass auf die konkave Nut 4 in 1 in 4 verzichtet wurde (die funktionellen Unterschiede werden später durch die 5A bis 6B erläutert).
Um den Aufbau des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b des Gummidichtabschnitts 5 in den 1 und 4 zusätzlich zu beschreiben, ist der Gleitabschnitt 23 im freien Zustand (unbefestigten Zustand) ein konvexer Bogen und der konvexe Bogen setzt sich zu einem Kontaktabschnitt mit dem Stützmetall 8 fort. Es ist jedoch ein schnabelförmiger (dreieckiger) vorragender Abschnitt 13 auf der fluiddichten Seite C ausgebildet.
Mit anderen Worten ist nahezu die gesamte Endfläche 14 des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b auf der Seite der abgedichteten Fluidkammer 21 flach (aus einer flachen Fläche), wobei die Endfläche 14 den vorragenden Abschnitt 13 aufweist, der als schnabelförmiger (dreieckiger) Vorsprung ausgebildet ist.
Verschleißt der Gleitabschnitt 23 durch Gleiten auf der Welle 20, wird Gummi (erneut) von dem vorspringenden Abschnitt 13 durch Fluiddruck zur Verfügung gestellt. D. h. Gummi wird erneut durch den vorragenden Abschnitt 13 beim Verschleiß zugeführt, um den Gleitzustand des Gleitabschnitts 23 auf der Welle 20 zu halten und die Dichtfähigkeit aufrecht zu erhalten.
Die 2A bis 3B zeigen einen Hauptabschnitt der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist und des herkömmlichen Beispiels das in 16 dargestellt ist, nebeneinander. Die 2A und 2B sind zum Vergleich im freien Zustand und die 3A und 3B zum Vergleich im Druck aufnehmenden (Betriebs) zustand in dem der Fluiddruck anliegt.
Wie es durch die 2A bis 3B deutlich dargestellt ist, verzichtet die vorliegende Erfindung vollständig auf den zylindrischen Fortsatz 33c (parallel zur Achse L) und den Zylinderabschnitt (zylindrischen Stützabschnitt) wenn das Hochdrucksgas wie beispielsweise CO₂ anliegt (im Druck aufnehmenden Zustand) wobei der Druck nicht direkt an dem Gleitabschnitt 23 anliegt (auf diesen Einfluss hat). Daher ist, obwohl ein hoher spezifischer Druck bei der herkömmlichen Dichtung erzeugt ist, wie es in dem Diagramm der Kontaktdruckverteilung in 3B dargestellt ist, der spezifische Druck bei der vorliegenden Erfindung reduziert und die Druckverteilung gemäßigt, wie es das Diagramm 15 der Kontaktdruckverteilung in 5A darstellt. In den 3A und 3B zeigen Zweipunktstrichlinien den freien Zustand und durchgezogene Linien zeigen den Druck aufnehmenden Zustand in dem ein Fluiddruck von 6 MPa anliegt.
Beim Durchführen einer Analyse des Kontaktdruckes mit FIM erreichte bei einem Fluiddruck an 6 MPa der maximale Kontaktdruck ungefähr 11 MPa bei dem herkömmlichen Beispiel in 3B, betrug 8 MPa, d. h. reduziert um ungefähr 3 MPa bei der vorliegenden Erfindung aus 3A. Ferner und obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, hat eine Analyse der inneren Spannungsverteilung des Gummis durch FIM hervorgebracht, dass der absolute Wert des hochbeanspruchten Bereichs, der sich um die konkave Nut 24 konzentriert, nahe des Gleitabschnitts 23 kleiner ist und innerhalb eines größeren Bereichs verteilt ist. (Auf der anderen Seite konzentriert sich der Bereich hoher Beanspruchung bei dem herkömmlichen Beispiel aus 3B im Gleitabschnitt S₀.)
Der Betrieb (Wirkungsweise) der Dichtung, die die vorliegende Erfindung betrifft, ist vollständig anders von dem des herkömmlichen Beispiels (aus 3B), und zwar in dem Punkt, dass der Kontaktdruck durch einen selbstdichtenden Effekt ähnlicher herkömmlicher O-Ringe erzielt wird. D. h. bei dem herkömmlichen Beispiel liegt der Fluiddruck in einer Richtung radial nach innen direkt an dem Lippenendabschnitt 33a der sich (in großem Maße) zur fluiddichten Seite C erstreckt an und die Druckkraft durch das Fließen des Gummis in Richtung des Pfeils F kommt hinzu, um den Kontaktdruck P des Gleitabschnitts So zu erhöhen. Bei der Wellendichtung, die die vorliegende Erfindung betrifft, liegt der Fluiddruck zuerst an der Endfläche 14 des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b als Druckkraft auf das Stützmetall 8 auf der Rückseite an, weil die Wirkrichtung parallel zur Achse L ist, wodurch der Gummi komprimiert, verformt und in einer Richtung radial nach innen bewegt wird, um den Gleitabschnitt 23 indirekt zu beaufschlagen, um eine dichte Kraft (Dichtfähigkeit) zu erzeugen. Die Wirkungsweise (der Betrieb) entspricht dem selbstdichtenden Effekt von O-Ringen. Daher wird das Vorliegen übermäßig starker Druckkräfte verhindert, der spezifische Druck relativ klein gestaltet, wie es durch den schwachen Berg des Diagramms 15 der Kontaktdruckverteilung in 3A dargestellt ist und dadurch wird die bevorzugte Verbesserung der Haltbarkeit ermöglicht.
Ferner absorbiert die konkave Nut 24 in den 1, 2A und 3A Gummi, der sich in einer Richtung radial nach innen bewegt (die konkave Nut 24, die mit der Zweipunktstrichlinie dargestellt ist verschwindet, wie es mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist) und/oder schneidet die Bewegung des Gummis in eine Richtung radial nach innen ab, um den Einfluss der Erhöhung des Kontaktdruckes auf den Gleitabschnitt 23 zu reduzieren.
Die Wirkungsweise der konkaven Nut ist durch die 5A bis 6B klar dargestellt. Die 5A und 6A entsprechen dem Fall mit der konkaven Nut 24 (entsprechend 1), die 5A und 5B entsprechen dem Fall der konkaven Nut 24 (entsprechend 4) und der Kontaktdruck wurde durch FEM- Analyse analysiert, um die Diagramme 15 der Kontaktdruckverteilung vorzusehen. Der Fluiddruck ist in den 5A und 5B 0 und in den 6A und 6B 6 MPa. In den 5A und 5B ist, wenn das Übermaß 0,6 mm beträgt, der maximale Kontaktdruck P größer als 3 MPa ohne die konkave Nut 24 in 5B und ungefähr 2 MPa mit der konkaven Nut 24 in 5A, d. h. reduziert um ungefähr 1 MPa. Wenn der Fluiddruck von 6 MPa anliegt (druckbelasteter Zustand) beträgt der maximale Kontaktdruck P in 6B 9,6 MPa und 8,5 MPa in 6A, d. h. um 1 MPa weniger.
Als nächstes ist 7 ein Graph, der die Beziehung zwischen „dem Fluiddruck und dem maximalen Kontaktdruck" darstellt, in dem der Fluiddruck (anliegender Druck) auf der Abszisse und der maximale Kontaktdruck, d. h. der maximale Wert des Kontaktdrucks auf die Welle auf der Ordinate aufgetragen ist. Das herkömmliche Beispiel ist mit Kreisen dargestellt und die vorliegende Erfindung ist mit Dreiecken dargestellt, wobei beide durch FEM-Analyse analysiert wurden und tatsächlich gemessene Werte eines O-Rings sind mit Rauten dargestellt.
Wie es in 7 dargestellt ist, wird eine ausreichende Dichtfähigkeit (Dichte) durch den O-Ring bei maximalem Kontaktdruck von 8 MPa erzielt, wenn der Fluiddruck 6 MPa beträgt und das Produkt der vorliegenden Erfindung (Dreiecke) zeigt Eigenschaften ähnlich zu dem des O-Rings mit einer ausreichenden Dichtfähigkeit und Haltbarkeit. Im Gegensatz dazu wird der maximale Kontaktdruck bei dem herkömmlichen Beispiel (Kreise) mit 11 MPa übermäßig hoch, wenn der Fluiddruck 6 MPa beträgt, was zu Problemen wie beispielsweise einem frühen Verschleiß führen kann.
Bei der vorliegenden Erfindung und nicht beschränkt auf die obige Ausführungsform kann ein Gummilippenabschnitt auf der Niedrigdruckseite unabhängig von dem Gummidichtabschnitt 5 vorgesehen sein, die Anzahl der Dichtelemente 7 kann 2 oder mehr betragen, das Dichtelement 7 kann weggelassen werden und der Aufbau des Stützmetalls 8, die Anzahl und die Konfiguration der inneren Gehäuse 9 und 10 und des inneren Elements 11 können geändert werden.
Die 8A und 8B zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 8A zeigt einen Längsschnitt eines Hauptabschnitts und die 8B ist eine vereinfachte erläuternde Ansicht des Aufbaus in dem der Hauptabschnitt in Richtung der Achse L betrachtet wird. Diese Wellendichtung ist z. B. zum Abdichten von Fluid wie beispielsweise einem Hochdruckkühlmedium auf der Seite der abgedichteten Fluidkammer 21. Ein Halbschnitt der Wellendichtung ist in 8A dargestellt, wobei durchgezogene Linien einen freien Zustand, d. h. einen unbefestigten Zustand zeigen und die Welle 20 und das Gehäuse (Aufnahme) 22 mit Zweipunktstrichlinien dargestellt sind. Teile der Dichtung sind im angebrachten Zustand elastisch verformt indem die Dichtung zwischen der Welle 20 und dem Gehäuse 22 angeordnet ist.
Bei den 8A und 8B wird die Beschreibung von Elementen, die die gleichen Bezugszeichen wie in 1 haben und ähnlich aufgebaut sind, wie in 1, weggelassen wobei der achsorthogonale Wandabschnitt 5b des Gummidichtabschnitts 5 eine ringförmige konkave Nut 24 auf einer Rückseite entsprechend (gedrückt gegen das) dem Stützemetall 8 in 8A aufweist. 8B ist eine Rückansicht, die ein Beispiel der ringförmigen konkaven Nut 24 (gesehen in der Richtung der Achse L) zeigt.
Wie es später beschrieben wird, absorbiert die ringförmige konkave Nut 24 und/oder schneidet die ringförmige konkave Nut 24 eine Strömung komprimierten Gummis des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b in einer Richtung radial nach innen (in Radiusrichtung nach innen) ab.
Mit anderen Worten hat das äußere Gehäuse 1 den inneren Randabschnitt 2 am inneren Endabschnitt der fluiddichten Seite C und der Gleitabschnitt 23 ist an einer achsorthogonalen Ebene P₀, die den inneren Wandabschnitt 2 enthält, angeordnet. D. h. der innere Randabschnitt 2 weist eine (geringe) Stärke auf und mehrere achsorthogonale Ebenen P₀ existieren in Positionen in Achsrichtung der (geringen) Stärke. Die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung liegt in wenigstens einer der orthogonalen Ebenen P₀. Die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung ist definiert als eine Position eines Schwerpunkts G (siehe 10A) des Kontaktdrucks T beim Gleiten auf der Welle 20 unter maximalem Betriebsdruck.
Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, ist es auch bevorzugt die Position des Gleitabschnitts 23 in Achsrichtung nahe der achsorthogonalen Ebene P₀ vorzusehen. Das Wort „nahe" bedeutet eine Abweichung von 5 mal der Stärke des inneren Wandabschnitts 2.
Es ist auch möglich, zu formulieren, dass die Position des Gleitabschnitts 23 in der Achsrichtung innerhalb einer Breitendimension M des äußeren Gehäuses 1 in Achsrichtung angeordnet ist. Die Breitendimension M in Achsrichtung ist definiert als eine Dimension in der die Dimensionsstärke T₁₇ einer Gummideckschicht 17, die den inneren Randabschnitt 2 auf der fluiddichten Seite C abdeckt, enthalten ist (hinzugefügt ist). Genauer ist die Position des Gleitabschnitts 23 innerhalb der Dimensionsstärke des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b des Gummidichtabschnitts 5, der den inneren Randabschnitt 2 bedeckt, vorgesehen. Durch diesen Aufbau gibt es keine Positionen, die den Druck auf der fluiddichten Seite C aufnehmen, welche auf einer Außenseite in radialer Richtung zum Schwerpunkt G der Verteilung des Kontaktdrucks P liegen, wenn der Gleitabschnitt 23 den Druck aufnimmt. Dies ist deutlich sichtbar, wenn 10A mit dem herkömmlichen Beispiel aus 10B verglichen wird.
Als nächstes wird eine bemerkenswerte Eigenschaft der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den 8A bis 10B ist die ringförmige konkave Nut 24 derart vorgesehen, dass sie eine Tiefendimension aufweist, die sich in Umfangsrichtung ändert, um den Kontaktdruck P des Gleitabschnitts 23 auf die Welle 20 in Umfangsrichtung ungleichmäßig (ungleichförmig) zu gestalten. In 8A zeigt eine durchgezogene Linie einen Abstand D₁ mit einer niedrigen (geringen) Tiefendimension und die gestrichelte Linie zeigt einen Abschnitt D₂ mit einer tiefen (großen) Tiefendimension. In dem Beispiel von 8B sind die Abschnitte D₁ der niedrigen Tiefendimension deren zentraler Winkel α ungefähr 60° beträgt und die Abschnitte D₂ der tiefen Tiefendimension, deren zentraler Winkel β ungefähr 60° entspricht, umlaufend angeordnet. Es ist möglich, α > β oder umgekehrt α < β festzulegen. Der Kontaktdruck P ist in den Abschnitten D₂ der tiefen Tiefendimension, wie in 10B klein, wodurch das Schmieröl in dem Fluid leicht eintreten kann und über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts 23 verteilt werden kann, um den Verschleiß des Gummis zu beschränken.
Um den Aufbau des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b des Gummidichtabschnitts 5 in den 8A bis 9B zusätzlich zu beschreiben, ist der Gleitabschnitt 23 im freien Zustand (unbefestigten Zustand) ein konvexer Bogen und der konvexe Bogen setzt sich in einem Kontaktabschnitt mit dem Stützmetall 8 fort. Es ist jedoch ein schnabelförmiger (dreieckiger) vorragender Abschnitt 13 auf der fluiddichten Seite C ausgebildet.
Mit anderen Worten ist nahezu die gesamte Endfläche 14 des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b auf der Seite der abgedichteten Fluidkammer 21 flach (aus einer flachen Fläche), wobei die Endfläche 14 den vorragenden Abschnitt 13 aufweist, der als schnabelförmiger (dreieckiger) Vorsprung ausgebildet ist.
Verschleißt der Gleitabschnitt 23 durch Gleiten auf der Welle 20, wird Gummi (erneut) von dem vorspringenden Abschnitt 13 durch Fluiddruck zur Verfügung gestellt. D. h. Gummi wird erneut durch den vorragenden Abschnitt 13 beim Verschleiß zugeführt, um den Gleitzustand des Gleitabschnitts 23 auf der Welle 20 zu halten und die Dichtfähigkeit aufrecht zu erhalten.
Die 9A bis 10C zeigen einen Hauptabschnitt der Ausführungsform, die in den 8A and 8B dargestellt ist und des herkömmlichen Beispiels nebeneinander. Die 9A bis 9C sind zum Vergleich im freien Zustand und die 10A bis 10C zum Vergleich im Druck aufnehmenden (Betriebs) zustand in dem der Fluiddruck anliegt. Ferner zeigen die 9A und 10A einen Abschnitt D₁ mit niedriger Tiefendimension. Die 9B und 10B zeigen einen Querschnitt des Abschnitts D₂ mit tiefer Tiefendimension und die 9C und 10C zeigen das herkömmliche Beispiel.
Wie es durch die 9A bis 10C deutlich dargestellt ist, verzichtet die in 8A dargestellte Ausführungsform der vorliegende Erfindung vollständig auf den zylindrischen Fortsatz 33c (parallel zur Achse L) und den Zylinderabschnitt (zylindrischen Stützabschnitt) wenn das Hochdrucksgas wie beispielsweise CO₂ anliegt (im Druck aufnehmenden Zustand) wobei der Druck nicht direkt an dem Gleitabschnitt 23 anliegt (auf diesen Einfluss hat). Daher ist, obwohl ein hoher spezifischer Druck bei der herkömmlichen Dichtung erzeugt ist, wie es in dem Diagramm der Kontaktdruckverteilung in 10C dargestellt ist, der spezifische Druck bei Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reduziert und die Druckverteilung gemäßigt, wie es das Diagramm 15 der Kontaktdruckverteilung in den 10A und 10B darstellt. In den 10A und 10B zeigen Zweipunktstrichlinien den freien Zustand und durchgezogene Linien zeigen den Druck aufnehmenden Zustand in dem ein Fluiddruck von 6 MPa anliegt.
Beim Durchführen einer Analyse des Kontaktdruckes mit FIM erreichte bei einem Fluiddruck von 6 MPa der maximale Kontaktdruck ungefähr 11 MPa bei dem herkömmlichen Beispiel in 10C, betrug 8 MPa, d. h. reduziert um ungefähr 3 MPa bei der vorliegenden Erfindung aus 10A. Ferner und obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, hat eine Analyse der inneren Spannungsverteilung des Gummis durch FIM hervorgebracht, dass der absolute Wert des hochbeanspruchten Bereichs, der sich um die konkave Nut 24 konzentriert, nahe des Gleitabschnitts 23 kleiner ist und innerhalb eines größeren Bereichs verteilt ist. (Auf der anderen Seite konzentriert sich der Bereich hoher Beanspruchung bei dem herkömmlichen Beispiel aus 10C im Gleitabschnitt S₀.)
Der Betrieb (Wirkungsweise) der Dichtung, die die in den 8A, 9A, 9B, 10A und 10B dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (und später beschriebene in den 12A bis 14B dargestellte Ausführungsformen) betrifft, ist vollständig anders von dem des herkömmlichen Beispiels (aus 10C), und zwar in dem Punkt, dass der Kontaktdruck durch einen selbstdichtenden Effekt ähnlicher herkömmlicher O-Ringe erzielt wird. D. h. bei dem herkömmlichen Beispiel liegt der Fluiddruck in einer Richtung radial nach innen direkt an dem Lippenendabschnitt 33a der sich (in großem Maße) zur fluiddichten Seite C erstreckt an und die Druckkraft durch das Fließen des Gummis in Richtung des Pfeils F kommt hinzu, um den Kontaktdruck P des Gleitabschnitts S₀ zu erhöhen. Bei der Wellendichtung, die die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft, liegt der Fluiddruck zuerst an der Endfläche 14 des achsorthogonalen Wandabschnitts 5b als Druckkraft auf das Stützmetall 8 auf der Rückseite an, weil die Wirkrichtung parallel zur Achse L ist, wodurch der Gummi komprimiert, verformt und in einer Richtung radial nach innen bewegt wird, um den Gleitabschnitt 23 indirekt zu beaufschlagen, um eine dichte Kraft (Dichtfähigkeit) zu erzeugen. Die Wirkungsweise (der Betrieb) entspricht dem selbstdichtenden Effekt von O-Ringen. Daher wird das Vorliegen übermäßig starker Druckkräfte verhindert, der spezifische Druck relativ klein gestaltet, wie es durch den schwachen Berg des Diagramms 15 der Kontaktdruckverteilung in den 10A und 10B dargestellt ist und dadurch wird die bevorzugte Verbesserung der Haltbarkeit ermöglicht.
Ferner absorbiert die konkave Nut 24 Gummi, der sich in einer Richtung radial nach innen bewegt (die konkave Nut 24, die mit der Zweipunktstrichlinie dargestellt ist verschwindet, wie es mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist) und/oder schneidet die Bewegung des Gummis in eine Richtung radial nach innen ab, um den Einfluss der Erhöhung des Kontaktdruckes auf den Gleitabschnitt 23 zu reduzieren.
Die Wirkungsweise der konkaven Nut ist durch die 11A und 11B deutlich dargestellt. 11A entspricht dem Fall mit der konkaven Nut 24 (entsprechend 8A), 11B entspricht dem Fall ohne konkave Nut 24 und der Kontaktdruck wurde durch FEM-Analyse analysiert, um die Diagramme 15 der Kontaktdruckverteilung vorzusehen. Der Fluiddruck ist in den 11A und 11B 6 MPa. Beträgt das Übermaß 0,6 mm und ist der Fluiddruck 0, ist der maximale Kontaktdruck P größer als 3 MPa ohne die konkave Nut 24 und ungefähr 2 MPa mit der konkaven Nut 24, d. h. reduziert um ungefähr 1 MPa. Ferner beträgt der maximale Kontaktdruck P, wenn der Fluiddruck von 6 MPa anliegt (druckbelasteter Zustand) 9,6 mPa in 11B und 8,5 MPa in 11A, d. h. ungefähr 1 MPa weniger.
Als nächstes zeigen 12A und 12B eine andere Ausführungsform. 12A ist ein Längsschnitt eines Hauptabschnitts, 12B ist eine (Rück)ansicht der ringförmigen konkaven Nut 24 gesehen in einer Richtung parallel zur Achse L und Positionen in Radialrichtung der konkaven Nut 24 entlang des Umlaufs für vorbestimmte Zentralwinkel α und β sind, geändert.
D. h. obwohl die Elemente mit gleichen Zeichen ähnlich aufgebaut sind, wie in 8A, sind die folgenden Punkte unterschiedlich. Eine durchgezogene Linie zeigt einen bogenförmigen Abschnitt D₃ an dem die Position der konkaven Nut 24 in radialer Richtung nahe der Achse L liegt, eine gestrichelte Linie zeigt einen bogenförmigen Abschnitt D₄ in dem die Position der konkaven Nut 24 in Radialrichtung von der Achse L entfernt ist und die bogenförmigen Abschnitte D₃ und D₄ sind umlaufend mit zentralen Winkeln α und β von ungefähr 60° z. B. angeordnet. Mit anderen Worten weist der bogenförmige Abschnitt D₃ des Zentralwinkels α einen kleinen Radius von der Achse auf und der bogenförmige Abschnitt D₄ des Zentralwinkels β, gezeigt durch die Schraffur in 12B weist einen großen Radius von der Achse auf. Die beiden bogenförmigen Abschnitte D₃ und D₄ sind durch gestufte Abschnitte verbunden, um die konkave Nut 24 insgesamt ringförmig zu gestalten. Es ist möglich, die Anzahl der jeweiligen bogenförmigen Abschnitte D₂ und D₄ mit vier oder mehr α > β oder α < β vorzusehen. Der Kontaktdruck P ist in dem Bogenabschnitt D₃ mit kleiner Radiusdimension von der Achse klein, wodurch Schmieröl leicht eintreten und sich über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts 23 verteilen kann, um den Verschleiß des Gummis zu beschränken.
Wie es oben beschrieben wurde, ändert die ringförmige konkave Nut 24 bei der Ausführungsform der 12A und 12B ihre Position in radialer Richtung entlang des Umfangs um den Kontaktdruck P des Gleitabschnitts 23 auf der Fläche der Welle 20 in Umfangsrichtung ungleichmäßig (ungleichförmig) zu gestalten. Das Schmieröl wird in Positionen mit niedrigem Kontaktdruck (Positionen entsprechend dem bogenförmigen Abschnitt D₃) eintreten und durch die Rotation der Welle 20 sich über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts 23 verteilen und Reibungswärme wird beschränkt, sowie der frühe Verschleiß verhindert, wodurch die Standszeit verbessert wird.
Als nächstes zeigen die 13A und 13B entsprechend der oben erwähnten 8B und 12B entsprechend eine Ausführungsform. In 13A ist die ringförmige konkave Nut 24 gesehen in einer Richtung parallel zur Achse L in einer polygonalen Konfiguration wie beispielsweise einem Sechseck ausgestaltet (die Anzahl der Ecken kann frei erhöht oder reduziert werden), um die Position in Radialrichtung der konkaven Nut 24, d. h. die Abstände von der Achse zu Punkten der konkaven Nut 24 in Umfangsrichtung zu ändern. Und in 13B weist die ringförmige konkave Nut 24 gesehen in einer Richtung parallel zur Achse L und basierend auf dem Grundkreis einen konkav-konvexen Aufbau wie beispielsweise eine Blume oder ein abgerundetes Zahnrad auf, um die Positionen in Radialrichtung der konkaven Nut 24 gleichmäßig, d. h. die Abstände von der Achse zu Punkten der konkaven Nut 24 in Umfangsrichtung zu ändern.
Wie es oben beschrieben wurde, weist bei der Ausführungsform der 13A und 13B die ringförmige konkave Nut 24 eine Konfiguration auf, die ihre Position in Radialrichtung entlang des Umfangs ändert und den Kontaktdruck P des Gleitelements 23 auf der Fläche der Welle 20 ungleichmäßig (ungleichförmig) in Umfangsrichtung gestaltet. Das Schmieröl wird in Positionen mit niedrigem Kontaktdruck eintreten (Positionen in der Mitte von Seiten in 13A oder Positionen nahe der konkaven Abschnitte in 13B) und sich über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts (mit der Rotation der Welle) verteilen und ein früher Verschleiß wird verhindert, wodurch die Standzeit verbessert wird. Die Anzahl der Seiten des Mehrecks in 13A und die Anzahl der konkaven und konvexen Teile können frei erhöht und vermindert werden.
Als nächstes zeigen die 14A und 14B entsprechend der oben erwähnten 8A und 8B eine weitere Ausführungsform, d. h. obwohl die Elemente, die in 14A die gleichen Zeichen tragen und ähnlich wie in 8A aufgebaut sind, sind die folgenden Punkte unterschiedlich. Eine durchgezogene Linie zeigt einen bogenförmigen Abschnitt D₅ mit einer geringen Breitendimension der konkaven Nut 24 und gestrichelte Linien zeigen einen Bogenabschnitt D₆ mit einer großen Breitendimension und die bogenförmigen Abschnitte D₅ und D₆ sind umlaufend mit den zentralen Winkeln α und β von ungefähr 60° z. B. angeordnet. Es ist möglich, die Anzahl der jeweiligen bogenförmigen Abschnitte D₅ und D₆ auf vier oder mehr α > β oder α < β zu gestalten. In 14B sind die bogenförmigen Abschnitte D₆ mit großer Breitendimension durch die Schraffur unterschieden.
Wie es oben beschrieben wurde, ist bei der Ausführungsform der 14A und 14B die Breitendimension der ringförmigen konkaven Nut 24 ungleichmäßig (ungleichförmig) erhöht und vermindert (entlang des Umfangs), um den Kontaktdruck P des Gleitabschnitts 23 auf der Fläche der Welle 20 in Umfangsrichtung zu gestalten. Das Schmieröl wird in Positionen mit niedrigem Kontaktdruck (Positionen der bogenförmigen Abschnitte D₆ mit großer Breitendimension) eintreten und über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts (durch Rotation der Welle) verteilt und ein früher Verschleiß wird verhindert, wodurch die Standzeit verbessert wird.
Es ist ferner bevorzugt, einen Aufbau vorzusehen, bei dem die oben erwähnten Ausführungsformen (in den 8A, 8B und 12A bis 14B) kombiniert sind. Z. B. ist es bevorzugt, die Tiefe und die Position in radialer Richtung der konkaven Nut 24 zusammen entlang des Umfangs zu ändern, die Tiefe und die Breitendimension der konkaven Nut 24 entlang des Umfangs zu ändern oder die Breitendimension und die Position in Radialrichtung der konkaven Nut 24 zusammen entlang des Umfangs zu verändern (in den Figuren nicht dargestellt).
Als nächstes liefern die weiteren Ausführungsformen, die in den 15A bis 15D dargestellt sind, weitere Verbesserungen des herkömmlichen Beispiels in den 9C und 10C, um den Kontaktdruck P in Umfangsrichtung ungleichmäßig zu gestalten, wie es oben in Bezug auf die 8A, 8B und 12A bis 14B beschrieben wurde.
Bei der dargestellten Ausführungsform in einem Längsschnitt eines Hauptabschnitts aus 15A und einem Querschnitt eines Hauptabschnitts in 15B im Wesentlichen ähnlich den in 9C und 10C ist ein Gummidichtabschnitt 26 mit einem Gleitabschnitt So der die Fläche der Welle 20 mit einem Endabschnitt 33a einer Lippe 33 kontaktiert vorgesehen, ein Außengehäuse 34 weist ein Paar innerer Ränder 36 und 37 auf und der Gummidichtabschnitt 26 ist integral mit dem äußeren Gehäuse 34 durch Löten oder Kleben verbunden.
Ein die Rückseite stützendes Metall 28, das den Gummidichtabschnitt 26 auf der Seite einer Rückseite stützt, ist im Querschnitt L-förmig und weist einen zylindrischen Stützabschnitt 28a auf, der die Lippe 33 des Gummidichtabschnitts 26 von einer Seite der inneren Umfangsfläche her stützt und es weist einen orthogonalen Wandabschnitt 28b im rechten Winkel zu einer Achse L auf. Ferner ist ein Querschnittsaufbau des zylindrischen Stützabschnitts 28a zu einem (imaginären Grund)-Kreis in Radialrichtung ungleichmäßig gestaltet. D. h. die Abschnittskonfiguration des zylindrischen Stützabschnitt 28a ist, wie in 15B polygonal gestaltet, um den Kontaktdruck P (auf die Fläche der Welle 20) des Gleitabschnitts So des Lippenendabschnitts 33a entlang des Umfangs ungleichmäßig zu gestalten. Die 15C und 15D zeigen eine andere Ausführungsform entsprechend der in 15B. Der zylindrische Stützabschnitt 28a ist als ein Ring mit konkav-konvexen Wellen in 15C ausgebildet und als ein Ring mit konkav-konvexen Stufen in 15D ausgestaltet. In jedem Fall ist die Dichtung derart ausgestaltet, dass sie den Kontaktdruck P des Lippenendabschnitts 33a auf die Fläche der Welle 20 entlang des Umfangs ungleichmäßig (ungleichförmig) gestaltet.
Der Kontaktdruck P des Gleitabschnitts So ist an Ecken in 15B, an konvexen Abschnitten in 15C und in konvexen Bogenabschnitten in 15D klein gestaltet, um das Eintreten (Einführen) des Schmieröls in den Gleitabschnitt So zu erleichtern, um das Schmieröl über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts S₀ mit der Rotation der Welle 20 zu verteilen und einen frühen Verschleiß zu verhindern, sowie die Standzeit zu verbessern. Die Beschreibung der Bezugszeichen 7, 9, 10, 11 etc. in den 15A bis 15C wird weggelassen, da sie ähnlich der in den 8A und 8B ist.
Obwohl es möglich ist, die ringförmige konkave Nut 24 der oben beschriebenen Ausführungsformen in einem Kreis mit gleichförmiger Tiefe und gleichförmiger Breitendimension zu gestalten oder das die Rückseite stützende Metall in einem Kreis auszubilden und den Gleitabschnitt 23 oder So selbst in kreisförmiger Form mit einer konkav-konvexen Wellung (keinem Kreis) zu gestalten, um den Kontaktdruck P auf der Fläche der Welle 20 in Umfangsrichtung ungleichmäßig (ungleichförmig) zu gestalten, wenn die Welle eingesetzt wird, werden im Niedrigdruckzustand des abgedichteten Fluids oder im drucklosen Zustand oft Dichtheitsprobleme erzeugt.
Bei der vorliegenden Erfindung, die nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, kann z. B. der Gummilippenabschnitt auf der Niedrigdruckseite unabhängig von dem Gummidichtabschnitt 5 angeordnet sein, die Anzahl der Dichtelemente 7 kann 2 oder mehr betragen, das Dichtelement 7 kann weggelassen werden und die Konfiguration des Stützmetalls 8, die Anzahl und die Konfigurationen der inneren Gehäuse 9 und 10 und des inneren Elements 11 können geändert werden.
Durch den Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsformen in den 8A, 8B (9A, 9B, 10A, 10B) und 12A bis 14B wird der Kontaktdruck P daran gehindert, übermäßig hoch zu werden und auf einem geeigneten Wert gehalten, der Schmierzustand mit der Welle 20 gut aufrechterhalten, der Verschleiß beschränkt und eine gute Dichtfähigkeit (Dichtheit) für eine lange Zeitdauer demonstriert, weil die Druckkraft in Richtung radial nach innen durch den Fluiddruck nicht am Gleitabschnitt 23 anliegt. Insbesondere ist die Dichtung geeignet zum Abdichten von Hochdruckgas. Ferner kann die Dimension der Wellendichtung in Achsrichtung reduziert werden, damit sie kompakt ist.
Durch den Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsformen in den 8A, 8B (9A, 9B, 10A, 10B) und 12A bis 14B wird der Kontaktdruck P daran gehindert, übermäßig hoch zu werden und auf einem geeigneten Wert gehalten, der Schmierzustand mit der Welle 20 gut aufrechterhalten, der Verschleiß beschränkt und eine gute Dichtfähigkeit (Dichtheit) für eine lange Zeitdauer demonstriert, weil die Druckkraft in Richtung radial nach innen durch den Fluiddruck nicht am Gleitabschnitt 23 anliegt. Insbesondere ist die Dichtung geeignet zum Abdichten von Hochdruckgas. Ferner kann die Dimension der Wellendichtung in Achsrichtung reduziert werden, damit sie kompakt ist.
Der Kontaktdruck P eines Gleitabschnitts 23 auf die Welle 20 ist selbstverständlich so beschränkt, dass er nicht übermäßig groß wird, weil das Stützmetall 8 den Fluiddruck parallel zur Achse aufnimmt und den Gummi in Radialrichtung bewegt. Ferner kann die Dimension der Wellendichtung in Achsrichtung selbstverständlich reduziert werden, damit sie kompakt ist.
Der Kontaktdruck P des Gleitabschnitts 23 auf die Welle 20 wird einfach auf einem geeigneten Wert gehalten, um eine ausgezeichnete Dichtigkeit (Dichtfähigkeit) über eine lange Zeitdauer (gute Haltbarkeit) zur Verfügung zu stellen.
Insbesondere wird kein Fressen des Verschleiß in den Gleitabschnitt 23 (erzeugt beim herkömmlichen Beispiel) erzeugt, der Verschleiß schreitet gleichmäßig voran und die Dichtigkeit (Dichtfähigkeit) wird für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten, weil ein Bereich mit hoher Spannungskonzentration nahe der konkaven Nut 24 (nicht nahe des Gleitabschnitts 23) vorliegt.
Während ein gewisses Übermaß zur Anpassung an eine Exzentrizität der Welle und des Gehäuses 22 von der Achse L der Welle 20 festgelegt werden muss, kann der Kontaktdruck P mit dem Übermaß für die konkave Nut 24 reduziert werden. Ferner ist die Nachvollziehbarkeit der Exzentrizität ist gut für die Flexibilität durch die konkaven Nut 24.
Der Kontaktdruck P ist in Umfangsrichtung ungleichmäßig gestaltet damit das Schmieröl zwischen den Gleitabschnitt 23 und die Welle 20 in den Abschnitten mit niedrigem Kontaktdruck P eintreten kann, damit sich das Schmieröl über den gesamten Umfang des Gleitabschnitts 23 zusammen mit der Drehung verteilen kann, um die Erzeugung von Reibungswärme und einem frühen Verschleiß zu verhindern und eine lange Lebensdauer der Dichtung wird erzielt. Und es besteht ein Vorteil, dass der Abfall der Luftdichtheit nicht erzeugt wird, wenn der Gleitabschnitt 23 selbst konkav-konvex ausgestaltet ist.
Ferner ist bei den Ausführungsformen der 15A bis 15D selbst wenn die Dichtung bei hohem Druck in Anspruch 2 nicht geeignet ist, der Kontaktdruck P ungleichmäßig in Umfangsrichtung gestaltet, damit das Schmieröl zwischen den Gleitabschnitt 23 und die Welle 20 in Abschnitten mit niedrigem Kontaktdruck P eintreten kann, sich das Schmieröl um den gesamten Umfang des Gleitabschnitts 23 mit der Drehung verteilen kann, um Reibungswärme und einen frühen Verschleiß zu verhindern und eine lange Lebensdauer der Dichtung wird bei beachtlichem Hochdruck erzielt. Und es besteht ein Vorteil, dass der Abfall der Luftdichtheit nicht erzeugt wird, wenn der Gleitabschnitt selbst konkav-konvex ausgebildet ist. Und das Produkt ist leicht umgestaltbar, weil es nur notwendig ist, das herkömmliche, die Rückseite stützende Metall 38 durch das die Rückseite stützende Metall 28 der vorliegenden Erfindung zu ersetzen.

Claims

Wellendichtung versehen mit einem Gummidichtungsabschnitt (5) mit einem Gleitabschnitt (23), der im Gebrauch eine Fläche einer Welle (20) kontaktiert und mit einem Außengehäuse (1), an dem der Gummidichtungsabschnitt (5) integral befestigt ist sowie mit einem Aufbau, bei dem das Außengehäuse (1) einen inneren Randabschnitt (2) an einem inneren Endabschnitt auf einer abgedichteten Fluidseite (C) aufweist, wobei der innere Randabschnitt (2) durch den Gummidichtungsabschnitt (5) bedeckt ist und eine Position des Gleitabschnitts (23) in einer Achsrichtung innerhalb einer breiten Dimension des äußeren Gehäuses (1) umfassend eine Stärkedimension einer Gummidecklage (17) auf der abgedichteten Fluidseite (C), die den inneren Randabschnitt (2) bedeckt, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummidichtabschnitt (5) mit einem achs-orthogonalen Wandabschnitt (5b) versehen ist, der den Gleitabschnitt (23) auf einer inneren Umfangskante aufweist, ein achs-orthogonales Stützmetall (8), dass den achs-orthogonalen Wandabschnitt (5b) von einer Unterdruckseite (Z) stützt, angebracht ist, der achs-orthogonale Wandabschnitt (5b) des Gummidichtabschnitts (5) eine konkave Nut (24) auf einer Rückseite entsprechend dem Stützmetall (8) aufweist und die konkave Nut (24) eine Strömung in einer inneren Radialrichtung des durch den Aufnahmedruck komprimierten Gummis abschneidet bzw. absorbiert.
Wellendichtung nach Anspruch 1, bei der die konkave Ringnut (24) außerhalb des Gleitabschnitts (23) auf dem Gummidichtungsabschnitt (5) ausgebildet ist und wenigstens die Tiefendimension, Breitendimension und/oder Position in Radialrichtung der konkaven Ringnut (24) derart festgelegt ist, dass sie sich in Umfangsrichtung ändert, um so den Kontaktdruck des Gleitabschnitts (23) auf die Welle (20) in Umfangsrichtung ungleichmäßig zu gestalten.
Wellendichtung versehen mit einem Gummidichtungsabschnitt (26) mit einem Gleitabschnitt (S₀), der im Gebrauch eine Fläche einer Welle (20) an einem Endabschnitt (33a) einer Lippe (33) kontaktiert und mit einem Außengehäuse (34), an dem der Gummidichtungsabschnitt (26) integral befestigt ist und mit einem Rückseiten-stützenden Metall (28) mit einem zylindrischen Stützabschnitt (28a), der die Lippe (33) des Gummidichtungsabschnitts (26) von einer Innenumfangsseite stützt, dadurch gekennzeichnet, dass der querschnittliche Aufbau des zylindrischen Stützabschnitts (28a) ungleichmäßig zu einem Kreis in Radialrichtung ausgebildet ist, um den Kontaktdruck des Gleitabschnitts (S₀) des Endabschnitts (33a) der Lippe (33) auf die Fläche der Welle (20) in Umfangsrichtung ungleichmäßig zu gestalten.