DE975474C

DE975474C - Einbaufertige Wellendichtung

Info

Publication number: DE975474C
Application number: DEF7843A
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste Flieg
Original assignee: FRANZ JOSEF SEIDER; MARTHA H FRANKEL
Current assignee: FRANZ JOSEF SEIDER; MARTHA H FRANKEL
Priority date: 1951-06-18
Filing date: 1951-12-09
Publication date: 1961-12-07

Description

Einbaufertige Wellendichtung Wellendichtungen sind seit Jahrzehnten bekannt und werden dem Fortschritt entsprechend immer mehr und mehr in mechanischen Konstruktionen verwendet.
Im Prinzip verwendet man eine Leder- oder aus elastischem Kunststoff bestehende Manschette mit konstantem Anpreßdruck der Dichtungslippe auf die Welle, welcher durch eine Ring- oder Lamellenfeder und elastische Eigenvorspannung bewerkstelligt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Radialdichtungsring, bei dem zumindest die Dichtlippe aus wärmeplastischem Werkstoff besteht, wobei nicht wie bei allen bekannten Lösungen eine konstante spezifisch hohe Federspannung (Leder) oder eine konstante hochelastische Vorspannung (Buna) oder konstante hochelastische und Federspannung die Anpressung der Dichtlippe an die Welle bewirkt.
Dichtungsringe mit einer aus wärmeplastischem Werkstoff bestehenden Dichtlippe, nach einer der drei oben angeführten Lösungen gefertigt, haben sich in der Praxis als ungeeignet erwiesen, da es sich bei durchgeführten Dauerversuchen herausstellte, daß die wärmeplastischen Werkstoffe ganz besondere physikalische Eigenschaften besitzen, welche bei Unkenntnis der Bedeutung dieser zu den größten Überraschungen führen. Aus diesen Gründen konnte die Dichtring-Industrie trotz jahrelanger Versuche keinen Dichtungsring mit wärmeplastischer Dichtlippe in den Handel bringen. Dichtungsringe mit aus wärmeplastischem Werkstoff bestehender Dichtlippe können daher nur in Erkenntnis der diesen Werkstoffen eigenen, ganz besonderen Eigenschaften gefertigt werden.
Es wurde vom Erfinder im Laufe seiner besonders langwierigen Versuche die Erkenntnis gewonnen, daß die aus wärmeplastischen Werkstoffen unter Preßdruck geformten Werkstücke die Eigenschaft besitzen, unter Wärmeeinfluß auch nach mechanischer Verformung immer wieder zu ihrer ursprünglichen Form zurückzukehren, so daß man hier von einer Eigenschaft eines wärmebedingten Gedächtnisses sprechen kann.
Der Begriff »wärmebedingtes Gedächtnis« ist eine allen wärmeplastischen Werkstoffen anhaftende Eigenschaft.
Hauptsächlich besteht sie in der Tatsache, daß diese Werkstoffe, wenn sie während einer gewissen Zeit und bei einer gewissen Temperatur verformt wurden, anscheinend ihre Elastizität und ihre ursprüngliche Form verlieren, aber diese sofort wieder zurückgewinnen, wenn ihre Temperatur um einige Zentigrade erhöht wurde.
Da nun bei dem heutigen Stand der Technik bei allen bisher bekannten Radialdichtringen der Dichtlippeninnendurchmesser immer kleiner gehalten ist als der Außendurchmesser der Welle, um die gewisse Vorspannung zu erreichen, muß man bei Verwendung von wärmeplastischen Werkstoffen für die Dichtlippe mit einer mechanischen Verformung rechnen.
Wenn nun auch bei der Erfindung, was den Innendurchmesser der Dichtlippe betrifft, aus gleicher Erkenntnis gehandelt wird, so kommt dieser Maßnahm«, da ein wärmeplastischer Werkstoff nicht elastisch ist, eine ganz besondere Bedeutung in Hinsicht auf das »wärmebedingte Gedächtnis« zu.
Diese ganz unerwartete, besondere physikalische Eigenschaft der wärmeplastischen Werkstoffe und deren Erkenntnis für Bau und Fertigung von Dichtungsringen ist ein bedeutender Überschuß dem bekannten Stande der Technik gegenüber, da sie erst die Verwendung von wärmeplastischen Werkstoffen ermöglichte.
Alle nicht nach dieser Erkenntnis gefertigten Dichtungsringe aus wärmeplastischen Werkstoffen können nicht einwandfrei arbeiten.
Ein aus wärmeplastischem Kunststoff hergestellter Dichtungsring arbeitet daher ganz anders als ein aus elastischem Kunststoff gefertigter; bei letzterem muß die Dichtlippe unter konstanter, spezifisch hoher Federwirkung und elastischer Eigenspannung an die Welle gedrückt werden. Es entsteht daher im Betrieb durch den großen Druck Reibung und daher Wärmeentwicklung, welche das Verkohlen, sogar das Verbrennen des Dichtungsringes zur Folge haben kann und vor allem die ganz große Gefahr des Anfressens der Welle in sich birgt.
Bei einem nach der Erfindung gebauten Ring fällt die hohe Federspannung weg und genügt die physikalische Eigenschaft des »wärmebedingten Gedächtnisses«, die Dichtlippe satt an der Welle anliegen zu lassen, ohne daß durch zu großen Anpreßdruck zusätzlich Reibung und hiermit Wärme erzeugt wird. Bei einem erfindungsgemäß diesen Vorteil weitgehendst ausnutzenden Dichtungsring ist die Dichtlippe aus wärmeplastischem Werkstoff desselben so bemessen, daß der Innendurchmesser in der Ruhestellung ohne Heranziehung irgendeiner Federkraft wesentlich kleiner ist als der Wellendurchmesser und hiermit die Abdichtung im kalten Zustand der Welle gewährleistet wird. Auf diese Weise läßt sich ein federloser Dichtungsring erzielen.
Unter Berücksichtigung der allen wärmeplastischen Werkstoffen eigenen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten kann es vorteilhaft sein, eine leichte ringförmigeRückführfeder vorzusehen, welche die Funktion eines Dehnungsbegrenzers hat und welche die Dichtlippe auf ihren Kaltdurchmesser zurückführt, sonst aber nicht zum Anpressen der Dichtlippe an die erkaltende Welle dient. Sie ist daher viel schwächer und geschmeidiger als die bisher verwendeten Ringfedern, welche einen spezifisch hohen und konstanten Druck erzeugen.
Aus dieser erfinderischen Erkenntnis heraus kann daher auch weniger wärmebeständiger Werkstoff für dieselben Umfangsgeschwindigkeiten verwendet werden, da durch Reibung weniger zusätzliche Wärme erzeugt wird; dies wurde durch vergleichende Versuche bestätigt; bei Dichtringen ohne Federspannung liegen die Betriebstemperaturen um 3o bis 4o °/o niedriger.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einbaufertige Wellendichtung mit radialer Dichtungslippe, dadurch gekennzeichnet, daß die aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Dichtlippe in an sich bekannter Weise in kaltem Zustand einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser der Welle.
2. Wellendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß über der Dichtlippe eine Ringfeder mit derart geringer Federspannung sitzt, daß die Feder lediglich eine Rückführung der Dichtlippe auf ihren Durchmesser in kaltem Zustand bewirkt, sonst aber nicht zum Anpressen der Dichtlippe an die abgekühlte Welle dient.
3. Wellendichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe einen ringförmigen Dehnungsbegrenzer aufweist, der z. B. aus einer Ringfeder besteht und dessen Innendurchmesser an seinem Sitz über der Dichtlippe größer ist als der Außendurchmesser des Sitzes in kaltem Zustand, jedoch kleiner ist als derselbe Außendurchmesser bei normaler Betriebstemperatur. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 834 305. 832 368, 703 031; österreichische Patentschrift Nr. 155 426; französische Zusatzpatentschrift Nr. 66 518; britische Patentschrift Nr. 581 077; USA.-Patentschrift Nr. 2 365 048; DIN-Blatt 6503 und 6504; Kunststofftaschenbuch, Ausg.194i bzw. 1950, S. 121 und 133, Carl Hanser Verlag, München.