DE69934361T2

DE69934361T2 - Radiale dichtung mit metallischer stützhülse

Info

Publication number: DE69934361T2
Application number: DE69934361T
Authority: DE
Inventors: D. Anthony Peoria FRIEND; M. Joseph Metamora VANECKO
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: EP0975906A1; DE69934361D1; EP0975906B1; US6045137A; JP4327264B2; JP2001520738A; WO1999041532A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Radialdichtung zur Abdichtung einer Welle (Stange) und insbesondere auf eine Radialdichtung mit einem ersten und einem zweiten Dichtungsteil und einem Metallträger.
Technischer Hintergrund
Radialdichtungen sind in der Technik wohl bekannt. Diese Dichtungen haben viele unterschiedliche Formen und Bauarten, um zu verschiedenen Anwendungen zu passen. Viele dieser Dichtungen haben eine flexible Lippe, die sich von einem Körperteil erstreckt und erfordern spezielle Federn und/oder Elastomer-Glieder, um die Lippe an die passende Welle oder Dichtung zu halten. Verschiedene von diesen Dichtungskonstruktionen haben Metallträger, die mit der Elastomerdichtung verbunden sind und werden normalerweise verwendet, um ein Glied vorzusehen, welches in eine Senkung oder in andere Arten von Hohlräumen gepresst werden kann. Eines der Probleme welches mit diesen Dichtungen assoziiert ist, die Metallträger haben, ist, dass der Monteur oftmals einen Hammer ohne ein spezielles Dichtungseinbauwerkzeug verwenden wird, um die Dichtung in ihre eingebaute Position zu pressen. Dies kann zur Folge haben, dass der Metallträger aufgrund der Schläge vom Hammer beschädigt wird. Einige dieser Dichtungen haben auch eine zweite Dichtungsfläche, die von der flexiblen Lippe beabstandet ist. Die zweite Dichtungsfläche muss eine sekundäre Dichtung in dem Fall vorsehen, dass es eine gewisse Leckage bei der Lippendichtung gibt. Bekannte Lippendichtungen mit zwei unterschiedlichen Dichtungsflächen (Lippen) sehen entweder zuviel Kontaktkraft auf der Oberfläche der eingebauten Welle (Stange) oder nicht genügend Kraft vor. Zuviel Kontaktkraft auf der Oberfläche der Welle (Stange) hat zur Folge, dass eine leichte Nut oder Ausnehmung darin durch Abnutzung zwischen den Dichtungslippen und der Welle (Stange) erzeugt wird. Wenn die Kontaktkraft zu klein ist, kann natürlich das darin enthaltene Strömungsmittel herauslecken.
Die Schrift GP-PS-1449 220, auf der der Oberbegriff des Anspruches 1 basiert, offenbart ein Verfahren, um eine Wellendichtung vorzusehen, die eine Dichtungslippe zum Eingriff der Welle und eine Zusatzlippe verwendet, um den Entritt von Schmutz von außen zu verhindern. Wegen der Konstruktion der Dichtung ist eine Spannfeder erforderlich, um Druck auf die Dichtungslippe aufzubringen, um eine Abdichtung zwischen der Lippe und der Welle aufrecht zu erhalten. Die Spannfeder erzeugt zusätzliche Probleme wegen Abnutzung und Erosion, wodurch erforderlich ist, dass der Hohlraum hinter der Dichtungslippe mit einem Elastomer-Material gefüllt wird, um den Zusammenbruch der Dichtung wegen inneren Drücken zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Radiallippendichtungsanordnung nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können aus den Unteransprüchen gewonnen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in einem Glied ohne eine Welle oder eine darin eingebaute Stange eingebaut; und
2 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer darin eingebauten Welle oder Stange.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist eine Radiallippendichtungsanordnung 10 veranschaulicht und in einem Gehäuse 11 angeordnet. Die Radiallippendichtungsanordnung 10 hat eine Bezugsachse 12 und weist ein Elastomer-Glied 14 und ein Metalltragglied 16 auf. Das Metalltragglied 18 kann an dem Elastomer-Glied 14 durch irgendwelche herkömmlichen Mittel angebracht sein, wie beispielsweise durch Klebebindung oder Vulkanisation.
Das Elastomer-Glied 14 weist einen Körperteil 18 mit einer im Wesentlichen linearen Umfangsfläche 20 und einer radialen Fläche 22 auf. Die lineare Umfangsfläche 20 ist von der Bezugsachse 12 beabstandet und erstreckt sich im Allgemeinen parallel dazu. Die Radialfläche 22 ist im Allgemeinen senkrecht zur Referenzachse 12. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die radiale Fläche 22 einen gestuften Teil 24, der sich nach außen vom Körperteil 18 erstreckt.
Das Elastomer-Glied 14 weist auch erste und zweite Dichtungsteile 26, 28 auf. Der erste Dichtungsteil 26 weist einen Lippenteil 30 auf. Der Lippenteil 30 erstreckt sich vom Körperteil 18 und definiert eine Ausnehmung 31 zwischen dem Lippenteil 30 und einem Teil der linearen Umfangsfläche 20. Der Lippenteil 30 hat eine radiale Fläche 32, die senkrecht zur Bezugsachse 12 orientiert ist, und eine innere Fläche 34, die daran in einem spitzen Winkel mit Bezug zur radialen Fläche 32 angeordnet ist.
Der zweite Dichtungsteil 28 wird durch eine erste Oberfläche 36 gebildet, die sich von der senkrechten radialen Fläche 22 des Körperteils 18 erstreckt, und von einer zweiten Oberfläche 38, die im Allgemeinen senkrecht zur ersten Oberfläche 36 ist. Die zweite Oberfläche 38 schneidet die innere Fläche 34 (dritte Fläche). Die Lage des Unterteils der Ausnehmung 31 ist im Allgemeinen radial außerhalb des Schnittpunktes der zweiten Oberfläche 38 und der inneren Fläche 34.
Ein spitzer Winkel wird zwischen der senkrechten Stirnseite der radialen Fläche 22 des Körperteils 18 und der ersten Oberfläche 36 gebildet. Es sei bemerkt, dass die im Allgemeinen senkrechte Beziehung zwischen der ersten Fläche 36 und der zweiten Fläche 38 senkrecht oder innerhalb Plus oder Minus 10 Grad abweichend von senkrecht aufweisen würde.
Das Metalltragglied 16 hat einen ersten Schenkelteil 40, der sich entlang der linearen Umfangsfläche 20 erstreckt, und einen zweiten Schenkelteil 42, der sich entlang der senkrecht radialen Oberfläche 22 erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Schenkelteil 42 innerhalb des gestuften Teils der radialen Fläche 22 angeordnet und endet an der Stufe. Das Ende des zweiten Schenkels 42 ist im allgemeinen benachbart zur ersten Oberfläche 36 des zweiten Dichtungsteils 28. Dieser Endpunkt liefert eine Unterstützung für den zweiten Dichtungsteil 28. Dadurch, dass der zweite Schenkel 42 des Metalltraggliedes 16 innerhalb des gestuften Teils 24 angeordnet ist, ist die Außenfläche des zweiten Schenkels 42 im Wesentlichen mit dem äußeren Teil des gestuften Teils 24 ausgerichtet.
Mit Bezug auf 2 sind das Gehäuse 11 und die Radiallippendichtungsanordnung 10 veranschaulicht, wobei eine Welle (Stange) 46 durch die Lippendichtungsanordnung 10 und das Gehäuse 11 angeordnet ist. Es sei bemerkt, dass die Welle 46 eine Gleitpassung in dem Gehäuse 11 haben könnte oder ein leichtes Spiel dazwischen haben könnte, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Auf jeden Fall wird ein Schmiermittel in die Region zwischen dem Gehäuse 11 und der Welle 46 eingeführt oder ist darin enthalten und muss darin abgedichtet sein. Es sei weiter bemerkt, dass die Welle 46 am anderen Ende abgedichtet sein muss, oder zumindest der Hohlraum, der das Schmiermittel enthält muss am gegenüberliegenden Ende geschlossen sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Sobald die Welle 46 in ihrer eingebauten Position angeordnet ist, wird ein Schmiermittel in dem Bereich auf der rechten Seite der Lippendichtungsanordnung 10 eingeleitet, wie in 2 zu sehen. Das Schmiermittel kann auf atmosphärischem Druck eingeleitet werden oder kann unter einem vorbe stimmten Druck eingeleitet werden. Auf jeden Fall wirkt die Lippendichtungsanordnung 10 dahingehend, dass sie das Schmiermittel darin hält.
Aus einer Durchsicht der 2 ist offensichtlich, dass der Lippenteil 30 dazu gezwungen wird, sich nach oben zu biegen, wie in der Zeichnung zu sehen, wenn die Welle 46 eingebaut wird. Wenn der Lippenteil 30 aus seiner Anfangsposition bewegt wird, verändert sich die Orientierung der radialen Oberfläche 32 am Lippenteil auf eine Position, an der die radiale Oberfläche 32 einen spitzen Winkel mit Bezug zu einer Linie senkrecht zur Bezugsachse 12 bildet. Dieser spitze Winkel, folgend auf das Einführen der Welle 46 ist normalerweise innerhalb ungefähr 20 Grad. Diese Beziehung begünstigt eine ausreichende Kraft um einen minimalen Schmierfilm aufrecht zu erhalten, um Abnutzung zu wiederstehen und eine Leckage zu verhindern, jedoch nicht genug Kraft, um einen schweren Schaden oder eine übermäßige starke Nutenbildung auf der Welle 46 zu bewirken, was eine Leckage des Schmiermittels zur Folge hätte.
Auf das Einführen der Welle 46 hin wird der zweite Dichtungsteil 28 dazu gezwungen, sich zu verformen, um die benötigte Abdichtung vorzusehen. Während der Verformung des zweiten Dichtungsteils 28 steigt der Winkel der zweiten Oberfläche 38 relativ zur ersten Oberfläche 36. Der zweite Dichtungsteil 28 hilft nicht nur dabei, das Schmiermittel in dem abgedichteten Teil zu halten sondern wirkt in erster Linie dahingehend, dass er Verunreinigungen aus dem abgedichteten Teil ausschließt. Da der zweite Schenkel 42 des Metalltraggliedes 16 eine Unterstützung oder einen Träger hinter der ersten Oberfläche 36 vorsieht, hat die Verformung des zweiten Dichtungsteils zur Folge, dass sich der Winkel der zweiten Oberfläche 38 verändert. Dies hat zur Folge, dass der Winkel zwischen der ersten Oberfläche 36 und der zweiten Oberfläche 38 steigt, um einen größeren eingeschlossenen Winkel zu bilden als vor dem Einbau der Welle. In den meisten Anordnungen wäre dieser eingeschlossene Winkel ein stumpfer Winkel.
Falls irgendwelches Schmiermittel an dem ersten Dichtungsteil 26 vorbei läuft, wird es vom zweiten Dichtungsteil 28 gestoppt und zurückgehalten.
Aus dem Vorangegangen ist leicht offensichtlich, dass die vorliegende Radiallippendichtungsanordnung 10 eine Dichtungsanordnung vorsieht, die einfach einzubauen ist und einen ersten Dichtungsteil 26 hat, der einen minimalen Schmierfilm zwischen dem Dichtungslippenteil 30 und der Welle 46 aufrecht erhält, um Abnutzung und Leckage Widerstand zu bieten. Zusätzlich sieht der zweite Schenkel 42 des Metalltraggliedes 16 eine Unterstützung hinter zumindest einem Teil des zweiten Dichtungsteils 28 vor.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung können aus einem Studium der Zeichnung, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gewonnen werden.

Claims

Radiallippendichtungsanordnung (10), die eine Bezugsachse (12) definiert und betreibbar ist, um die Außenfläche einer Welle (46) abzudichten, um eine Leckage des Strömungsmittels dazwischen zu verhindern, wobei die Radiallippendichtungsanordnung (10) folgendes aufweist: ein Elastomer-Glied (14) mit einem Körperteil (18) mit einer im wesentlichen linearen Umfangsfläche (20), die im Allgemeinen parallel zur Bezugsachse (12) orientiert ist, mit einer radialen Fläche (22) im wesentlichen senkrecht zur Bezugsachse (12) und mit ersten und zweiten Dichtungsteilen (26,28), die voneinander entlang einer Linie im Allgemeinen parallel zur Bezugsachse (12) der Welle (46) beabstandet sind, wobei der erste Dichtungsteil (26) einen Lippenteil (30) aufweist, der sich vom Körperteil (18) erstreckt und eine Ausnehmung zwischen dem Lippenteil (30) und einem Teil der im wesentlichen linearen Umfangsfläche (20) definiert, wobei der Lippenteil (30) eine radiale Fläche (32) hat, die im Allgemeinen senkrecht zur Bezugsachse (12) ist, wobei der zweite Dichtungsteil (28) durch eine erste Fläche (36) gebildet wird, die sich von der senkrechten radialen Fläche (32) des Körperteils (18) in einem spitzen Winkel erstreckt, und von einer zweiten Fläche (38), die im Allgemeinen senkrecht zur ersten Fläche (36) ist; und ein Metalltragglied (16), welches integral an dem Körperteil (18) angebracht ist und einen ersten Schenkelteil (40) hat, der sich entlang der linearen Umfangsfläche (22) des Körperteils (18) erstreckt, und einen zweiten Schenkelteil (42), der sich entlang der senkrechten radialen Fläche (22) des Körperteils (18) erstreckt und an einer Stelle im Allgemeinen benachbart zu der spitz abgewinkelten ersten Fläche des zweiten Dichtungsteils (28) endet, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkelteil (42) des Metalltraggliedes (16) mit den ersten und zweiten Dichtungsteilen (26, 28) des Elastomer-Gliedes (14) zu sammenwirkt, um einen Dichtungskontakt zwischen den ersten und zweiten Dichtungsteilen (26,28) und der Welle (46) durch Druck herzustellen.
Radiallippendichtungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel der ersten Fläche (36) des zweiten Dichtungsteils (28) kleiner als 45 Grad ist.
Radiallippendichtungsanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine dritte Fläche (34) von der radialen Fläche (22) des Lippenteils (30) in einem spitzen Winkel erstreckt und mit der zweiten Oberfläche (38) des zweiten Dichtungsteils (28) schneidet.
Radiallippendichtungsanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (31), die von dem Lippenteil (30) definiert wird, an einer Stelle im Allgemeinen radial außerhalb vom Schnittpunkt der zweiten und dritten Flächen (38,34) endet.
Radiallippendichtungsanordnung (10) nach Anspruch 4 in Kombination mit einer Welle (46), dadurch gekennzeichnet, dass nach der Montage die radiale Fläche (32) des Lippenteils (30) einen spitzen Winkel mit Bezug zur Bezugsachse (12) bildet.
Radiallippendichtungsanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Montage die zweite Fläche (38) des zweiten Dichtungsteils (28) einen stumpfen Winkel mit dessen erster Fläche (36) bildet.