DE1076455B

DE1076455B - Dichtelement aus elastischem Werkstoff mit einer Dichtlippe zur Abdichtung von hin- und hergehenden und oder rotierenden Maschinenteilen, insbesondere Stangen oder Wellen

Info

Publication number: DE1076455B
Application number: DEB34962A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Tuczek
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1955-03-21
Filing date: 1955-03-21
Publication date: 1960-02-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement aus elastischem Werkstoff mit einer Dichtlippe zur Abdichtung von hin- und hergehenden und/oder rotierenden Stangen oder Wellen, welches gegen einen inneren oder äußeren Überdruck abdichtet.

Derartige Dichtelemente sind beispielsweise als Wellendichtungen (z. B. sogenannte Simmeringe), als Nutringe und Dichtmanschetten bekannt. Diese haben gemeinsam, daß die Dichtlippen aus einem elastischen Werkstoff bestehen, der eine erhebliche Dehnung hat. Als Werkstoff werden Kautschuk oder andere kautschukartige Werkstoffe verwendet. Die Dichtlippen werden durch eine zusätzliche Wurmfeder an die Stange gepreßt oder aber werden in ihrem Durchmesser kleiner als die Stange ausgeführt, so daß beim Überstreifen über die Stange eine geringe Vorspannung entsteht. Muß das Dichtelement gegen einen nennenswerten Druck von beispielsweise mehr als 5 Atmosphären abdichten, so sind Simmeringe nicht mehr anwendbar, weil dieselben den axialen so Druck nicht aufnehmen können und zum Umschlagen der Dichtlippen neigen, während manschettenartige Dichtungen den Nachteil besitzen, daß insbesondere bei sehr hohen Überdrücken von etwa 100 at und mehr nicht nur die Dichtlippe selbst, sondern auch das hinter der Dichtlippe sitzende Material verformt und an die Stange gepreßt wird. Hierdurch wird ein schneller Verschleiß hervorgerufen, da das Material hinter der Dichtlippe bereits trocken läuft, wenn die Dichtung den Zweck der Abdichtung voll erfüllt.

In bekannter Weise kann das Dichtelement z. B. eine Manschette aus einem Werkstoff bestehen, der eine hohe Festigkeit hat aber andererseits so elastisch ist, daß die Dichtlippe mit merklichem Übermaß einen Preßsitz auf der Stange haben kann, und der zugleich gute Laufeigenschaften bei geringem Verschleiß besitzt. Diese Bedingungen werden beispielsweise durch den Werkstoff Polyamid erfüllt. Bei einer bekannten Ausführung wird die radiale Wandstärke der Dichtlippe, die spitz ausläuft, schwach gehalten, damit der Reibungsdruck, der durch die die Vorspannung erzeugende Aufweitung der Dichtlippe entsteht, gering gehalten wird. Auch hier besteht der Nachteil, daß bei hohen Überdrücken das hinter der Dichtlippe sitzende Material an die Stange gepreßt wird und schneller Verschleiß durch Trockenlaufen eintritt. Bei Versuchen mit Dichtlippen am Ende eines zylindrischen Halses von so großer radialer Wandstärke, daß das Anpressen des Materials hinter der Dichtlippe vermieden wird, wurde die Erfahrung gemacht, daß mit zunehmendem Überdruck die Reibung der Dichtlippe stark anwächst. Die Erklärung wurde darin gesehen, daß der hohe Überdruck von 100 und mehr Atmosphären, der nicht nur auf die Dichtlippe selbst, Dichtelement aus elastischem Werkstoff

mit einer Dichtlippe zur Abdichtung

von hin- und hergehenden

und oder rotierenden Maschinenteilen,
insbesondere Stangen oder Wellen

Anmelder:

Böge G.m.b.H.,
Eitorf/Sieg, Forster Str. 40

Dipl.-Ing. Franz Tuczek, Eitorf/Sieg,
ist als Erfinder genannt worden

sondern auch auf deren Umgebung wirkt, ein sehr starkes Anpressen der Dichtlippe an die Stange bewirkt.

Das Dichtelement gemäß der Erfindung schafft hier Abhilfe und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtlippe im ungespannten Zustand größer als der der Stange ist und die Dichtlippe durch einen zylindrischen Schrumpf ring an die Stange gepreßt wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Anpreßdruck der Dichtlippe in geringerem Maße durch den auf die Umgebung der Dichtlippe wirkenden Überdruck gesteigert wird, da die in drucklosem Zustand vorhandene und den Anpreßdruck bewirkende Schrumpfspannung durch den Überdruck des abzudichtenden Mediums zum Teil aufgehoben wird. Besonders vorteilhaft ist ein Dichtelement gemäß der Erfindung, wenn es zugleich als Lager für die Stange oder Welle ausgebildet ist oder das ganze Lagergehäuse aus demselben Werkstoff wie die Dichtlippe besteht.

Abb. 1 zeigt als Beispiel eines bekannten Dichtelementes eine Dichtmanschette im Schnitt, während

Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Dichtelementes gemäß der Erfindung zeigt.

In den Abbildungen befindet sich rechts der Dichtlippe der Raum mit höherem Druck. In ihrem oberen Teil ist jeweils die Dichtlippe im gespannten, im unteren Teil dagegen im ungespannten Zustand dargestellt. Bei der bekannten Ausführung wird die Welle 1 durch die Dichtlippe 2 abgedichtet, die aus weichem Werkstoff besteht und sich in axialer Richtung gegen das hinter der Dichtlippe sitzende Material 3 abstützt, das durch den Überdruck an der

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Claims

Stelle 4 gegen die Stange gepreßt wird. In der Abb. 2 wird die Stange oder Welle 1' durch die Dichtlippe 2' abgedichtet, die sich an dem Material 5 abstützt. Auf dem unteren Teil der Abbildung sind sowohl der Schrumpfring 7 wie auch die Dichtlippe 2' bzw. das die Dichtlippe umgebende Material 5 im ungespannten Zustand gezeichnet. Es ist zu erkennen, daß ein Spalt zwischen der Dichtlippe 2' und der Kolbenstange 1' und damit überhaupt keine Abdichtung vorhanden ist. Durch das Überschieben des Schrumpfringes 7 wird der Durchmesser der Dichtlippe auf einen Durchmesser verringert, der kleiner ist als der Durchmesser der Kolbenstange, so daß dann im eingebauten Zustand der in Abb. 2, oben, gezeichnet ist, die Dichtlippe die Kolbenstange dichtend umschließt, wobei der Anpreßdruck der Dichtlippe bei dem Überdruck Null durch entsprechende Ausführung des Schrumpf ringes gering gehalten werden kann. Mit zunehmendem Überdruck, der auch in den Spalt zwischen dem Material 5 und dem Schrumpfring 7 eindringen kann, wird der Druck des Schrumpfringes auf das Material 5 kleiner und bei genügend hohem Überdruck kann sogar der Fall eintreten, daß der Schrumpfring lose auf dem Material 5 sitzt und der Anpreßdruck nur von dem Überdruck im Gehäuse hervorgerufen wird, as Nunmehr ist der Anpreßdruck der Diehtlippe gegen die Kolbenstange kleiner, als wenn ohne Vorhandensein des Schrumpfringes von vornherein ein Anpreßdruck durch einen Preßsitz der Dichtlippe vorhanden ist und bei Druckbelastung jeweils der Anpreßdruck aus diesem Preßsitz selbst und zusätzlich aus dem Überdruck resultiert.. Im Gegensatz hierzu ist der Anpreßdruck bei Vorhandensein des Schrumpfringes kleiner, da der hydraulische Überdruck im Bereich der Dichtlippe zu einem Teil durch die Ringspannung des Materials 5 aufgehoben wird. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, insbesondere kann das Dichtelement sinngemäß angewendet werden, wenn es sich um die Abdichtung am inneren Umfang eines Zylinders handelt und nicht wie bei den Ausführungsbeispielen am äußeren Umfang einer Stange. In Abb. 2 ist erkenntlich, wie durch einen schlanken Kegel 12 eine hydrodynamische Wirkung erzielt werden kann, die bei hin- und hergehenden Stangen in bekannter Weise die Abdichtung unterstützt, soweit es sich um die Abdichtung von Flüssigkeiten handelt. Patent α ::sp nc CHE:

1. Dichtelement zur Abdichtung von hin- und hergehenden und/oder rotierenden Stangen oder Wellen gegen sehr hohe Überdrücke aus einem Werkstoff, der die elastischen und die Festigkeitseigenschaften von Polyamiden hat, mit einer Dichtlippe, die am Ende eines zylindrischen Halses sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtlippe (2') im ungespannten Zustand größer als der der Stange (1') ist und die Dichtlippe durch einen zylindrischen Schrumpfring (7) an die Stange gepreßt wird.

2. Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement sinngemäß zur Abdichtung eines Kolbens am inneren Umfang eines Zylinders verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 834 305;
britische Patentschrift Nr. 710 037.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen