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Anlage zu einer P a t e n t -Gebrauchsmusterhilfs -Wellendichtelement
Gegenstand der Erfindung ist ein Dichtelement für umlaufende Wellen, bestehend aus
einem festen, nicht verformbaren Gehäuse aus Metall oder Kunststoff, einem gummielastischen
Runddichtring und einem gummielastischen Dichtring, dessen Oberfläche längsverlaufende,
als Dichtflächen dienende Erhebungen aufweist.
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Wellen- oder Radialdichtringe üblicher Bauart setzen sich aus einer
Metallkapsel und einem gummielastischen, meist federbelasteten Dichtteil zusammen.
Dabei sind Metallteil und Gummiteil miteinander möglichst fest verbunden. Die gebräuchlichsten
Ausführungsformen mit außen liegender Metallkapsel oder einvulkanisiertem Metallteil
werden in DIN 3760 dargestellt. Bei diesen Radialdichtringen ist die Dichtkante
des Gummiteils im rechten Winkel zur Wellenachse angeordnet. Es ist auch ein Wellenring
bekannt, dessen Dichtkante nicht rechtwinklig zur Wellenachse verläuft. Bei solchen
Dichtringen mit geneiter Dichtkante wird auch bei schwierigen Betriebsbedingungen,
wie hohe Umfangsgeschwindigkeiten, eine uberhitzung der Dichtkante und ein einlaufen
derselben in die Welle vermieden.
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Weiter sind Dichtringe bekannt, die auf ihrer Oberfläche längsverlaufende
als Dichtflächen dienende Erhebungen haben und in einer senkrecht zur Wellenachse
liegende Nut eingebaut a Ijdialdichtringe ohne Metallteil und ohne Federbelastung
Verwendung finden.
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Darüberhinaus werden in Einzelfällen auch Runddichtringe als Wellendichtringe
verwendet indem man sie entweder mit größerem Innendurchmesser als der wellendurchmesser
r in normale Nuten, als sogenannte "Rotoringe", einbaut oder aber den Bundschnurring
durch Beilageringe in eine geneigte Stellung zur Wellenachse t> r i j
Wellenringe
der oben beschriebenen Arten weisen jedoch die verschiedenartigsten Mängel auf.
Metallgekapselte Ringe erfordern vor allem äußerste Präzision im Außendurchmesser,
da sie in den zur Verfügung stehenden Dichtraum (Aufnahmebohrung) so passend eingepasst
werden müssen, daß sie auch am Außendurchmesser dichten. Mit entsprechend engen
Toleranzen müssen auch die Aufnahmebohrungen bearbeitet sein. Es besteht bei solchen
Wellendichtringen weiter die Gefahr des Festrostens, was bei einem notwendigen Austausch
zu Schwierigkeiten führt. Außerdem werden die Dichtungssitze beim Auebau solcher
Radialdichtringe leicht durch Längsriefen beschädigt, was spätere Undichtheit zur
Folge hat.
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Die Belastung bzw. Vorspannung der Dichtlippen durch Federkraft muß
sehr genau sein, da sonst zu geringe oder zu große Dichtpreßkräfte auftreten, die
entweder eine Undichtheit an der Welle oder einen zu schnellen Verschleiß der Dichtlippe
zur Folge haben bzw. ein Einlaufen der Dichtkante in die Welle hervorrufen.
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Eine weitere Gefahr für das Versagen federbelasteter Wellendichtringe
liegt darin, daß sich Feststoffe auf den Federn ablagern und so die Federn außer
Funktion setzen.
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Schräg zur Wellenachse eingebaute Runddichtringe oder solche, die
nach dem Rotoeystem als Wellendichtringe verwendet werden, bewähren sich nicht,
sobald Wellen mit höherer Umfangsgeschwindigkeit gedichtet werden sollen. Die Temperaturentwicklung
ist bei hohen Wellenumfangsgeschwindigkeiten so groß, daß Runddichtringe mit ihrer
notwendig breiten Dichtfläche die Temperaturentwicklung weiter fördern und schließlich
der Joule'sche Effekt zur Wirkung kommt.
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Dichtringe, die auf ihrer Oberfläche lcingeverlaufende, lls Dichtflächen
d tenende Erhebungen heizen neigen wiederum zum Einlaufen auf der Welle, besonders
wenn sie Drücken über 0,5 at@ und höheren Umfangsgeschwindigkeiten aust,resetzt
sind.
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Im übrigen sind all diese Radialdichtringe nicht geeignet, Drücken
über =0,5 atii stand zu halten, es sei denn, die Dichtlippen werden durch besondere
Maßnahmen, wie metallische Abstützungen u.ä., gegen höhere Druckbelastungen geschützt.
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Solche Maßnahmen aber erfordern wieder höheren, technischwirtschaftlich
kaum vertretbaren, Aufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile der bekannten
Radialdichtringe auszuschalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß in einen Ring, der die ungefähren Abmessungen der Aufnahmebohrung für den Wellendichtring
hat und vorzugsweise aus Leichtmetall oder einem formstabilen Kunststoff besteht,
am Innendurchmesser eine Nut nicht senkrecht zur Wellenachse eingestochen ist. In
diese Nut wird ein gummielastischer Dichtring, dessen Oberfläche längsverlaufende,
als Dichtflächen dienende Erhebungen aufweist, eingelegt. Eine zweite Nut, senkrecht
zur Wellenachse, wird am Außendurchmesser des Metall- oder Kunststoffringes eingestochen,
in die ein bekannter Runddichtring eingelegt ist.
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Ein Beispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht
und zwar zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Wellendichtelement in Einzelteilen
Fig. 2 dasselbe Element als Wellenabdichtung in ein Gehäuse eingebaut.
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Eine Welle 4 durchdringt ein Gehäuse 5. In einer Ausdrehung des Gehäuses
5 ist ein erfindungsgemäßes Dichtelement 1, 2, 3 eingesetzt, um den Spalt zwischen
Welle 4 und Gehäuse 5 zu dichten. Dieses Dichtelement besteht aus einem formstabilen
Ring 1, der gegenüber der Welle 4 einen größeren Innendurchmesser hat und im Gehäuse
5 durch spezielle Bearbeitung eines Teils des Außendurchmessers festsitzt, wobei
der Runddichtring 3 auch die statische Abdichtung gegenüber der Ausdrehung des Gehäuses
5 übernimmt.
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Für einen leichten Ausbau des Wellendichtelements sind im Ring 1 Gewindebohrungen
angebracht.
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Durch diese Einbauweise des Dichtelementes sind die bekannten und
teilweise beschriebenen Ein- und Ausbauschwierigkeiten anderer Radialdichtungen
beeeitigt und die Aufnahmebohrung des Gehäuses wird nicht beschädigt. Darüberhinaus
werden an die Bearbeitungsgenauigkeit und die Oberflächengüte, wegen der Verformbarkeit
des Runddichtringes 3, keine so hohen Anforderungen, wie sonst nötig, gestellt.
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Gegen die Welle 4 wird mit einem gummielastischen Ring 2, dessen Oberfläche
längsverlaufende, als Dichtflächen dienende Erhebungen aufweist, gedichtet. Dieser
Ring 2 liegt unter Vorspannung in einer in den Ring 1 eingestochenen Nut, die gegenhuber
der Wellenachse 4 geneigt ist, dabei kann der Winkel zwischen 800 und 89,80 liegen.
Durch die Neigung des Dichtringes 2 zur Wellenachse ergibt sich bei Rotation der
Welle anstatt der urspriinglichen Anlagelinie eine sich in axialer Richtung erstreckende
Laufzone für die Dichtkante. Diese Laufzone ist dadurch ständig mit dem zu dichtenden
Medium benetzt, so daß ein Trockenlauf der Dichtkante mit Sicherheit ausgeschlossen
ist. Die Dichtkanten des Ringes 2 ermöglichen durch ihre Form kleine Anlageflächen
bei sehr geringer Wärmeentwicklung und entsprechend geringem Abrieb, bei kleinem
Kraftbedarf für die Verformung, jedoch einen hohen spezifischen Dichtpreßdruck und
damit eine vorzügliche Dichtwirkung.
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Diese Dichtanordnung beseitigt somit auch die bisher bei bekannten
Radialdichtringen auftretenden Schwierigkeiten. Es seien davon nur erwähnt: Kein
Einlaufen der wirksamen Dichtkante auf der Welle; geringe Wärmeentwicklung, daher
lange Lebensdauer, da dauernd geschmiert; keine Feder notwendig, da Dichtpreßkraft
durch großes elastische Volumen erreicht wird. Darberhinaus Wiederverwendbarkeit
aes Dichtelements nach Austausch eines oder beider gummielastischer Ringe. Weiter
haben Versuche gezeigt, daß erfindungsgemäBe Dichtelemente ohne zusatzliche Stitzteile
auch bei erhöhten DrücKen, die über 0,5 atii liegen, mit Erfolg eingesetzt werden
können.