DE10336924A1

DE10336924A1 - Schutzvorrichtung für Transport und Montage von Lippendichtungen

Info

Publication number: DE10336924A1
Application number: DE10336924A
Authority: DE
Inventors: Detlef Zimmer
Original assignee: ZEWI PLAST KUNSTSTOFFVERARBEIT; ZEWI-PLAST KUNSTSTOFFVERARBEITUNG GmbH; Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-03-04
Also published as: DE20212303U1; DE10336924A8

Abstract

Um eine Schutzvorrichtung für Transport und Montage von Lippendichtungen, insbesondere von Radialwellendichtringen (RWDR) mit Dichtlippen aus einem temperatur- und ölbständigen Kunststoff, wobei die Dichtlippe oder der RWDR in einen Versteifungsring, ein Lagerschild oder anderen Einbaukomponenten, integriert als kompaktes Bauteil, gehandhabt, transportiert und montiert wird, so weiterzubilden, dass die Montage der Lippendichtung auch mit Roboter-Werkzeugen einfach durchführbar ist, wobei die Oberfläche ohne jeglichen Trenngrat ist, und die wirtschaftlich herstellbar ist, wird an den Körper (11) der Schutzvorrichtung (10) ein angeformter, überstehender Lippenschutzring (15) vorgesehen, der lippenseitig zum Durchmesser der Montageseite etwas aufgeweitet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Transport und Montage von Lippendichtungen, insbesondere von Radialwellendichtringen (RWDR) mit Dichtlippen aus einem temperatur- und ölbeständigen Kunststoff – beispielsweise Polytetrafluorethylen-Compound, wobei die Dichtlippe oder der RWDR in einen Versteifungsring, ein Lagerschild oder anderen Einbaukomponenten integriert als kompaktes Bauteil gehandhabt, transportiert und montiert wird.
Zur Abdichtung von aus einem Gehäuse eines Antriebsmotor austretender Wellen werden Lippendichtungen – etwa nach ISO 16 589 – eingesetzt, wie beispielsweise in EP 0 615 085 oder EP 0 615 086 beschrieben. Die Abdichtwirkung derartiger Lippendichtungen wird durch entsprechende Ausbildung der Geometrie der Dichtlippe und deren Oberfläche erzielt, die bis in mikroskopisch kleine Bereiche reicht. Daher kann eine einwandfreie Funktion nur dann erreicht werden, wenn jegliche auch noch so kleine irreversible Deformationen der Dichtlippe durch das Handling während der Herstellung, des Transportes vom Herstellungsort zum Montageort und der Montage mit Sicherheit ausgeschlossen werden können.
Um derartige Deformationen zu vermeiden, sind Transport- und Montagehülsen für derartige Lippendichtungen bekannt und seit langem gebräuchlich. Trotzdem kommt es immer wieder zu Störungen der Abdichtfunktion, weil durch fertigungsbedingte und nicht vollständig entfernte Grate auf der Oberfläche dieser Hülsen die Dichtlippe beim Einsetzen derartiger Transport- und Montagehülsen sowie bei deren Ausdrücken während der Montage beschädigt werden kann. Eine weitere Ursache für Beschädigungen der Dichtlippen sind die als Verlierschutz vorgesehenen Mittel, wie beispielsweise Haltenoppen oder Wandstärkenversetzungen. DE 38 38 760 zeigt eine solche Schutzvorrichtung für Radialwellendichtringe (RWDR), bei der der Durchmesser der äußeren Mantelfläche (20), auf dem der RWDR sitzt, mindestens denselben Durchmesser hat, wie die Gegenlauffläche des RWDR auf der Welle, sonst wäre er nicht montierbar. Nach der Montage des RWDR wird die Dichtlippe wegen der Relaxation über längere Zeit hinweg diesen Durchmesser beibehalten und erst sehr langsam wegen des in dieser Schrift erwähnten "Memory-Effekts" sich zum Zentrum hin verformen, wodurch sich dann erst die für die Abdichtung erforderliche Radialkraft wieder aufbaut. Darüber hinaus bietet die Montagehülse bietet keinen zusätzlichen Verlierschutz, der RWDR kann gegen das offene Ende der Hülse leicht abgestreift werden. Daher ist der RWDR nach der Montage zunächst undicht und wird erst nach längerer Zeit abdichten können. Eine weitere Schutzvorrichtung, jedoch für RWDR mit federbelasteter elastomerer Dichtlippe, beschreibt DE 44 30 066 . Hier weist der Sitz des RWDR auf der Montagehülse einen Durchmesser auf, gleich dem Durchmesser des Sitzes des RWDR auf der Welle. Dies führt bei einem RWDR mit Polytetrafluorethylen-Dichtlippe zu den unter DE 38 38 760 beschriebenen Problemen, die jedoch infolge der Federbelastung nach DE 44 30 066 überwunden werden, da die Feder eine für eine sichere Abdichtung erforderliche Radialkraft sofort nach der Montage aufbringt. Die Montagehülsen nach DE 38 38 760 sowie DE 44 30 066 für RWDR sind somit für PTFE-Dichtlippen ungeeignet.
Somit ergibt sich die Aufgabenstellung, die dieser Erfindung zugrunde liegt, die gattungsgemäße Schutzvorrichtung derart weiter zu bilden, dass die Montage der Lippendichtung auch mit Roboter-Werkzeugen einfach durchführbar ist, wobei die Oberfläche ohne jeglichen Trenngrat ist, und die wirtschaftlich herstellbar ist.
Diese Aufgabenstellung wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.
Nach der Erfindung weist die Montage- und Schutzhülse einen Sitzdurchmesser D_H für den RWDR auf, der kleiner ist als der Sitzdurchmesser D_W des RWDR auf der Welle. Vorteilhaft ist dieser mindestens 0,5%, bezogen auf D_W, kleiner als der Sitzdurchmesser D_W des RWDR auf der Welle. Ein bevorzugter Wert für diese Verkleinerung des Sitzdurchmessers R_H gegenüber dem Wellendurchmesser R_W liegt bei 0,75. Dieser Sitzdurchmesser gewährleistet, dass der RWDR während Transport und Montage keine bleibende Aufweitung erfährt. Der an einem Rand der Schutzvorrichtung vorgesehene dichtlippenseitige Ring ist aufgeweitet. Diese Aufweitung bildet eine wirksame Maßnahme, um ein Abrutschen der Dichtung zu unterbinden, sie ist somit die Ausbildung eines Verlierschutzes. Eine solche Aufweitung kann nach dem Spritzen der Schutzvorrichtung durch eine nachträgliche Aufweitung der nach dem Auswerfen aus dem Spritzautomaten wieder erwärmten Schutzvorrichtung in einem zusätzlichen Arbeitsgang erreicht werden. Dieses Vorgehen erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang, der einer wirtschaftlichen Herstellung entgegensteht.
Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, wird diese Aufweitung ohne zusätzlichen Arbeitgang vorteilhaft beim Anspritzen mit angeformt. Um diese Ausbildung zu ermöglichen wird im Bereich der den Lippenschutz bildenden Ringes eine Wandstärkenverdünnung vorgesehen. Durch diese verringerte Wandstärke wird eine Zwangsentformung ermöglicht, die ein Spritzen der Vorrichtung in einem schieberlosen Werkzeug erlaubt. Als Kunststoff wird ein thermoplastisches Polymerisat, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen vorgesehen. Um dessen Steifigkeit zu erhöhen, wird der Kunststoff vorteilhaft armiert, wobei vorzugsweise Glaskügelchen vorgesehen sind, deren Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise um 0,3 mm liegt. Der Einsatz von Glaskügelchen hat hier den Vorteil, dass ein Aufrichten, wie es beim Einsatz von Fasern als Kunststoff-Armierung im Bereich des Anspritzpunktes oder im Bereich des Aufeinandertreffens der Kunststoff-Fronten beim Spritzen nicht zu vermeiden ist, entfällt.
Vorteilhaft wird dabei der Außenrand des Lippenschutzringes mit einer Außenwulst versehen, die den abstehenden Lippenschutzring in einem gewissen Grade versteift und so dessen Umkippen bei dem Einführen in den Ring der Lippendichtung verhindert. Diese Außenwulst wird dabei so angeformt, dass sie die nach außen gerichtete Kontur des Lippenschutzringes nahtlos fortsetzt. Auf der dem Inneren zugewandten Seite wird die Wulst unter einem spitzen Winkel an die Fläche des Lippenschutzring geführt, so dass auch dort ein (nahezu) stetiger Übergang gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lippenschutzring gekrümmt ausgebildet. Seine Krümmung ist dabei so, das sich die Dichtlippe sauber abstützend an diese gekrümmte Flanke des Lippenschutzringes anlegen kann. Ein Zurückklappen der Dichtlippe wird somit unterbunden. In der Praxis liegt dabei der Krümmungsradius für diese Krümmung im Bereich von höchstens 10 mm. Dabei ist der äußere Durchmesser der Wulst mindestens gleich, allenfalls geringfügig größer als der äußere Durchmesser des dem Lippenschutzring abgewandten Endes der Schutzvorrichtung.
Die Erfindung wird an Hand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigen:
1: Gesamtdarstellung einer in ein Antriebs-Gehäuse einzusetzender Wellendichtung mit einem Radialwellendichtring (schematisierter Schnitt);
2: Schnitt durch die Schutzvorrichtung.
Die stark schematisierte Gesamtdarstellung in der 1 zeigt ein (angedeutetes) Gehäuse 1 eines Antriebs – beispielsweise einer (nicht näher dargestellten) Verbrennungskraftmaschine – in einem schematischen Schnitt. Der Kraft-Abtrieb des Antriebs erfolgt über die Ausgangswelle 2 mit der Achse A-A, die durch die Öffnung in dem Gehäuse 1 geführt wird, und deren Wellendurchmesser mit D_W bezeichnet ist. Der Radialwellendichtring 5 wird in den freien Raum 3 zwischen der Welle 2 und dieser Öffnung im Gehäuse 1 (strichpunktiert angedeutet) eingesetzt.
Der Radialwellendichtring 5 besteht aus einem Versteifungsring mit einem Radialflansch 6.1 und einem Axialflansch 6.2, auf dessen Außendurchmesser ein (nicht näher bezeichneter) Gummimantel zur besseren statischen Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 1 anvulkanisiert ist. An diesem Versteifungsring ist die Dichtlippe 7 in Form einer nach innen weisenden, ebenen Scheibe unlösbar befestigt (s. EP 0 837 270 A2 ). Beim Aufschieben dieses Radialwellendichtringes 5 auf die eine Transport- und Montagehülse bildende Schutzvorrichtung 10 nach dieser Erfindung wird diese Dichtlippe 7 in die gewünschte, abgekrümmte Form gebracht und so vorverformt, dass der vordere Teil 8 der Dichtlippe 7 die abzudichtende Welle 2 nach der Montage flächig umschließt.
Der Radialwellendichtring 5 wird vom Ort ihrer Herstellung nun zur Weiterverarbeitung an den Montageort an anderer Stelle transportiert, um dort in das Gehäuse 1 mit der Welle 2 montiert zu werden. Dabei ist der zum Aufliegen an der Welle 2 bestimmte empfindliche, vordere Teil 8 der Dichtlippe 7 vor Beschädigungen etwa durch Verformungen zu schützen. Auch beim Ansetzen des Radialwellendichtringes 5 an das Gehäuse 1 und dem damit verbundenen Durchschieben der Welle 2 durch den Radialwellendichtring 5 ist ein Schutz der Dichtlippe 7 gegen Verformungen notwendig. Daher wird die Schutzvorrichtung 10 unmittelbar nach dem Herstellen des Radialwellendichtringes 5 mit der Dichtlippe 7 (oder dem entsprechenden Kompakt-Bauteil mit Radialwellendichtring) in diese einge führt, die den Schutz der Dichtlippe 7, besonders deren empfindlichen vorderen Teils 8 gewährleistet. Dabei ist der Durchmesser des Sitzes des Radialwellendichtringes mit R_H bezeichnet. Dieser Sitzdurchmesser R_H ist gegenüber dem Wellendurchmesser R_W um mindestens 0,5% kleiner, so dass die Lippe 8 während der Lagerung und des Transportes nicht aufgeweitet wird, wobei ein bevorzugter Wert für diese Durchmesser-Verringerung bei 0,75% liegt.
Im Querschnitt weist die Schutzvorrichtung 10 einen Basiskörper 11 auf, an den ein innerer Ring 12 angeformt ist, der mit einem umlaufenden Steg 13 so versehen ist, dass sich eine umlaufende Kammer 14 öffnet, in die während der Endphase der Montage des Radialwellendichtringes 5 die Frontseite der Ausgangswelle 2 zentrierend eingreift und im Zuge der Montage des Radialwellendichtringes 5 in dem bzw. an das Gehäuse 1 des Antriebs die Schutzvorrichtung 10 ausdrückt, so dass sich die Dichtlippe 7 sich mit ihrem vorderen Teil 8 nunmehr frei gegen die Welle 2 legen kann.
Auf der Seite der Dichtlippen 7 weist der Basiskörper 11 der Schutzvorrichtung 10 einen Ansatz auf, der in den Lippenschutzring 15 übergeht. Dieser Lippenschutzring 15 ist von der Achse A-A der Schutzvorrichtung weg gekrümmt und bietet insbesondere dem empfindlichen, vorderen Teil 8 der Dichtlippe 7 eine schützende und stützende Anlage. Der Außendurchmesser D₁ des Lippenschutzringes 15 ist dabei mindestens gleich dem Außendurchmesser D₂ des der Dichtlippenseite abgewandten Endes der Schutzvorrichtung 10.
Weiter ist dieser Lippenschutzring 15 vorteilhaft mit einer endständigen Wulst 16 versehen, die diesen Lippenschutzring 15 versteift. Aus der der Dichtlippe 7 zugewandten Seite des Lippenschutzringes 15 geht diese (Außen-)Seite tangential in diese Wulst 16 über. Auf der der Dichtlippe 7 abgewandten (Innen)-Seite des Lippenschutzringes 15 ist dieser mit einer Schräge so in die Fläche der (Innen-)Seite eingeleitet, dass ein stoßfreier Übergang gewährleistet ist.

Claims

Schutzvorrichtung für Transport und Montage von Lippendichtungen, insbesondere von Radialwellendichtringen (RWDR) mit Dichtlippen aus einem temperatur- und ölbeständigen Kunststoff – beispielsweise Polytetrafluorethylen-Compound, wobei die Dichtlippe oder der RWDR in einen Versteifungsring, ein Lagerschild oder anderen Einbaukomponenten integriert als kompaktes Bauteil gehandhabt, transportiert und montiert wird, gekennzeichnet durch einen an den Körper (11) der Schutzvorrichtung (10) angeformten, überstehenden Lippenschutzring (15), der lippenseitig zum Durchmesser der Montageseite etwas aufgeweitet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzdurchmesser D_H des Radialwellendichtringes (5) auf der Montage- und Schutzhülse (10) kleiner ist, als der Sitzdurchmesser D_W des RWDR auf der Welle.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzdurchmesser D_H des Radialwellendichtringes (5) um mindestens 0,5%, bezogen auf D_W, kleiner ist, als der Sitzdurchmesser D_W des RWDR auf der Welle.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzdurchmesser D_H des Radialwellendichtringes (5) um 0,75%, bezogen auf D_W, kleiner ist, als der Sitzdurchmesser D_W des RWDR auf der Welle.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Lippenschutzringes (15) gegenüber der Wandstärke des Körpers (11) so verringert ist, dass eine Zwangsentformung möglich ist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand des Lippenschutzringes (15) eine Außenwulst (16) aufweist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Dichtlippe (8) zugewandte Seite des Lippenschutzringes (15) tangential in die Außenwulst (16) des Lippenschutzringes (15) übergeht.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lippenschutzring (15) eine Krümmung aufweist, die vom Zentrum weg gerichtet ist, und deren Radius vorzugsweise höchsten 10 mm beträgt.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser D₁ der Wulst (16) des Lippenschutzringes (15) mindestens gleich ist dem Außendurchmesser D₂ der Schutzvorrichtung auf ihrer dem Lippenschutzring (15) abgewandten Seite.
Schutzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (10) aus einem thermoplastischen Polymer gespritzt ist, das mit einem Zusatz von Glaskügelchen armiert ist, wobei der Durchmesser der Glaskügelchen im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 0,4 mm liegt.