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WO2002042666A1 - Radialwellendrichtring und dessen verwendung - Google Patents

Radialwellendrichtring und dessen verwendung Download PDF

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WO2002042666A1
WO2002042666A1 PCT/DE2001/004327 DE0104327W WO0242666A1 WO 2002042666 A1 WO2002042666 A1 WO 2002042666A1 DE 0104327 W DE0104327 W DE 0104327W WO 0242666 A1 WO0242666 A1 WO 0242666A1
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WO
WIPO (PCT)
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sealing ring
radial shaft
shaft sealing
support body
ring according
Prior art date
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PCT/DE2001/004327
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English (en)
French (fr)
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WO2002042666A8 (de
Inventor
Siegmar Kreutzer
Jan Hinrichs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
VR Dichtungen GmbH
Original Assignee
LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
VR Dichtungen GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE20115033U external-priority patent/DE20115033U1/de
Application filed by LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG, VR Dichtungen GmbH filed Critical LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Priority to AU2002216921A priority Critical patent/AU2002216921A1/en
Priority to AU2002216921A priority patent/AU2002216921A8/xx
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/00—Sealings
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    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3216—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip supported in a direction parallel to the surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/3228—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip formed by deforming a flat ring
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    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/324—Arrangements for lubrication or cooling of the sealing itself

Definitions

  • the invention relates to a radial shaft sealing ring and its use in a compressor.
  • Radial shaft seals are generally used to seal shaft bushings in which there is a fluid medium with different pressure on both sides.
  • a radial shaft sealing ring is known from DE-A-198 41 123, which comprises an essentially disk-shaped support body, onto which a membrane body is tensioned so that it rests against an end face of the support body.
  • the support body has a centering part with a radially outer edge which is not covered by the membrane body and which can be applied to the inside of the bearing housing when the sealing ring is installed.
  • a sealing ring of this type can be used to seal a shaft bushing in the closed housing of a compressor.
  • Such compressors are used, for example, to compress the refrigerant in refrigeration machines, e.g. used in air conditioners for vehicles.
  • the disadvantage here is that the sealing ring seals only in one direction. This is sufficient for normal operation of the compressor if the pressure in the housing is always greater than the external pressure. However, if you want to Remove foreign gases such as air and water vapor by evacuating the housing during production, maintenance or repair, then the sealing ring allows outside air to enter the housing.
  • the aforementioned publication also describes an arrangement of two identical sealing rings which are placed against one another. This creates a seal in both directions.
  • the power loss caused by the friction of the membrane bodies on the shaft and the heat output to be dissipated are also increased considerably.
  • the object of the invention is to provide a radial shaft sealing ring which is free from the disadvantages mentioned above.
  • a radial shaft sealing ring of the type described in the introduction in which a second membrane body is arranged on the second end face of the support body, which lies opposite the first membrane body mentioned there.
  • the second membrane body can be dimensioned such that it rests on the shaft to be sealed with only a very slight prestress, since it does not, like the first membrane body, against a relatively high pressure, for example 1 to 10 MPa, but only against the atmospheric pressure of approximately 0.1 MPa needs to seal. Therefore, the friction caused by this membrane body is small and increases the overall friction slightly, if at all.
  • the second membrane body in a radially inner recess of the second end face of the support body is advantageous arranged.
  • the support body preferably consists of a metal, for example bearing bronze. Since the second diaphragm body does not cover the second end face of the support body, but is attached in a recess in the end face, the radially outer region of this end face remains free and can rest firmly on a corresponding abutment on the housing.
  • the first and / or the second membrane body preferably has a sealing lip on the radially inner end region, which is inclined in a direction pointing away from the support body.
  • the second membrane body is advantageously supported by a second support body.
  • This can have the shape of a ring, for example.
  • the second membrane body can be designed such that it covers the radially outer edge of the second support body, possibly with a prestress.
  • the area covering the edge can have a certain excess in relation to the width of the recess, so that it is deformed elastically when inserted into the recess and rests against the inner wall of the recess with a surface pressure.
  • the second diaphragm body usually only has to seal against atmospheric pressure when the shaft is at rest, in this case it acts sufficiently even without support in the radially inner region.
  • the second support body also has a bevel pointing towards the second membrane body in its radially inner end region.
  • the first support body is provided on its pressure-side end face with a radially inner circular recess into which a sealing ring made of a plastically deformable material with lubricating properties is inserted in such a way that it is covered and held axially by the first membrane body. If the seal is now subjected to pressure, this acts via the diaphragm tendon body on the second sealing ring. This deforms plastically at a sufficiently high pressure, whereby it expands radially inwards and lies against the shaft. It can also enter the opening of the sealing gap on the pressure side. Since the material of the second sealing ring has lubricating properties, there is almost no friction between it and the shaft.
  • this molding covers the sealing gap with its inner edge and thus effectively prevents the inner edge of the elastic sealing lip from being pulled into the sealing gap. If this molding occurs when the shaft is rotated for the first time, then an optimal seal with regard to any eccentricity and / or out-of-roundness of the shaft is achieved.
  • the plastic deformation during molding stops when the plastically deformable material of the second sealing ring has placed itself against the shaft to such an extent that it is adequately supported by it.
  • the radially inner, i.e. edges of the sealing lip of the membrane body, second sealing ring and / or support body lying towards the shaft are formed obliquely towards the pressure side.
  • the inside diameter of the bore of the sealing ring penetrated by the shaft is preferably at most as large as the inside diameter of the corresponding bore of the support body.
  • the molding of the sealing ring when pressurized is advantageously facilitated if the bore is slightly conical, so that its inside diameter decreases towards the pressure side.
  • the second sealing ring preferably consists of a plastic.
  • This plastic is particularly preferably a polytetrafluoroethylene in which a particulate lubricant, preferably graphite in particle form, is dispersed.
  • Suitable materials for the first and the second membrane body are polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and in particular fluoroelastomers, for example Viton (ISO code FPM), and nitrile rubber, which may be hydrogenated, for example Therban (ISO code HNBR) ,
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • fluoroelastomers for example Viton (ISO code FPM)
  • nitrile rubber which may be hydrogenated, for example Therban (ISO code HNBR)
  • These elastomers can be crosslinked using conventional methods, such as sulfur or peroxide vulcanization. They can also contain lubricating particles, for example graphite, and fibers such as glass or carbon fibers to increase their strength.
  • the intermediate space between the support bodies can advantageously be filled with a lubricant in order to achieve permanent lubrication.
  • the sealing rings according to the invention are particularly suitable for use in compressors.
  • Such compressors are used, for example, in refrigeration machines for air conditioning systems. They are particularly suitable for compressors that work with carbon dioxide as a refrigerant. Compared to the mechanical seals previously used for this purpose, they cause significantly lower friction losses and have a longer service life. With a relatively simple structure, they enable both a high-pressure seal during operation and in the opposite direction a low-pressure seal when stationary.
  • FIG. 2 shows a further axial section through another embodiment of the seal in the installed state.
  • 3 shows a further embodiment of the radial shaft seal according to the invention with a plastically deformable sealing ring as a half axial section.
  • Fig. 4 shows the radial shaft seal of Figure 3 after molding.
  • the sealing arrangement shown in FIG. 1 consists of the radial shaft sealing ring 1 and the shaft 14.
  • the sealing ring 1 has a first support body 4, on the end face of which the first membrane body 2 rests. This extends over the radially outer edge of the support body and is axially fixed in a groove 9.
  • the support body can be placed on the inside of a bearing housing, not shown here.
  • the radially inner region of the first membrane body ends in an inclined sealing lip 11, which is supported by the bevel 8 on the support body. Its radially inner edge forms a narrow annular sealing gap 12 with the shaft surface.
  • a recess 6 is made on the second end face of the first support body 4 opposite the first membrane body 2.
  • a second support body 5 in the form of a flat disk-shaped ring is inserted into this.
  • a second membrane body 3 made of elastomer is pulled over the outer edge of the second support body and rests against the radially outer regions of its two end faces.
  • the membrane body 3 and the support body 5 are fixed axially and radially.
  • the gap 13 between the inner edge of the support body 5 and the surface of the shaft 14 is larger in this case, since the risk of gap extrusion (pulling the membrane body into the gap) is low because of the lower pressure acting on the membrane body only at a standstill.
  • FIG. 2 shows another embodiment of a radial shaft sealing ring according to the invention, which is installed in the housing 22 of a carbon dioxide compressor.
  • the shaft 21 of the compressor not shown here, is supported in the bearing 23 in the shaft bushing 24.
  • the support body 25 of the sealing ring is axially supported on the low-pressure side on a spring or retaining ring 30 inserted into the bushing. By means of the centering part 31, the support body 25 is fixed radially in the shaft bushing 24.
  • a first membrane body 27 rests on the end face of the support body 25 facing the interior of the compressor, covers its outer edge and is fixed in a groove 26.
  • a second membrane body 28 which bears with its outer edge with slight pressure on the inside of the recess 29 and with its inner edge against the surface of the shaft 21. Even without a special support body, this second membrane body seals sufficiently against atmospheric pressure when the compressor housing is evacuated.
  • the support body 41 for the first membrane body 2 is provided with a radially inner recess 42 on its pressure-side end face.
  • Its inner edge 44 is also inclined against the printing direction, so that it rests on the inclined inner edge of the support body 41 and is centered in this way without it having to rest on the outer edge of the recess 42.
  • Support body 41 and sealing ring 43 are covered on the pressure side by the first membrane body 2.
  • FIG. 4 shows the state of the radial shaft seal according to FIG. 3 after being molded in by pressurization.
  • the sealing lip 10 of the membrane body 2 is elastically deformed by the pressure and now rests on the shaft 14 with a region 46 that is widened compared to the unpressurized state.
  • the over the membrane body pressure acting on the plastic sealing ring 43 by 2 has deformed it so that a foot-like widening 47 has formed on its inner edge 44.
  • the sealing ring - which cannot be seen in this detail - has firmly and non-rotatably applied to the inner wall of the recess 42 (FIG. 3) with plastic deformation.
  • the widening 47 lies largely close to the shaft 14 and extends into the pressure-side opening area of the sealing gap 12.
  • Radial shaft sealing ring first diaphragm body second diaphragm body first supporting body second supporting body recess inner wall of the recess chamfer groove sealing lip sealing lip sealing gap gap shaft centering part shaft housing bearing shaft bushing supporting body groove first diaphragm body second diaphragm body recess Spring washer centering part of first support body recess sealing ring inner edge of the sealing ring conical edge region widened inner edge of the sealing lip widened inner edge of the sealing ring

Landscapes

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  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

Ein bekannter Radialwellendichtring (1) zum Abdichten gegenüber fluiden Medien hohen Drucks verliert seine Dichtwirkung, wenn die Richtung des Druckunterschieds sich umkehrt, beispielsweise beim Evakuieren des Druckbehälters. Durch Einlegen eines zweiten Membrankörpers (2), bevorzugt in einer Ausnehmung, auf der dem ersten Membrankörper (2) abgewandten Seite des Stützkörpers (4) wird eine Dichtung auch in dieser Richtung ohne wesentliche Erhöhung der Reibleistung und eine sichere axiale Abstützung des Dichtrings erreicht. Der Dichtring kann für Kohlendioxidkompressoren in Kältemaschinen von Klimaanlagen verwendet werden.

Description

Radialwellendichtring und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring und dessen Verwendung in einem Kompressor.
Radialwellendichtungen werden im allgemeinen eingesetzt, um Wellendurchführungen abzudichten, bei denen auf beiden Seiten ein fluides Medium mit unterschiedlichem Druck vorliegt.
Aus der DE-A-198 41 123 ist ein Radialwellendichtring bekannt, der einen im wesentlichen scheibenförmigen Stützkörper umfasst, auf den ein Membrankörper mit einer Vorspannung so aufgezogen ist, dass er an einer Stirnseite des Stützkörpers anliegt. Der Stützkörper weist ein Zentrierteil mit einem radial außen liegenden Rand auf, der vom Membrankörper nicht überzogen ist und beim Einbau des Dichtrings in ein Lagergehäuse an dessen Innen- seite anlegbar ist.
Ein Dichtring dieser Art kann zur Abdichtung einer Wellendurchführung in das geschlossene Gehäuse eines Kompressors verwendet werden. Solche Kompressoren werden beispielsweise zum Verdich- ten des Kältemittels in Kältemaschinen, z.B. in Klimaanlagen für Fahrzeuge, verwendet.
Nachteilig dabei ist, dass der Dichtring nur in einer Richtung abdichtet. Dies ist für den Normalbetrieb des Kompressors zwar ausreichend, wenn der Druck im Gehäuse stets größer als der Außendruck ist. Will man jedoch vor dem Einfüllen des Kältemit- tels im Rahmen der Herstellung, Wartung oder Reparatur Fremdgase wie Luft und Wasserdampf durch Evakuieren des Gehäuses entfernen, dann lässt der Dichtring Außenluft in das Gehäuse eintreten.
Die erwähnte Offenlegungsschrift beschreibt auch eine Anordnung aus zwei gleichen Dichtringen, die gegeneinander gestellt sind. Damit wird eine Abdichtung in beiden Richtungen erreicht. Jedoch wird auch die durch die Reibung der Membrankörper an der Welle verursachte Verlustleistung und die abzuführende Wärmeleistung beträchtlich erhöht. Außerdem befinden sich an beiden Stirnseiten dieser Anordnung Membrankörper aus elastischem Material. Dadurch ist keine stabile Fixierung des Dichtringes in axialer Richtung möglich.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Radialwellendichtring anzugeben, der von den vorstehend erwähnten Nachteilen frei ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Radialwellendichtring der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem auf der zweiten Stirnseite des Stützkörpers, die dem dort genannten ersten Membrankörper gegenüberliegt, ein zweiter Membrankörper angeordnet ist.
Der zweite Membrankörper kann so bemessen werden, dass er nur mit einer sehr geringen Vorspannung auf der abzudichtenden Welle aufliegt, da er nicht, wie der erste Membrankörper, gegen einen relativ hohen Druck, beispielsweise 1 bis 10 MPa, sondern nur gegen den Atmosphärendruck von etwa 0,1 MPa zu dichten braucht. Daher ist die von diesem Membrankörper verursachte Reibleistung klein und erhöht die gesamte Reibleistung allenfalls geringfügig.
Vorteilhaft ist der zweite Membranköper in einer radial innen liegenden Ausnehmung der zweiten Stirnseite des Stützkörpers angeordnet. Der Stützkörper besteht bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise Lagerbronze. Da der zweite Membrankörper die zweite Stirnseite des Stützkörpers nicht bedeckt, sondern in einer Ausnehmung in der Stirnseite angebracht ist, bleibt der radial außen liegende Bereich dieser Stirnseite frei und kann fest auf einem entsprechenden Widerlager am Gehäuse aufliegen.
Bevorzugt weist der erste und/oder der zweite Membrankörper am radial innen liegenden Endbereich eine Dichtlippe auf, die in einer vom Stützkörper weg weisenden Richtung schräg gestellt ist.
Vorteilhaft ist der zweite Membrankörper von einem zweiten Stützkörper gestützt. Dieser kann beispielsweise die Form eines Ringes haben. Der zweite Membrankörper kann so gestaltet sein, dass er den radial außen liegenden Rand des zweiten Stützkörpers, ggf. mit einer Vorspannung, überzieht. Der den Rand überziehende Bereich kann ein gewisses Übermaß zur Weite der Ausnehmung haben, so dass er beim Einsetzen in die Ausnehmung e- lastisch verformt wird und mit einer Flächenpressung an der Innenwand der Ausnehmung anliegt.
Da der zweite Membrankörper gewöhnlich nur bei ruhender Welle gegen den Atmosphärendruck zu dichten braucht, wirkt er in die- sem Fall auch ohne Stützung im radial innen liegenden Bereich hinreichend. Vorzugsweise besitzt der zweite Stützkörper aber auch in seinem radial innen liegenden Endbereich eine zum zweiten Membrankörper hin weisende Abschrägung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Stützkörper auf seiner druckseitigen Stirnseite mit einer radial innen liegenden kreisförmigen Ausnehmung versehen, in die ein Dichtring aus einem plastisch verformbaren Material mit Schmierungseigenschaft so eingelegt ist, dass er vom ersten Membrankörper überdeckt und axial gehalten wird. Wird nun die Dichtung mit Druck belastet, dann wirkt dieser über den Memb- rankörper auf den zweiten Dichtring. Dieser verformt sich bei hinreichend großem Druck plastisch, wobei er sich radial nach innen ausdehnt und an die Welle anlegt. Dabei kann er auch in die druckseitige Öffnung des Dichtspalts eintreten. Da das Ma- terial des zweiten Dichtrings schmierende Eigenschaften hat, tritt fast keine Reibung zwischen ihm und der Welle auf. Andererseits deckt er mit seinem inneren Rand den Dichtspalt ab und verhindert so wirksam, dass der innere Rand der elastischen Dichtlippe in den Dichtspalt gezogen wird. Geschieht dieses Einformen bei der erstmaligen Druckbeaufschlagung bei rotierender Welle, dann wird eine optimale Dichtung hinsichtlich etwaiger Exzentrizität und/oder Unrundheit der Welle erreicht. Die plastische Verformung beim Einformen hört auf, wenn das plastisch verformbare Material des zweiten Dichtrings sich soweit an die Welle angelegt hat, dass es von dieser hinreichend gestützt wird. Zusätzlich erfolgt beim Einformen ein dichtes Anpressen an den radial außen liegenden Rand der Ausnehmung im Stützkörper, sodass der zweite Dichtkörper verdrehsicher in der Ausnehmung festgelegt wird.
Vorzugsweise sind die radial innen, d.h. zur Welle hin liegenden Ränder von Dichtlippe des Membrankörpers, zweitem Dichtring und/oder Stützkörper zur Druckseite hin schräg geformt.
Der Innendurchmesser der von der Welle durchsetzten Bohrung des Dichtrings ist vorzugsweise höchstens so groß wie der Innendurchmesser der entsprechenden Bohrung des Stützkörpers. Das Einformen des Dichtrings bei der Druckbeaufschlagung wird vorteilhaft erleichtert, wenn die Bohrung leicht konisch verläuft, sodass sich ihr Innendurchmesser zur Druckseite hin vermindert.
Für das Material des Dichtrings kommt jedes plastisch verformbare Material mit Schmiereigenschaft in Frage, beispielsweise ein Lagermetall. Bevorzugt besteht der zweite Dichtring aus ei- nem Kunststoff. Besonders bevorzugt ist dieser Kunststoff ein Polytetrafluorethylen, in dem ein teilchenförmiges Gleitmittel, bevorzugt Graphit in Teilchenform, dispergiert ist.
Als Material für den ersten und den zweiten Membrankörper eignen sich Polymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE) und insbe- sondere Fluorelastomere, beispielsweise Viton (ISO-Kennzeichen FPM) , und Nitrilkautschuk, der ggf. hydriert sein kann, beispielsweise Therban (ISO-Kennzeichen HNBR) . Diese Elastomere können mit üblichen Verfahren, wie Schwefel- oder Peroxidvulkanisation, vernetzt sein. Sie können auch Schmierpartikel, bei- spielsweise Graphit, sowie zur Steigerung der Festigkeit Fasern wie Glas- oder Kohlenstofffasern enthalten.
Vorteilhaft kann der Zwischenraum zwischen den Stützkörpern mit einem Schmierstoff gefüllt sein, um eine Dauerschmierung zu er- zielen.
Die erfindungsgemäßen Dichtringe eignen sich insbesondere für die Verwendung in Kompressoren. Solche Kompressoren werden beispielsweise in Kältemaschinen für Klimaanlagen verwendet. Be- sonders geeignet sind sie für Kompressoren, die mit Kohlendioxid als Kältemittel arbeiten. Gegenüber den hierfür bisher üblichen Gleitringdichtungen verursachen sie wesentlich geringere Reibungsverluste und haben eine längere Lebensdauer. Bei relativ einfachem Aufbau ermöglichen sie sowohl eine Hochdruckdich- tung im Laufbetrieb als auch in der Gegenrichtung eine Niederdruckdichtung im Stand.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ra~ dialwellendichtung,
Fig. 2 einen weiteren axialen Schnitt durch eine andere Aus- führungsform der Dichtung im eingebauten Zustand. Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ra- dialwellendichtung mit plastisch verformbarem Dichtring als halber axialer Schnitt.
Fig. 4 die Radialwellendichtung nach Figur 3 nach dem Einformen.
Die in Figur 1 gezeigte Dichtungsanordnung besteht aus dem Radialwellendichtring 1 und der Welle 14. Der Dichtring 1 weist einen ersten Stützkörper 4 auf, an dessen Stirnseite der erste Membrankörper 2 anliegt. Dieser erstreckt sich über den radial äußeren Rand des Stützkörpers und ist in einer Nut 9 axial fixiert. Mittels des Zentrierteils 15 ist der Stützkörper an der Innenseite eines hier nicht gezeigten Lagergehäuses anlegbar. Der radial innen liegende Bereich des ersten Membrankörpers läuft in einer schräg gestellten Dichtlippe 11 aus, die von der Abschrägung 8 am Stützkörper gestützt wird. Deren radial innen liegender Rand bildet mit der Wellenoberfläche einen engen ringförmigen Dichtspalt 12. Auf der dem ersten Membrankörper 2 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des ersten Stützkörpers 4 ist eine Ausnehmung 6 angebracht. In diese ist ein zweiter Stützkörper 5 in Form eines flachen scheibenförmigen Rings eingelegt. Ein zweiter Membrankörper 3 aus Elastomer ist über den äußeren Rand des zweiten Stützkörpers gezogen und liegt an den radial äußeren Bereichen von dessen beiden Stirnseiten an. Durch Flächenpressung auf die Innenseite 7 der Ausnehmung sind Membrankörper 3 und Stützkörper 5 axial und radial festgelegt. Der Spalt 13 zwischen dem Innenrand des Stützkörpers 5 und der Oberfläche der Welle 14 ist in diesem Falle größer, da wegen des geringeren und nur im Stillstand auf den Membrankörper wirkenden Drucks die Gefahr der Spaltextrusion (Hineinziehen des Membrankörpers in den Spalt) gering ist. Entsprechend liegt die schräg vom ersten und zweiten Stützkörper hinweg gestellte Dichtlippe 12 des zweiten Membrankörpers 3 nur mit geringer Vorspannung auf der Oberfläche der Welle 14 auf. In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radialwellendichtrings dargestellt, der in das Gehäuse 22 eines Kohlendioxid-Kompressors eingebaut ist. Die Welle 21 des hier nicht gezeigten Kompressors ist im Lager 23 in der Wellen- durchführung 24 gelagert. Der Stützkörper 25 des Dichtrings stützt sich auf der Niederdruckseite axial auf einen in die Durchführung eingelegten Feder- oder Sicherungsring 30. Mittels des Zentrierteils 31 ist der Stützkörper 25 in der Wellendurchführung 24 radial festgelegt. Ein erster Membrankörper 27 liegt auf der dem Innenraum des Kompressors zugewandten Stirnseite des Stützkörpers 25 an, überzieht dessen äußeren Rand und ist in einer Nut 26 festgelegt. In der Ausnehmung 29 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Stützkörpers 25 befindet sich ein zweiter Membrankörper 28, der mit seinem äußeren Rand mit ge- ringer Pressung an der Innenseite der Ausnehmung 29 und mit seinem Innenrand an der Oberfläche der Welle 21 anliegt. Bereits ohne einen besonderen Stützkörper dichtet dieser zweite Membrankörper beim Evakuieren des Kompressorgehäuses hinreichend gegen den Atmosphärendruck ab.
In Figur 3 ist der Stützkörper 41 für den ersten Membrankörper 2 auf seiner druckseitigen Stirnseite mit einer radial innen liegenden Ausnehmung 42 versehen. In diese ist ein Dichtring 43 aus Polytetrafluorethylen, in dem Graphitteilchen dispergiert sind, locker eingelegt. Sein innerer Rand 44 ist ebenfalls gegen die Druckrichtung schräg gestellt, sodass er auf dem schrägen Innenrand des Stützkörpers 41 aufliegt und so zentriert wird, ohne dass er am äußeren Rand der Ausnehmung 42 anliegen muss. Stützkörper 41 und Dichtring 43 werden druckseitig vom ersten Membrankörper 2 abgedeckt.
Figur 4 zeigt den Zustand der Radialwellendichtung nach Figur 3 nach dem Einformen durch Druckbeaufschlagung. Die Dichtlippe 10 des Membrankörpers 2 ist durch den Druck elastisch verformt und liegt nun mit einem gegenüber dem drucklosen Zustand verbreiterten Bereich 46 an der Welle 14 an. Der über den Membrankör- per 2 auf den plastischen Dichtring 43 wirkende Druck hat diesen so verformt, dass sich an seinem Innenrand 44 eine fußartige Verbreiterung 47 gebildet hat. Gleichzeitig hat sich der Dichtring - was in diesem Detail nicht zu sehen ist - unter plastischer Verformung fest und verdrehsicher an die Innenwand der Ausnehmung 42 (Figur 3) angelegt. Die Verbreiterung 47 liegt weitgehend dicht an der Welle 14 an und erstreckt sich in den druckseitigen Öffnungsbereich des Dichtspalts 12. Hierdurch wird das Einziehen des Randes der elastischen Dichtlippe 10 in den Dichtspalt 12 sicher vermieden, da dieser von der Verbreiterung 47 des Dichtrings 43 völlig verschlossen ist. Während also ohne zweiten Dichtring ein Dichtspalt konstruktiv vorgesehen werden muss, um Fertigungsabweichungen auszugleichen und eine Berührung der Welle mit dem metallischen Stützkörper zu vermeiden, ermöglicht die Verwendung des plastischen Dichtrings eine wesentlich verbesserte Dichtung unter Ausgleich der Abweichungen.
Figure imgf000011_0001
Radialwellendichtring und dessen Verwendung
Bezugszeichenliste
Radialwellendichtring erster Membrankörper zweiter Membrankörper erster Stützkörper zweiter Stützkörper Ausnehmung Innenwand der Ausnehmung Abschrägung Nut Dichtlippe Dichtlippe Dichtspalt Spalt Welle Zentrierteil Welle Gehäuse Lager Wellendurchführung Stützkörper Nut erster Membrankörper zweiter Membrankörper Ausnehmung Federring Zentrierteil erster Stützkörper Ausnehmung Dichtring Innenrand des Dichtrings konischer Randbereich verbreiterter Innenrand der Dichtlippe verbreiterter Innenrand des Dichtrings

Claims

Radialwellendichtring und dessen VerwendungPatentansprüche
1. Radialwellendichtring mit einem ersten Membrankörper (2, 27) und einem im wesentlichen scheibenförmigen Stützkörper (4, 25), auf den der erste Membrankörper mit einer Vorspannung so aufgezogen ist, dass er an einer ersten Stirnseite des Stützkörpers (4, 25, 41) anliegt, wobei am Stützkörper ein Zentrierteil (15, 31) mit einem radial außenliegenden Rand angeordnet ist, der vom ersten Membrankörper nicht ü- berzogen ist und beim Einbau des Radialwellendichtrings in ein Lagergehäuse an der Innenseite des Lagergehäuses anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Membrankörper (3, 28) an der der ersten gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Stützkörpers (4, 25) angeordnet ist.
Radialwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Membrankörper in einer radial innen liegenden Ausnehmung in der zweiten Stirnseite des Stützkörpers angeordnet ist.
3. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Membrankörper am radial innen liegenden Endbereich eine Dichtlippe (10, 11) aufweist, die schräg vom Stützkörper sich entfer- nend gestellt ist.
4. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Membrankörper (3) von einem zweiten Stützkörper (5) gestützt wird.
5. Radialwellendichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Membrankörper (3) den radial äußeren Rand des zweiten Stützkörpers (5) überzieht und mit einer Flächenpressung an der Innenwand (7) der Ausnehmung (6) anliegt .
6. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stützkörper im radial innen liegenden Endbereich einen zum zweiten Membrankörper weisenden abgeschrägten Ansatz aufweist.
7. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Membrankörper aus Fluorelastomer, ggf. hydriertem Nitril- kautschuk oder Polytetrafluorethylen besteht.
8. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des ersten und/oder zweiten Membrankörpers Schmierpartikel und/oder Fasern enthält.
9. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (41) auf seiner druckseitigen ersten Stirnseite eine radial innenliegende Ausnehmung (42) aufweist, in die ein Dichtring (43) aus ei- nem plastisch verformbaren Material mit Schmierungseigenschaft so eingelegt ist, dass er vom ersten Membrankörper (2) überdeckt und axial gehalten wird.
10. Radialwellendichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass der Innenrand (44) des Dichtrings (43) einen zur
Druckseite hin sich konisch verengenden Randbereich (45) aufweist .
11 . Radialwellendichtring nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (43) aus einem Kunststoff besteht .
12. Radialwellendichtring nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (43) aus Polytetrafluorethylen besteht, in dem Graphitteilchen dispergiert sind.
13. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen den beiden Stützkörpern (4, 5, 41) mit einem Schmierstoff gefüllt ist.
14. Verwendung eines Radialwellendichtrings nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Kompressor.
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