WO2023156486A1 - Dichtungsanordnung, insbesondere gleitringdichtung, vorzugsweise für den einsatz in kühlmittelaggregaten - Google Patents

Abstract

Die Dichtungsanordnung, die eine Gleitring- oder eine Lippendichtung sein kann, hat wenigstens ein Dichtelement (2), das durch wenigstens einen Halterungsteil (20) gehalten ist. Er hat eine luft- und/oder mediumsseitige Außenseite. Sie ist mit einer luft- und/oder mediumsdichten, vollständigen oder zumindest partiellen Schutzschicht (45) versehen. Sie verhindert einen frühzeitigen Ausfall der Dichtungsanordnung infolge eines chemischen Angriffes.

Description

KACO GmbH + Co. KG Industriestr. 19 74912 Kirchardt

Dichtungsanordnung, insbesondere Gleitringdichtung, vorzugsweise für den Einsatz in Kühlmittelaggregaten

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere eine Gleitringdichtung, vorzugsweise für den Einsatz in Kühlmittelaggregaten, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Bei Gleitringdichtungen ist der drehfeste Gleitring über einen Ringbalg mit einem Gehäuse verbunden. Der Ringbalg hat einen Balgteil, der axiale Bewegungen des Gleitringes zulässt. Insbesondere bei Verwendung von Gleitringdichtungen in Kühlmittelaggregaten besteht das Problem, dass der Balgteil des Ringbalges durch den Kühlmitteldampf im Zusammenwirken mit der Umgebungsluft oder im Kühlmedium enthaltener Luft angegriffen wird und zu einem frühzeitigen Ausfall der Gleitringdichtung führt. Der Balgteil gewährleistet infolge seiner flexiblen Ausbildung, dass der Gleitring im Einsatz der Gleitringdichtung Axialbewegungen des Gleitringes ermöglicht. Aufgrund seiner geringen Wandstärke wird der Balgteil durch den beschriebenen Angriff von Kühlmitteldampf und Umgebungsluft oder im Kühlmedium enthaltener Luft verhältnismäßig rasch so stark angegriffen, dass die Gleitringdichtung ihre Dichtfunktion nicht mehr erfüllen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Dichtungsanordnung so auszubilden, dass sie ohne konstruktiven Aufwand eine lange Dichtungswirkung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Dichtungsanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist zumindest der Halterungsteil auf seiner dem abzudichtenden Medium und/oder der Luft zugewandten Seite mit einer lüft- und/oder mediumsdichten Schutzschicht versehen. Sie kann den Halterungsteil vollständig, zumindest aber partiell bedecken. Sie verhindert in konstruktiv einfacher Weise, dass der Halterungsteil durch das abzudichtende Medium sowie die Außenluft und/oder im Kühlmedium enthaltener Luft angegriffen wird. Auf diese Weise ist ein chemischer Angriff in Form einer Zersetzung bzw. Degradation des Halterungsteiles und damit ein frühzeitiger Ausfall der Dichtungsanordnung in einfacher und dennoch zuverlässiger Weise vermieden.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist insbesondere für den Einsatz in Kühlmittelaggregaten geeignet, in denen das Kühlmittel abgedichtet werden muss. Die beim Einsatz der Kühlmittelaggregate auftretenden Kühlmitteldämpfe, die in Verbindung mit der Umgebungsluft und/oder im Kühlmittel enthaltener Luft den Halterungsteil angreifen, werden am Zutritt zum Halterungsteil durch die Schutzschicht gehindert. Dadurch können der Kühlmitteldampf und die Umgebungsluft und/oder im Kühlmittel enthaltene Luft nicht in Kombination den Halterungsteil chemisch angreifen.

Wenn im Folgenden bezüglich des Angriffes allgemein von Luft die Rede ist, dann ist hierunter die Umgebungsluft und/oder die im Kühlmittel enthaltene Luft zu verstehen.

Die Schutzschicht ist in vorteilhafter Weise eine Ummantelung des Halterungsteiles. Dann ist der Halterungsteil sicher vor einem Angriff durch das Kühlmedium und die Außenluft geschützt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Dichtelement eine Dichtscheibe, die durch den Halterungsteil gehalten wird. Der Halterungsteil kann hierbei so ausgebildet werden, dass er die Dichtscheibe, insbesondere ihren Dichtteil, in Richtung auf die Dichtstellung belastet. Die Dichtscheibe besteht vorteilhaft aus PTFE, das durch das Kühlmedium in Ver- bindung mit der Außenluft nicht angegriffen wird. Der Halterungsteil besteht in der Regel aus elastomerem Material, das ohne die Schutzschicht durch das abzudichtende Medium in Verbindung mit der Luft in der beschriebenen Weise angegriffen würde. Die Schutzschicht verhindert diesen Angriff und stellt sicher, dass die Dichtscheibe zuverlässig abdichtet.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist das Dichtelement eine Dichtlippe mit einer Dichtkante auf. Der Halterungsteil ist in diesem Falle einstückig mit dem Dichtelement bzw. der Dichtlippe ausgebildet.

Die Schutzschicht verhindert auch in diesem Falle einen frühzeitigen Ausfall des Dichtelementes durch den Angriff von Kühlmedium und Luft.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Dichtungsanordnung als Dichtelement einen Gleitring auf, der unter Axialkraft mit einer Dichtfläche unter Bildung eines Dichtspaltes an einer Dichtfläche eines drehbaren Gegenringes anliegt. Der Gleitring ist mit einem Ringbalg verbunden, der mit einem flexiblen Balgteil versehen ist.

Zumindest der Balgteil ist auf seiner lüft- und/oder mediumsseitigen Außenseite mit der lüft- und/oder mediumsdichten Schutzschicht vollständig oder zumindest partiell versehen. Sie verhindert den Angriff des Balgteiles durch das Kühlmedium in Verbindung mit der Luft. Die Schutzschicht ist hierbei so dünn, dass sie die Flexibilität des Balgteiles nicht behindert.

Ein vorteilhafter Schutz ergibt sich dann, wenn die Schutzschicht eine Ummantelung des gesamten Ringbalges ist. Dann ist auch der kritische Balgteil vollständig durch die Schutzschicht geschützt. Zudem kann die Schutzschicht in Form der Ummantelung einfach am Ringbalg vorgesehen werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Schutzschicht durch eine Schutzfolie oder Schutzscheibe zu bilden. Sie kann in einfacher Weise auf der luft- und/oder mediumsseitigen Außenseite des Ringbalges angebracht wer- den. Abhängig von der Lage der Schutzschicht am Ringbalg kann auf diese Weise der Zutritt des abzudichtenden Mediums und/oder der Luft verhindert werden.

Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass der Ringbalg an die Schutzfolie oder die Schutzscheibe angebunden werden kann, beispielsweise durch einen Anspritzvorgang oder Klebevorgang. Dadurch ergibt sich eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen der Schutzschicht und dem Ringbalg. Die Schutzfolie kann sehr dünn sein, beispielsweise eine Dicke von nur etwa 0,5 mm haben. Dann wird die Flexibilität des Balgteiles des Ringbalges durch die Schutzfolie nicht beeinträchtigt. Zudem kann die Schutzfolie in einfacher Weise aus einer Folienbahn ausgestanzt werden.

Als Schutzfolie wird in vorteilhafter Weise eine PTFE-Folie verwendet. Sie gewährleistet einen zuverlässigen Schutz der kritischen Bereiche des Ringbalges, insbesondere des Balgteils.

Die Schutzfolie kann außer aus PTFE auch aus jedem anderen geeigneten Material bestehen, das den Balgteil vor dem Zutritt des abzudichtenden Mediums und/oder der Luft verhindert.

Der flexible Balgteil verbindet einen radial äußeren Mantel und einen radial inneren ringförmigen Halterungsteil des Ringbalges miteinander. Der Balgteil hat keinen Kontakt mit dem Gleitring, sondern liegt mit Abstand zu ihm, so dass die Flexibilität des Balgteiles bei möglichen Axialbewegungen des Gleitringes durch den Balgteil nicht beeinträchtigt wird.

Der Ringbalg kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform aus Gummi o- der einem gummiartigen Material bestehen.

Wird eine Schutzfolie verwendet, dann ist diese vorteilhaft in der Einbaulage zwischen Bestandteilen der Gleitringdichtung eingeklemmt. Je nach Lage der Schutzfolie auf der Luft- oder der Mediumsseite wird in diesem Falle die Schutzfolie zwischen dem Ringbalg und dem Gleitring bzw. dem Ringbalg und einem Federteller sowie zwischen dem Ringbalg und einem Gehäuse und/oder einer Hülse eingeklemmt. Sie sitzt auf einem radial inneren Bereich des Gehäuses und klemmt mit ihm zusammen den radial inneren Teil des Ringbalges.

Eine Schutzwirkung kann auch dadurch erreicht werden, dass zwischen dem Gleitring und dem Balgteil ein Ringraum vorhanden ist, in dem sich eine den Balgteil mediumsseitig bedeckende Fettfüllung als Schutzschicht befindet. Sie schirmt den Ringraum sowohl gegen den Eintritt von abzudichtendem Medium als auch gegen den Eintritt von Luft ab. Die Fettfüllung füllt den gesamten Ringraum aus, so dass der Balgteil zuverlässig abgedeckt ist.

Der Gegenring ist über eine Manschette auf einer Hülse befestigt, mit der die Gleitringdichtung auf einer abzudichtenden Welle befestigt werden kann. Über die Hülse und die Manschette wird der Gegenring bei drehender Welle drehbar mitgenommen, so dass der Gegenring in bekannter Weise gegenüber dem drehfest angeordneten Gleitring dreht.

Damit auch die Manschette vor dem abzudichtenden Medium und/oder der Luft geschützt ist, ist die Manschette zumindest an ihrer lüft- und mediumsseitigen Außenseite mit einer lüft- und mediumsundurchlässigen Beschichtung versehen.

Ein besonders wirksamer Schutz ergibt sich, wenn die Manschette vollständig mit der Schutzschicht ummantelt ist.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfin- dungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einem Axialhalbschnitt eine Gleitringdichtung als Dichtungsanordnung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 2a in vergrößerter Darstellung eine Haltemanschette der Gleitringdichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 2b in vergrößerter Darstellung einen Balg der Gleitringdichtung gemäß Fig.2,

Fig. 3 in einer Darstellung entsprechend Fig.2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 3a in vergrößerter Darstellung einen Balg der Gleitringdichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 4 bis 4b in Darstellungen entsprechend den Fig. 2 bis 2b eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung, Fig. 5 und 5a in Darstellungen entsprechend den Fig. 3 und 3a eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 6 und 6a in Darstellungen entsprechend den Fig. 3 und 3a eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 7 und 7a in Darstellungen entsprechend den Fig. 3 und 3a eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 8 bis 8b in Darstellungen entsprechend den Fig. 2 bis 2b eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 9 bis 9b in Darstellungen entsprechend den Fig. 2 bis 2b eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 10 bis 10b in Darstellungen entsprechend den Fig. 2 bis 2b eine neunte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 11 eine zehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung, Fig. 12 eine elfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Gleitringdichtung,

Fig. 12a in vergrößerter Darstellung eine Haltemanschette der Gleitringdichtung gemäß Fig. 12,

Fig. 13 und Fig. 14 im Axialhalbschnitt eine zwölfte und eine dreizehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in Form einer Lippendichtung.

Fig. 1 zeigt als Beispiel einer Dichtungsanordnung eine herkömmliche Gleitringdichtung mit einem drehfest mit einer (nicht dargestellten) Welle verbundenen Gegenring 1 und einem Gleitring 2, der gehäusefest und damit nicht drehbar in der Einbaulage angeordnet ist. Beide Ringe 1 , 2 liegen unter der Kraft wenigstens eines Druckelementes 3 mit ihren Stirnseiten 4, 5 unter Bildung eines radialen Dichtspaltes 6 aneinander.

Das Druckelement 3 wird vorteilhaft durch wenigstens eine Druckfeder gebildet, die eine Schraubendruckfeder oder beispielsweise auch eine Tellerfeder sein kann.

Das Druckelement 3 stützt sich mit einem axialen Ende an einem Gehäuse 7 ab, mit dem die Gleitringdichtung in den Einbauraumes eines Aggregates eingesetzt wird. Das Gehäuse 7 hat einen zylindrischen Mantel 8, dessen Achse die Achse der Gleitringdichtung ist. Der Mantel 8 geht an einem Ende in einen radial nach außen gerichteten Ringflansch 9 über. Am anderen Ende schließt der Mantel 8 an einen radial verlaufenden Boden 10 an, der über ein im Axialschnitt etwa S-förmig gebogenes Verbindungsstück 11 in einen radial inneren zylindrischen Mantel 12 übergeht. Er liegt koaxial zum äußeren Mantel 8 und mit Abstand zur (nicht dargestellten) Welle. Das andere Ende des Druckelements 3 stützt sich an einem Federteller 13 ab. Er hat einen zylindrischen Mantel 14, dessen freies Ende 15 radial nach außen abgewinkelt ist. Der Mantel 14 geht in einen radial nach innen gerichteten Boden 16 über, der den zylindrischen Mantel 14 mit einem radial inneren zylindrischen Mantel 17 verbindet. Er erstreckt sich vom Boden 16 aus entgegengesetzt zum Mantel 14.

Der radial äußere Mantel 14 ragt teilweise in das Gehäuse 7 und hat Abstand vom äußeren Gehäusemantel 8. Der Boden 16 und der Mantel 17 liegen innerhalb des Gehäusemantels 8. Der radial innere Mantel 17 hat radialen Abstand vom Verbindungsstück 1 1 des Gehäuses 7.

Der radial innere Mantel 12 des Gehäuses 7 wird von einer Hülse 18 Übergriffen, die auf den Mantel 12 aufgepresst ist. Die Hülse 18 ragt axial in Richtung auf den Gegenring 1 über den Gehäusemantel 12 vor. Die Hülse 18 ist an ihrem dem Verbindungsstück 11 des Gehäuses 7 zugewandten Ende mit einem radial nach außen gerichteten Ringflansch 19 versehen. Er liegt mit axialem Abstand zum Verbindungsstück 11.

Die Hülse 18 ragt mit radialem Spiel in den Gleitring 2, der axialen Abstand vom Ringflansch 19 der Hülse 18 hat.

Der Gleitring 2 wird auf seiner Außenseite von einem Balg 20 umgeben, der sich über den größten Teil der axialen Breite des Gleitringes 2 erstreckt und mit dem Gleitring klemmend oder fest verbunden sein kann.

Der Balg 20 hat einen zylindrischen Mantel 23, der auf der Außenseite 21 des Gleitringes 2 aufliegt und in einen radial nach innen gerichteten Boden 24 übergeht. Er bedeckt den größten Teil der Stirnfläche 22 des Gleitringes 2.

An den Boden 24 schließt ein kegelförmiger Balgteil 25 an, der den ringförmigen Boden 24 mit einem ringförmigen Halterungsteil 26 verbindet. Er füllt den Ringraum 27 zwischen dem Ringflansch 19 der Hülse 18, dem radial inneren Gehäusemantel 12 und dem Verbindungsstück 11 des Gehäuses 7 aus. Der kegelförmige Balgteil 25 hat im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Balges 20 eine verringerte Wandstärke. Der Balgteil 25 bildet dadurch einen elastischen Biegebereich, der es ermöglicht, dass bei Axialbewegungen des Gleitringes 2 der Balg 20 unter elastischer Verformung des Balgteiles 25 den Axialbewegungen folgen kann.

Der zylindrische Mantel 23 und der Boden 24 des Balges 20 sind zwischen dem Gleitring 2 und dem Federteller 13 eingeklemmt. Dabei sind der Mantel 23 und der Boden 24 in geeigneter Weise an der Außenseite 21 und der Stirnfläche 22 des Gleitringes 2 angebracht, wie etwa geklemmt, angeklebt oder anvulkanisiert.

Der Mantel 23 des Balges 20 ist an seiner Außenseite mit einem ringförmigen Vorsprung 28 versehen, der an der Innenseite des Gehäusemantels 14 unter elastischer Verformung anliegt. Der Vorsprung 28 ist vorteilhaft einstückig mit dem Balg 20 ausgebildet.

Der Gehäusemantel 14 steht axial über den Mantel 23 des Balges 20 vor.

Der Gleitring 2 ragt axial über den Gehäusemantel 14 in Richtung auf den Gegenring 1 vor. Vorteilhaft ist der Gleitring 2 mit einem ringförmigen Vorsprung 29 versehen, dessen Stirnseite 5 an der Stirnseite 4 des Gegenringes 1 anliegt.

Der Halterungsteil 26 des Balges 20 kann zwischen der Hülse 18 und dem Gehäuse 7 eingeklemmt sein, so dass eine zusätzliche Befestigung des Halterungsteiles 26 an der Hülse 18 sowie am Gehäuse 7 nicht erforderlich ist. Der Ringraum 27 ist so ausgebildet, dass er sich radial nach außen verengt, so dass der Halterungsteil 26 nicht radial nach außen aus dem Ringraum 27 gelangen kann.

Der Gegenring 1 wird von einer Befestigungshülse 30 aufgenommen, die auf der (nicht dargestellten) Welle befestigt wird. Die Befestigungshülse 30 hat an einem Ende einen radial nach außen sich erstreckenden Radialflansch 31 , der am freien Ende in einen zylindrischen Mantel 32 übergeht. Er umgibt den Gegenring 1 mit radialem Abstand.

Der Gegenring 1 liegt an der Innenseite des Radialflansches 31 der Befestigungshülse 30 an.

Das dem Radialflansch 30 gegenüberliegende Ende 33 der Befestigungshülse 30 ist kegelförmig aufgeweitet, so dass die Befestigungshülse 30 bei der Montage der Gleitringdichtung einfach auf die Welle aufgeschoben werden kann.

Das kegelförmig aufgeweitete Ende 33 hat Abstand vom Mantel 12 und vom Verbindungsstück 11 des Gehäuses 7, so dass die Befestigungshülse 30 ungehindert zusammen mit der Welle drehen kann.

Vorteilhaft ist die Befestigungshülse 30 so geformt, dass sie nur mit einem Teil ihrer Länge auf der Welle sitzt, im Übrigen jedoch Abstand von ihr hat. Zu diesem Zweck ist die Befestigungshülse 30 mit einem radial nach innen abgesetzten Befestigungsbereich 34 versehen. Durch eine solche Ausbildung lässt sich die Befestigungshülse 30 einfach auf die Welle aufschieben.

Der Gegenring 1 sitzt unter Zwischenlage einer ringförmigen Manschette 35 in der Befestigungshülse 30. Die Manschette 35 ist so ausgebildet, dass sie in der Einbaulage durch den Gegenring 1 elastisch verformt ist. Die Manschette 35 ist in geeigneter Weise mit der Befestigungshülse 30 verbunden, beispielsweise mit ihr geklemmt, verklebt oder an sie anvulkanisiert.

Die Manschette 35 ist außenseitig so profiliert, dass der Gegenring 1 in Axialrichtung der Gleitringdichtung gesichert ist.

Der Gegenring 1 ragt in Richtung auf den Gleitring 2 über den Mantel 32 der Befestigungshülse 30. Der Gegenring 1 und der Gleitring 2 sind so ausgebildet und angeordnet, dass der Dichtspalt 6 im Bereich zwischen dem Mantel 32 der Befestigungshülse 30 und dem Mantel 14 des Federtellers 13 liegt, in Radialrichtung gesehen. Der Gleitring 2 wird unter der Kraft des Druckelementes 3 gegen den Gegenring 1 axial gedrückt. Der Balg 20 mit seinem Balgteil 25 ermöglicht es, dass der Gleitring 2 Axialbewegungen ausführen kann. Dabei wird der Balgteil 25 entsprechend elastisch verformt.

Damit die Reibung im Dichtspalt 6 möglichst gering ist, ist es vorteilhaft, in wenigstens eine der beiden Stirnseiten 4, 5 eine (nicht dargestellte) Struktur einzuarbeiten, die dafür sorgt, dass bei drehendem Gegenring 1 das abzudichtende Medium im Dichtspalt 6 ein Mediumspolster ausbildet, das dazu führt, dass der Gleitring 2 gegen die Kraft des Druckelementes

3 geringfügig vom Gegenring 1 anhebt. Hierbei wird der Balgteil 25 des Balges 20 entsprechend elastisch verformt. Die Struktur in der Stirnfläche

4 bzw. 5 ist so ausgebildet, dass das in den Dichtspalt 6 gelangende Medium wieder zurück in den Mediumsraum 36 geführt wird. Auch können Strukturen so gebildet sein, dass diese ausschließlich Medium in den Spalt fördern. Zudem können Strukturen, die Medium zurück in den Mediumsraum 36 fördern, mit Strukturen, die Medium in den Mediumsraum 36 fördern, kombiniert werden. Grundsätzlich kann jede geeignete Struktur zur Verbesserung der Reib- und/oder Verschleißeigenschaften vorgesehen sein. Eine weitere Möglichkeit, die Reibung im Dichtspalt 6 zu minimieren, besteht darin, den Gleitring 1 und/oder den Gegenring 2 zumindest teilweise an der Oberfläche aus porösem Material zu bilden. Durch diese Porositäten wird eine hydrodynamische Kraft im Dichtspalt 6 erzeugt, die dazu führt, dass die Reibung abnimmt. Gleitring 1 und/oder Gegenring 2 können auch vollständig aus porösem Material bestehen.

Solche Gleitringdichtungen werden häufig in Kühlmittelaggregaten eingesetzt. Die Gleitringdichtung sorgt dafür, dass das Kühlmittel nicht nach außen gelangt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das im Kühlmediumsraum 36 befindliche Kühlmittel den elastischen Balgteil 25 angreift. In Verbindung mit der Umgebungsluft 37 und/oder der im Kühlmittel enthaltenen Luft führt dies dazu, dass der Balgteil 25 einem chemischen Angriff ausgesetzt ist, der sich dadurch äußert, dass der Balgteil 25 zersetzt wird bzw. eine Degradation erleidet. Die Gleitringdichtung fällt dann aus.

Ähnliche Probleme treten auch im Bereich der Manschette 35 auf, die im Zusammenwirken des Kühlmitteldampfes und der Luft zu einem frühzeitigen Ausfall der Manschette führen.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 bis 2b sind der Balg 20 und die Manschette 35 vollständig von einer Beschichtung 38, 39 umgeben, die durch dicke gestrichelte Linien gekennzeichnet ist. Dadurch werden der Balg 20 und die Manschette 35 vollständig vom Kühlmitteldampf bzw. der Luft isoliert. Die Beschichtungen 38, 39 sind so angebracht, dass eine Kontaktierung des Kühlmitteldampfes bzw. der Luft mit dem Balg 20 und der Manschette 35 ausgeschlossen ist. Die Beschichtungen 38, 39 sind so ausgebildet, dass sie für den Kühlmitteldampf bzw. die Luft undurchlässig bzw. nur geringfügig durchlässig sind. Als Beschichtungsmaterialien kommen vorteilhaft inerte Werkstoffe, wie beispielsweise PTFE basierte Compounds oder PTFE-Beschichtungen, in Betracht. Die vollständige Ummantelung des Balges 20 und der Manschette 35 hat den Vorteil, dass sie verfahrenstechnisch in einfacher Weise angebracht werden kann und einen optimalen Schutz gegen einen Angriff von Kühlmitteldampf und Luft gewährleistet.

Die Fig. 3 und 3a zeigen eine Gleitringdichtung, bei welcher der kritische Bereich des elastischen Balgteiles 25 auf der dem Kühlmediumsraum 36 zugewandten Seite durch eine Ringscheibe 40 abgedeckt ist. Sie ist zumindest am äußeren Rand 41 und am inneren Rand 42 mit dem Mantel 23 und dem Halterungsteil 26 des Balges 20 dicht verbunden.

Insbesondere die in Fig. 3a gekennzeichneten Bereiche 76, 77 (gestrichelte Linien) zwischen der Seitenfläche 78 der Ringscheibe 40 und der anliegenden Innenseite 79 des Balges 20 im Bereich des Bodens 24 und des Halterungsteiles 26 bilden Dichtbereiche, die einen Zutritt des Kühlmitteldampfes und der Luft zum Balgteil 25 verhindern.

Wie ein Vergleich der Fig. 3 und 3a zeigt, kann die Ringscheibe 40 am inneren Rand 42 nicht nur an der Seitenfläche 78 (Fig. 3a), sondern auch an der Innenseite 80 (Fig. 3) mit dem Material des Balges 20 bedeckt sein.

Die Ringscheibe 40 besteht vorteilhaft aus PTFE oder PTFE-Compounds und ist im Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet. Der Balg 20 ist in diesem Falle an die Ringscheibe 40 angespritzt, kann aber auch auf jede andere geeignete Art mit ihr verbunden sein. Der Balg 20 besteht vorzugsweise aus einem Elastomer.

Der Gleitring 2 ist im Unterschied zur vorigen Ausführungsform an seiner rückseitigen Stirnfläche 22 am Übergang zur Außenseite 21 mit einer Abschrägung 43 versehen. An ihr liegt die Ringscheibe 40 mit ihrem radial äußeren Bereich flächig an. Die Ringscheibe kann aber ebenso an der Stirnfläche 22 anliegen. In diesem Fall wäre keine Abschrägung 43 erforderlich.

Die Ringscheibe 40 ragt mit ihrem radial inneren Bereich in den Ringraum 27 zwischen der Hülse 18 und dem Gehäuse 7. Der innere Rand 42 der Ringscheibe 40 liegt beispielhaft etwa in Höhe der Innenseite der Hülse 18.

Die Ringscheibe 40 ist ausreichend dünn, so dass sie die Biegebewegungen des Balgteiles 25 im Einsatz der Gleitringdichtung nicht beeinträchtigt.

Die Ringscheibe 40 kann außer aus PTFE oder PTFE-Compounds auch aus anderen geeigneten inerten Werkstoffen bestehen.

Die Ringscheibe 40 verhindert, dass der Kühlmitteldampf aus dem Kühlmediumsraum 36 in Verbindung mit der Luft im Umgebungsraum 37 den kritischen Balgteil 25 angreifen und beschädigen kann. Da die Ringscheibe 40 an der der Kühlmediumsseite 36 zugewandten Seite des Balgs 20 vorgesehen ist, kann ein Zutritt der Luft zum Balgteil 25 zuverlässig verhindert werden.

Die Gleitringdichtung gemäß den Fig. 4 bis 4b unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 3a dadurch, dass die Manschette 35 vollständig mit der Beschichtung 39 ummantelt ist, wie dies anhand der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 bis 2b beschrieben worden ist. Somit sind sowohl die Manschette 35 als auch der Balg 20, insbesondere der Balgteil 25, vor einem frühzeitigen kritischen Angriff geschützt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 5a ist der Balg 20 an seiner Innenseite mit der Beschichtung in Form einer Folie 45 versehen. Sie erstreckt sich längs der Innenseite vom Halterungsteil 26 aus bis zum Übergang in die Innenseite des zylindrischen Mantels 23 des Balges 20. Der Gleitring 2 liegt mit seiner Stirnfläche 22 am radial äußeren Bereich der Folie 45 dichtend an. Der Ringflansch 19 der Hülse 18 liegt am radial inneren Bereich der Folie 45 dichtend an.

Da die Folie 45 sehr dünn ist, beeinträchtigt sie die elastische Beweglichkeit des Balgteiles 25 nicht. Darüber hinaus gewährleistet sie zuverlässig, dass weder der Kühlmitteldampf noch die Luft aus dem Umgebungsraum 37 und/oder im Kühlmittel enthaltene Luft an den Balgteil 25 gelangen können. Die Manschette 35 ist ohne Beschichtung versehen.

Bei der Gleitringdichtung gemäß den Fig. 6 und 6a ist der Balg 20 nicht nur an der Innenseite, sondern auch an der dem Umgebungsraum 37 zugewandten Außenseite mit einer Beschichtung in Form einer Folie 45 versehen. Auf seiner von der Luftseite 37 abgewandten Innenseite ist der Balg 20 entsprechend der Ausführungsform gemäß den Fig. 5, 5a vom Halterungsteil 26 bis zum Übergang in die Innenseite 44 des Mantels 23 des Balges 20 durch die Folie 45 abgedeckt.

Auf der Luftseite erstreckt sich die Folie 45 vom Boden 24 bis in den Halterungsteil 26. Sie liegt radial innen zwischen dem Halterungsteil 26 und dem s-förmigen Verbindungsstück 1 1 des Gehäuses 7 sowie radial außen zwischen dem Boden 24 des Balges 20 und dem Boden 16 des Federtellers 13.

Die Folien stellen einen zuverlässigen Schutz des Balgteiles 25 vor dem Zutritt von Kühlmitteldampf und Luft aus dem Umgebungsraum 37 und/oder im Kühlmittel enthaltener Luft sicher. Die dünnen Folien 45 beeinträchtigen die Flexibilität des Balgteiles 25 nicht.

Die Manschette 35 ist nicht beschichtet oder ummantelt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 7a ist der Balg 20 an seiner der Luftseite 37 zugewandten Seite mit der Beschichtung in Form der Folie 45 versehen. Sie ist in geeigneter Weise fest mit dem Balg 20 verbunden. Wie bei der vorigen Ausführungsform erstreckt sich die Folie 45 vom Boden 24 bis zum Halterungsteil 26 des Balges 20. Die Folie 45 verhindert den Zutritt des Mediums an den Balgteil 25, so dass ein Zusammenwirken der Luft mit dem Kühlmittel aus dem Kühlmediumsraum 36 nicht stattfinden kann.

Da sich die Folie 45 entsprechend der vorigen Ausführungsform vom Boden 24 bis zum Halterungsteil 26 erstreckt, liegt sie am radial äußeren und radial inneren Bereich an der Innenseite des Bodens 16 des Federtellers 13 sowie an der Innenseite des S-förmigen Verbindungsstückes 11 des Gehäuses 7 an. Dies trägt zu einer sicheren und dichten Verbindung der Folie 45 mit dem Balg 20 und zur einwandfreien Abschirmung des Balgteiles 25 gegen das Medium bei.

Die Manschette 35 ist entsprechend der vorigen Ausführungsform nicht ummantelt bzw. nicht mit einer Beschichtung versehen.

Die Gleitringdichtung gemäß den Fig. 8 bis 8b entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 5a. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Manschette 35 entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 2a mit der Beschichtung 39 ummantelt ist.

Die Gleitringdichtung gemäß den Fig. 9 bis 9b hat einen Balg 20, der entsprechend der Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 6a mit den Folien 45 versehen ist. Die Membran 35 ist entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 4a oder 8a ausgebildet.

Die beiden Folien 45 auf der Luft- und auf der Mediumsseite beeinträchtigen die Flexibilität des Balgteils 25 nicht und stellen dennoch eine einwandfreie Abschirmung des Balgteiles 25 vom Kühlmedium und von der Luft sicher. Die Manschette 35 ist mit der Beschichtung 39 vollständig ummantelt, so dass die Manschette zuverlässig geschützt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 10 bis 10b ist die Manschette wiederum vollständig von der Beschichtung 39 umgeben.

Der Balg 20 ist entsprechend der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 7a auf der der Luftseite zugewandten Seite mit der eingelegten Folie 45 als Beschichtung versehen.

Fig. 11 zeigt die Möglichkeit, den Balgteil 25 des Balges 20 durch ein Fettpolster 46 als Schutzschicht luftseitig abzuschirmen. Das Fettpolster 46 füllt den Ringraum zwischen dem Balgteil 25, dem Gleitring 2 und der Hülse 18 aus. Das Fettpolster 46 schließt den axial verlaufenden Ringspalt 47 zwischen der Hülse 18 und dem Gleitring 2. Auf diese Weise kann der Luftzutritt zum Balgteil 25 zuverlässig abgedichtet werden. Die Manschette 35 ist in diesem Falle nicht ummantelt.

Die Fig. 12 und 12a zeigen die Möglichkeit, in diesem Falle auch die Manschette 35 mit der Beschichtung 39 zu ummanteln.

Wenn für die lüft- und/oder mediumsseitige Beschichtung des Balges 20 PTFE eingesetzt wird, dann kann als Ausgangsmaterial eine PTFE-Folie herangezogen werden, aus der in einfacher Weise die am Balg 20 anzubringenden Folienteile ausgestanzt werden können.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3, 3a und 4 bis 4b kann anstelle der Ringscheibe 40 aus PTFE beispielsweise eine hydrophobe Vliesscheibe verwendet werden. Sie wird so am Balg 20 vorgesehen, dass ein Zutritt von Kühlmitteldampf an den Balgteil 25 zuverlässig verhindert wird. Da die Manschette 35 wesentlich dicker ist als der Balgteil 25 und nur ein kleiner Teil der Manschette 35 dem Kühlmitteldampf und der Luft ausgesetzt ist, kann es je nach Einsatzbedingungen ausreichen, die Manschette 35 nicht zu schützen, wie dies bei einigen der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fall ist.

Die Gleitringdichtung kann nicht nur im Kühlmittelbereich eingesetzt werden, sondern infolge der beschriebenen Ausbildung überall dort, wo die Gefahr besteht, dass zumindest der Balgteil 25 durch das abzudichtende Medium angegriffen wird und ein vorzeitiger kritischer Angriff zu befürchten ist.

Fig. 13 zeigt als Beispiel für eine Dichtungsanordung eine Lippendichtung. Sie hat ein Gehäuse 48, mit dem die Lippendichtung in einen Einbauraum eines Aggregates eingepresst wird. Das Gehäuse 48 hat einen äußeren zylindrischen Mantel 49, der koaxial zur Achse der Lippendichtung liegt und an einem Ende in einen radial nach außen verlaufenden Flansch 50 übergeht. Am anderen Ende geht der Mantel 49 in einen radial nach innen verlaufenden Zwischenabschnitt 51 über, der den Mantel 49 mit einem radial inneren zylindrischen Mantel 52 verbindet. Er liegt ebenfalls koaxial zur Achse der Lippendichtung. Am freien Ende geht der Mantel 52 in einen radial nach innen verlaufenden Flansch 53 über. Der innere zylindrische Mantel 52 steht axial über den Ringflansch 50 des äußeren Mantels 49 über.

Der Ringflansch 53 endet mit radialem Abstand von einer Laufhülse 54, die drehfest und axial unverschieblich auf der (nicht dargestellten) Welle sitzt. Die Laufhülse 54 hat einen zylindrischen Mittelteil 55, der auf der Welle sitzt. An einem Ende geht der Mittelteil 55 in einen radial nach außen gerichteten Ringflansch 56 über. Das andere Ende 57 des Mitteilteiles 55 ist kegelförmig aufgeweitet. Der Ringflansch 56 hat axialen Abstand vom Ringflansch 53 des Gehäuses 48. In Achsrichtung der Lippendichtung gesehen, überlappen die beiden Ringflansche 53 und 56 einander.

Der Mittelteil 55 der Laufhülse 54 steht axial über den zylindrischen Innenmantel 52 des Gehäuse 49 vor, während das kegelförmig aufgeweitete Ende 57 in Höhe des Zwischenabschnittes 51 des Gehäuses 48 liegt.

An der Innenseite des Ringflansches 53 sowie an der Innenseite des Mantels 52 liegt ein Halterungsteil 58 an, der aus elastomerem Material besteht. An seiner vom Ringflansch 53 abgewandten Seite liegt am Halterungsteil 58 eine Dichtscheibe 59 an, die vorteilhaft aus PTFE besteht.

Die Dichtscheibe hat einen radial nach außen verlaufenden Befestigungsteil 60, der in einen Dichtteil 61 übergeht, der durch einen radial inneren, elastisch gebogenen Teil der Dichtscheibe 59 gebildet ist und dichtend auf der Außenseite des zylindrischen Mittelteiles 55 der Laufhülse 54 aufliegt.

Der Halterungsteil 58 weist auf seiner vom Ringflansch 53 des Gehäuses 48 abgewandten Seite eine Vertiefung 62 auf, die den Befestigungsteil 60 der Dichtscheibe 59 aufnimmt. Der Halterungsteil 58 ist an seiner Rückseite so ausgebildet, dass er flächig an der Dichtscheibe 59 anliegt.

Zur Axialsicherung des Halterungsteiles 58 und der Dichtscheibe 59 dient eine Ringscheibe 63, die in einer Radialebene der Lippendichtung liegt und an der Innenseite des zylindrischen Mantels 52 des Gehäuses 48 gehalten ist. Die Ringscheibe 63 sorgt dafür, dass das Halterungsteil 58 und die Dichtscheibe 49 in ihrer Einbaulage sicher gehalten sind.

Die Ringscheibe 63 erstreckt sich vom Mantel 52 aus bis in den Übergangsbereich des Befestigungsteiles 60 in den Dichtteil 61 der Dichtscheibe 59 und endet mit radialem Abstand vom Mittelteil 55 der Laufhülse 54. Dadurch ist sichergestellt, dass der Dichtteil 61 zuverlässig gegen die Außenseite des Mittelteiles 55 der Laufhülse 54 durch den Halterungsteil 58 belastet werden kann.

Der Halterungsteil 58 ist auf seiner dem Ringflansch 53 zugewandten Stirnseite mit einer Vertiefung 64 versehen, die eine Ringfeder 65 aufnimmt, mit der der Dichtteil 61 der Dichtscheibe 59 radial nach innen gegen die Laufhülse 54 belastet wird.

Die Vertiefung 64 ist so ausgebildet, dass die Ringfeder 65 an ihrer dem Ringflansch 56 der Laufhülse 54 zugewandten Seite von einem radial nach außen ragenden Vorsprung 66 des Halterungsteiles 58 begrenzt ist. Dadurch ist die Ringfeder 65 sicher in der Vertiefung 64 gehalten.

Die Vertiefung 64 befindet sich, in Achsrichtung der Lippendichtung gesehen, im Bereich zwischen dem Ringflansch 53 und dem Mittelteil 55 der Laufhülse 54. Die Vertiefung 64 ist vorteilhaft so ausgebildet, dass der zwischen dem Dichtteil 61 und dem Halterungsteil 58 liegende Bereich 67 des Halterungsteiles 58 dünnwandig ausgebildet ist. Dadurch wird der Dichtteil 61 über die Ringfeder 65 zuverlässig radial gegen die Laufhülse 54 gedrückt.

Wie bei den zuvor beschriebenen Gleitringdichtungen wird der Halterungsteil 58 durch das im Kühlmediumsraum 36 befindliche Kühlmedium in Verbindung mit der Außenluft oder Luft aus dem Kühlsystem in der beschriebenen Weise angegriffen. Aus diesem Grunde ist der Halterungsteil 58 vollständig mit der Beschichtung 68 ummantelt. Wie anhand der vorigen Ausführungsbeispieles beschrieben, wird durch die Beschichtung 68 sichergestellt, dass das Kühlmedium nicht mit dem Halterungsteil 58 in Kontakt kommt.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsanordung in Form einer Lippendichtung. Das Gehäuse 48 und die Laufhülse 54 sind gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform. Der Unterschied besteht darin, dass als Dichtelement keine Dichtscheibe, sondern ein Elastomerelement 69 eingesetzt wird. Es hat einen zwischen dem Ringflansch 53 des Gehäuses 48 und der Ringscheibe 63 befindlichen Halterungsteil 70. An ihn schließt eine Dichtlippe 71 an, die mit einer Dichtkante 72 auf der Außenseite des zylindrischen Mittelteiles 55 der Laufhülse 54 unter Radialkraft anliegt. Sie wird durch die Ringfeder 65 erzeugt, die in der Vertiefung 64 des Dichtelementes 69 angeordnet ist.

Sie ist gleich ausgebildet wie die Vertiefung im Halterungsteil 58 der vorigen Ausführungsform. Die Ringfeder 65 liegt in Höhe der Dichtkante 72, die somit über ihren Umfang gleichmäßig gegen den Mittelteil 55 der Laufhülse 54 belastet wird.

Das gesamte Dichtelement 69 ist mit der Beschichtung 68 ummantelt, so dass das im Kühlmediumsraum 36 befindliche Medium nicht mit dem Dichtelement 69 in Kontakt kommen kann.

Je nach Einsatzfall kann es ausreichen, wenn die Beschichtung 68 den Halterungsteil 58 (Fig. 13) oder das Elastomerelement 69 (Fig. 14) nur teilweise bedeckt, also in den Bereichen, in denen das Kühlmedium in Verbindung mit der Luft angreifen kann.

Claims

Ansprüche Dichtungsanordnung, insbesondere Gleitringdichtung, vorzugsweise für den Einsatz in Kühlmittelaggregaten, mit einem Dichtelement (2; 59; 71 ), das durch wenigstens einen Halterungsteil (20, 58, 70) in der Dichtungsanordung gehalten ist, der eine lüft- und/oder mediumsseitige Außenseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungsteil (20, 58, 70) auf seiner lüft- und/oder mediumsseitigen Außenseite mit einer lüft- und/oder mediumsdichten, vollständigen oder zumindest partiellen Schutzschicht (38, 40, 45, 46, 68) versehen ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (38, 68) eine Ummantelung des Halterungsteiles (20; 58) ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (59) eine Dichtscheibe ist, die durch den Halterungsteil (58) gehalten ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (71 ) eine Dichtlippe mit einer Dichtkante (72) ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (71 ) einschließlich des Halterungsteiles (70) von der Schutzschicht (68) umgeben ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung als Dichtelement einen Gleitring (2) aufweist, der unter Axialkraft mit einer Dichtfläche (5) unter Bildung eines Dichtspaltes (6) an einer Dichtfläche (4) eines drehbaren Gegenringes (1 ) anliegt und mit dem als Ringbalg ausgebildeten Halterungsteil (20) verbunden ist, der einen flexiblen Balgteil (25) aufweist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Balgteil (25) auf seiner lüft- und/oder mediumsseitigen Außenseite mit der lüft- und/oder mediumsdichten Schutzschicht (38, 40, 45, 46) vollständig oder zumindest partiell versehen ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (38) eine Ummantelung des Ringbalges (20) ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht eine Schutzfolie (45) oder Schutzscheibe (40) ist. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (38, 40, 45) durch eine PTFE-Folie gebildet ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbalg (20) an die Schutzfolie (45) oder Schutzscheibe (40) angebunden ist. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Balgteil (25) einen radial äußeren Mantel (23) und einen radial inneren ringförmigen Halterungsteil (26) des Ringbalges (20) miteinander verbindet. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbalg (20) aus Gummi oder gummiartigem Material besteht. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie (45) zwischen dem Ringbalg (20) und dem Gleitring (2) bzw. dem Ringbalg (20) und einem Federteller (13) sowie zwischen dem Ringbalg (20) und einem Gehäuse (7) und/oder einer Hülse (18) eingeklemmt ist. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gleitring (2) und dem Balgteil (25) ein Ringraum (27) vorgesehen ist, in dem eine den Balgteil (25) mediumsseitig bedeckende Fettfüllung (46) als Schutzschicht untergebracht ist. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenring (1 ) über eine Manschette (35) auf einer Hülse (30) sitzt, die auf einer abzudichtenden Welle befestigbar ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (35) zumindest an ihrer lüft- und mediumsseitigen Außenseite mit einer lüft- und kühlmittelundurchlässigen Beschichtung (39) versehen ist. Dichtungsanordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (35) vollständig mit der Beschichtung (39) ummantelt ist.