DE2610730A1

DE2610730A1 - Wellendichtring mit innendruckbeaufschlagung

Info

Publication number: DE2610730A1
Application number: DE19762610730
Authority: DE
Inventors: Werner Lugs
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-03-13
Filing date: 1976-03-13
Publication date: 1977-09-22

Description

Wellendiohtring mit Innendruckbeaufsclllagung
Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring mit einer durch eine Öffnung in einem seitlichen Wandabsclmitt zugänglichen Hohlkammer, in die ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium einführbar ist, und mit einem inneren Wandabschnitt, der eine ringsum verlaufende, keilförmige Erhebung aufweist, die sich beim Gebrauch der Dichtung dichtend an die Welle anpreßt.
Violfach sind bisher Wellendichtringe hergestellt worden, bei denen die Dichtmanschette in Form eines einseitigen lIebels ausgebildet war und die radial auf die Wellenoberfläche wirkende Kraft der Dichtkante sowohl durch die Dichtmanschette selbst infolge Aufweitung der Dichtlippo auf den Wellendurchmessor und Aufbiegung des Dichtlippenquerschnitts wie auch durch Dehnung einer an der Dichtlippe angreifenden Ringfeder erzeugt wurde. Eine derartige Ausgestaltung der Dichtmanschette bringt es erfahrungsgemäß mit sich, daß die Radialkraftverteilung über den Umfang infolge Ungleielimässigkeit der Federradialkraft, Inhomogenität dor Elastomermischungen und Formabweichungen nicht gleichmäßig ist und daher - abgesehen von einseitigem Verschleiß der Dichtkante - bei höheren Druckunterschieden leicht zu Undichtheiten führen kann.
Im übrigen sind aufblasbare Dichtungen der genannten Art beispielsweise durch die DT-OS 2 21(r 9 bekannt, durch die am inneren Wandabschnitt keilförmige Erhebungen offenbart sind, die beim Betrieb der zugehörigen Anlage auf die Wellenoberfläche gepreßt werden. Diese bekannten Dichtungen nach der genannten Offenlegungsschrift soLlen dazu dienen, veränderliche Druckverhältnisse auszugleichen und die Dichtung diesen veränderlichen Verhältnissen anzupassen. lfierzu muß kontinuierlich ein Druckmedium seitlich zugeführt werden, das durch der Welle zugekehrte Öffnungen wieder abströmen kann. Diese Dichtungen haben den Nachteil eines sehr großen Aufwandes und infolge der im Rahmen der vorgegebenen Grenzen nur mangelhaft beherrschbaren elastischen Eigenschaften der Kontaktzone bzw. der Radialkräfte die Unsicherheit, daß trotz dieses Aufwandes bei erhöhten Betriebstemperaturen oder Druckschwankungen der Meniskuseffekt zwischon der Dichtlippe und der Welle zur Aufrechterhaltung der Dichtwirkung nicht ausreicht.
Aufg.11zo der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile u vermeiden und eine mit einfachen Mitteln aufgebaute Dichtung vorzuschlagen, die universell eingesetzt werden kann und optimale Dichtverhältnisse gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Dichtung aus zwei im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Profilen besteht, die mit ihren die seitlichen Wandabschnitte bildenden Schenkeln ineinandergesteckt sind und somit die Hohlkammer bilden und daß das äußere Hohlprofil aus Stahl und das innere IIohlprofil aus einem Elastomer besteht und daß die Öffnung verschlossen ist, nachdem das Druckmedium mit einem vorbestimmten Druck eingefüllt worden ist.
Eine derartige Ausbildung der Dichtung weist auch noch den Vorteil auf, daß sich das in die Iiehlkammer eingefüllte Druckmedium bei steigender Betriebstemperatur erwärmt und ausdehnt, so daß dadurch ein größerer Druck auf die Welle ausgeübt und so dio Gefahr der Undichtheit infolge geringeror Viskosität des abzudichtenden Mediums reduziert wird.
Hierdurch kann man größere Anpassungsmöglichkeiten ausnützen, indem Druckmedion gewählt werden, die bei Temperaturveränderung geeignete Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung der Dichtung besteht darin, daß sowohl die Aufnahmebohrung wie auch die Welle ohne besondere Aufnahmeeinrichtungen oder Zuführungskanäle ausgeführt werden können. Die Befüllung des Dichtringes erfolgt einmalig bei seiner Herstellung.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß durch den nach beiden Seiten hin symmetrischen Aufbau des Profils der Dichtung ein richtungsunabhängiger Einbau derselben vorgenommen werden kann. Vorteilhaft ist auch der Wegfall der Ringfeder und die Tatsache, daß die Einflußgröße des langen Federhebels entfallen kann, wodurch die schon genannten Ungleichmaßigkeiten des Anpreßdruckes weitgehend entfallen. Beim Gegenstand der Erfindung erhält man eine vollkommen gleichmäßige Radialkraftverteilung über den gesamten Umfang der Welle.
Während bei bisher bekannten Dichtungen die Elastizität der Dichtmanschette sowohl durch thermische Einflüsse wie auch durch chemische Reaktion mit dem Ö1 nach längerer Gebrauchsdauer erhebliche Abweichungen vom Neuzustand aufweisen kann, entsteht beim Anmeldungsgegenstand ein Kontakt des Elastomers mit dem Ö1 nur an einer Hälfte des Außenmantels, wodurch die ursprüngliche Elastizität des Elastomers im größten Teil des Querschnitts weitgehend erhalten bleibt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil geringerer Radialkraftschwankungen bei längerer Gebrauchsdauer, da eventuell mögliches Quellen bzw. Verhärten des Elastomers nur auf der Ölseite auftritt.
Die erfindungsgemäße Dichtung kann auch sehr niedrig gebaut werden; durch die niedrige Einbauhöhe ergibt sich ein geringerer Platzbedarf für die Dichtung. Schließlich läßt sich die Manschettenradialkraft in großen Grenzen verändern und den jeweils gegebenen Bedürfnissen anpassen. Infolge größerer Steifigkeit des geschlossenen Profils gegenüber bisher bekannten Ausführungen ergibt sich die Möglichkeit geringerer Uberdeckung zwischen dem Dichtringinnendurchmesser und dem Wellendurchmesser zur Erzielung einer den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßten Radialkraft. Die erforderliche Überdeckung zwischen den beiden Maßen läßt sich u. U. auch nur dadurch erzielen, daß die Aufweitung der Manschetten lediglich durch Überdruck erzielt wird und die keilförmige Dichtkante in drucklosem Zustand durchaus das Maß der Welle erhalten kann.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Alisführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erlautert, der auch weitere Einzelheiten dos Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können.
Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Dichtring zeigt ein aus Stahl hergestelltes U-Profil 1, desson Schenkel 2 die Schenkel 3 eines weiteren Profils 4 überdecken, das aus einer Elastomermischung hergestellt und mit dem U-Profil 1 fest durch Vulkanisieren oder Kleben verbunden ist. Elastomormischungen sind beispielsweise Nitrilkautschuk, Acrylatkautschuk, Fluorkautschuk oder Silikonlcautschuk. In Richtung auf die Welle 5 zu weist der Steg 6 des U-Profils 4 oine keilförmige Erhebung 7 auf, die die auf der Welle 5 aufliegende Dichtkante bildet.
Eine IIohlkammer S wird von den Innenflächen dos elastisch nachliebigen U-Profils 4 und von der Innenfläche des Steges 9 des U-Profils 1 gebildet und umschlossen. Diese Hohlkammer 43 wird mit einem Drucluneditlm durch eine Öffnung 11 hindurch angefüllt, die in seitlichen Wandabschnitten der beiden U-Profile vorgesehen ist und nach dem Befüllen der IIohlkammer verschlossen, vorzugsweise vorlötet wird.
Der Dichtungsring ist in einen zylindrischen Hohlraum eines Gehäuses 12 mit glatter Bohrung eingesetzt.

Claims

Anspruch Innendruckbeaufschlagter Dichtungsring mit einer durch eine Öffnung in einem seitlichen Wandabschnitt zugänglichen Hohlkammor, in die ein Drucknledium einführbar ist, und mit einem inneren Wandabschnitt, der eine ringsum vorlaufende keilförmige Erhebung aufweist, die sich beim Gebrauch der Dichtung dichtend an die Welle anpreßt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Dichtung aus zwei im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Profilen (1, 4) besteht, die mit ihren die seitlichen Wandabschnitte bildenden Schenlceln (2, 3) ineinandergesteckt sind und somit dio Hohlkammer (&) bildon, und daß das äußere U-Profil (1) aus Stahl und das innere U-Profil (4) aus einom Elastomer besteht und daß die Öffnung (11) verschlossen ist, nachdom das Medium mit einem vorbestimmten Druck eingefüllt worden ist.