DE2559319A1 - Wellendichtung, und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Wellendichtung, und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Patentgesuch vom 30. Dezember 1975
Garlock Inc.
Division Street
Palmyra, New York V.St.A.
Palmyra, New York V.St.A.
Wellendichtung, und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Wellendichtungen, die oft auch als öldichtungen bezeichnet
werden, dienen dazu, das Austreten von öl oder sonstigen Flüssigkeiten längs Wellen zu vermeiden, z.B. längs Kurbelwellen
von Motoren oder Getriebewellen von Motorfahrzeugen. Sine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft
Wellendichtungen mit einem Metallgehäuse und einem an diesem angebrachten Dichtelement aus Polytetrafluoräthylen
(im folgenden abgekürzt als PTFE).
Wellendichtungen mit einem Metallgehäuse und einem an diesem angebrachten Dichtelement aus PTFE sind in den
USA bekannt, müssen aber - wie in Fig. 2 der beigefügten Zeichnung dargestellt - aus vier Teilen zusammenmontiert
werden, nämlich einem äußeren Metallgehäuse 52, einer inneren Metallhülse 54, einer Flachdichtung 56 und einem Dichtelement
53 aus PTFE, das dadurch in seiner Lage gehalten wird, daß die äußere Hülse 52 oben umgerollt und gegen die innere Hülse
54 umr-ie bördelt wird, um das Dicht el em ent 58 mechanisch
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in seiner Lage festzuhalten. Dieses Herstellungsverfahren
nach dem Stand der Technik erfordert zahlreiche Bearbeitungsvorgänge, und die damit hergestellten Dichtungen
können beim Transport oder bei der Handhabung leicht beschädigt werden. Ferner ergeben sich bei solchen Dichtungen
trotz der Flachdichtung 56 Probleme durch das Durchlecken
zwischen der Innenseite des äußeren Metallgehäuses 52 und
dem Dichtelement 58, und es bestehen ferner Probleme mit der Konzentrizität zwischen Außen- und Innendurchmesser.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird deshalb darin gesehen, eine verbesserte Dichtung, vorzugsweise
eine Dichtung mit einem Dichtelement aus PTFE, aufzuzeigen,
sowie die Verfahren zur Herstellung solcher Dichtungen zu verbessern.
Lach cisr .urximmng ^ird dj -. ;:. bei einem eingangs
genannten Verfahren erreicht durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Durch die Erfindung erhält man also
ein preiswertes und schnelles' Verfahren zur Herstellung von Dichtungen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften, wobei
durch die Haft verbindung des Füllrings mit dem Metallgehäuse
und dem Dichtelement sowohl die Leckprobleme wie die Probleme mit der Konzentrizität zwischen Außen- und Innendurchmesser
in sehr eleganter Weise gelöst werden.
Eine bevorzugte Wellendichtung nach der Erfindung ergibt sich durch die im Anspruch 11 angegebenen Haßnahmen,
wobei man mit besonderem Vorteil so vorgeht, daß zwischen dem Füllring und dem Metallgehäuse eine chemische Haftverbindung
und das zwischen dem Füllring und dem Dichtelement eine mechanische Haftverbindung vorgesehen ist.
Eine solche Dichtung läßt sich sehr preiswert herstellen, ist maßgenau und vermeidet das bei den bisherigen
Konstruktionen gefürchtete Lecken.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus dein im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner
Weise als Einschränkung der- Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es
zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hälfte eines bevorzugten Ausführungsbeispiel s einer erfindungsgemäßen
Wellendichtung, und
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Hälfte einer Dichtung nach dem amerikanischen Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Hälfte einer Wellendichtung 10 gemäß einem bevorzugten AusführungsbeiiTpiel
der Erfindung Idese Dichtung 10 hat ein
ringförmiges Metallgehäuse 12, e.in ringförmiges PTFE-Dichtelement
14 und einen eingeformten Füllring 16 aus synthetischem Gummi, welcher Ring eine chemische Haftverbindung
mit dem Metallgehäuse 12 und eine mechanische Haftverbindung mit dem Dichtring 14 aufweist. Bei einer
anderen Ausführungsform kann für den Dichtring 14 statt PTFE ein anderer, nicht elastomerer Werkstoff verwendet
werden, vorzugsweise ein plastisches Kunstharz.
Das Metallgehäuse 12 hat einen zylindrischen Abschnitt 18 und einen radialen Abschnitt oder Flansch 20. Das
Dichtelement 14 hat einen radialen Abschnitt 22 sowie einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 24 mit einer Dichtlippe
und - auf der im Betrieb gegen die Welle anliegenden Seite 28 des Abschnitts 24 - mehrere hydrodynamische
Pumpelemente 30, deren Aufbau an sich bekannt ist, z.B.
Spiralnuten oder spiralige Vorsprünge, die im Zusammenwirken mit der rotierenden Welle das austretende Druckmittel
zurückpumpen. Die Pumpelemente 30 sind nicht absolut erforderlich und können in vielen Fällen weggelassen
werden. Sie können aber, falls sie gewünscht werden, erfindungsgemäß in das Dichtelement 14 zur gleichen Zeit
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und beim gleichen Vorgang eingeformt werden, mit dem der Füllring 16 eingeformt wird. - Wie dargestellt, sind die
Abschnitte 22 und 24 des Dichtelements 14 in bevorzugter Weise etwa gleich lang und schließen in bevorzugter Weise
im entspannten Zustand einen Winkel von 100 ... 1f40 , vorzugsweise etwa 120°, ein. Die Einspannung durch das
Gummiformstück 16 endet wie dargestellt etwas vor der Übergangsstelle zwischen den Abschnitten 22 und 24, um
eine gute Beweglichkeit des Abschnitts 24 zu sichern.
Bei der Herstellung der Dichtung 10 wird das Metallgehäuse
12 in eine Form gelegt, wobei der radiale Abschnitt 22 des Dichtelements 14 gegen den radialen
Abschnitt 20 des Gehäuses anliegt. In bevorzugter Weise wird der Gummi durch Spritzpressen eingebracht. Hierbei
wird die Form geschlossen» wodurch sich ein Ringraum
zwischen dem zylindrischen Abschnitt 18 des Metallgehäuses 12 und dem Dichtelement 14 bildet, und dann wird
synthetischer Gummi durch Spritzpressen in diesen Hohlraum eingebracht und vulkanisiert, - Man kann jedoch auch einen
Formpreßvorgang verwenden. Dabei wird ein Formrohling
aus sjmthetischem Gummi in den Ringraum zwischen dem
Dichtelement 14 und dem zylindrischen Abschnitt 18 des Metallgehäuses 12 eingebracht. Wenn die Form geschlossen
ist, wird der Füllring 16 in der dargestellten, bevorzugten Weise geformt. Die Form wird normalerweise etwa 3 bis
Minuten geschlossen, und es wird eine Temperatur von etwa 180 bis 210° C bei einem Druck von 1100 ... 1400 kp/cm
verwendet. Der synthetische Gummi geht eine chemische Haftverbindung ein mit dem Metall des Gehäuses 12, und
er geht eine mechanische Haftverbindung ein mit dem
PTFE-Dichtelement 14.
Den Fachleuten dieses Gebiets ist bekannt, wie eine mechanische Haft verb indung zwischen einem Kaut schulet eil,
z.B. dem Füllring 16, und einem PTFE-Element, z.B. dem
Teil 14, hergestellt wird, und es ist ihnen ebenfalls
bekannt, wie eine chemische Haftverbindung zwischen einem
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Kautschukteil und einem Metallteil, z.B. dem Metallgehäuse 12, hergestellt wird; diese Verfahren brauchen deshalb
hier nicht in allen Einzelheiten angegeben zu v/erden. Es genügt die Angabe, daß das Dichtelement 14 z.B. mit Säure
gebeizt wird, damit sich eine große Zahl von Poren oder Grübchen auf ihm bildet, in die der Gummi des Füllrings
fließen kann, um die mechanische Haftverbindung oder Verankerung zu bilden. Das Metall) gehäuse 12 wird
phosphatiert und mit Klebstoff bestrichen, wobei z.B. ein
Klebstoff auf Methyl-Athyl-Keton-Basis verwendet wird;
dieser Verfahrensschritt wird vor dem Einlegen in die Form
vorgenommen, um die Bildung einer chemischen Haftverbindung zu begünstigen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet auch die Konzentrizltätcprobleme zwischen /,rißen- und Innendurchmesser,
die sich bei den bislang bekannten Dichtungen ergaben, und zwar geschieht dies auf folgende Weise: Bei großen
Wellendichtungen wird das Dichtelement auf einem Mittelzapfen der Fora angeordnet, während das Metallgehäuse in
der Höhlung der Form angeordnet wird, wobei falls gewünscht, eine Rippe o.dgl. dazu dienen kann, dieses Metallgehäuse
in die gewünschte Lage zu bringen und es dort zu halten. Wenn die Form die richtige Konzentrizität aufweist, so
gilt dies naturgemäß auch für die mit ihr hergestellte Wellendichtung. - Bei kleineren Wellendichtungen hat das
Dichtelement in bevorzugter Weise die Form einer durchgehenden Scheibe, und die Öffnung zum Durchstecken der
Welle wird erst beim Formvorgang in diese Scheibe eingestanzt, z.B. mittels eines Mittelzapfens der Form. Das
Metallgehäuse wird auch hier im Inneren der Form angeordnet, und wenn man annimmt, daß die Form richtig konzentrisch ist,
so gilt das auch für die mit dieser Form hergestellten Wellendichtungen. Durch den Füllring 16 wird dabei das
Dichtelement 14 dauerhaft, unverrückbar und flüssigkeitsdicht
im Gehäuse 12 fixiert. Mit einem Minimum an Aufwand
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erhält man so eine Wellendichtung mit ausgezeichneten
Eigenschaften.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt den Aufbau (und die Herstellungsweise) einer Dichtung 50 nach dem Stand der
Technik. Diese Dichtung 50 hat ein äußeres Metallgehäuse 52, eine innere Metallhülse 54, eine z.B. aus Gummi oder
Silikon bestehende Flachdichtung 56, und ein Dichtelement 58 aus PTFE. Zwischen dem Dichtelement 58 und den anderen
Teilen besteht keinerlei Haftverbindung. Vielmehr wird diese Anordnung dadurch zusammengehalten, daß das äußere
Gehäuse 52 niedergerollt und gegen die innere Metallhülse 54 umgebördelt wird.
Vorstehend wurde unter Bezugnahme auf Fig. 1 das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Dabei sind naturgemäß im Rahmen des allgemeinen
Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich. Zum Beispiel
können Form und Material des Metallgehäuses 12, des Füllrings 16 und des Dichtelements 14 in weiten Grenzen
modifiziert werden. Beispielsweise braucht der radiale Abschnitt 20 des Gehäuses 12 nicht soweit nach innen zu
ragen, wie dies Fig. 1 zeigt- Ferner sind die hydrodynamischen
Pumpelemente 30 nicht in allen Fällen erforderlich, stellen vielmehr nur eine bevorzugte Lösung dar,
und es können alle bekannten Formen solcher Pumpelemente verwendet werden. - Besonders hinzuweisen ist noch auf
die Verankerung des Gummi-Formstücks 16 am oberen Ende
des zylindrischen GehäuseabSchnitts 18. Diese Verankerung
wirkt Beschädigungen der chemischen Haftverbindung zwischen Formstück 16 und Gehäuseabschnitt 18 an dieser Stelle
entgegen, ist also sehr vorteilhaft.
Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose
Dipl.-Ing. Peter Kosel
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Claims (18)
- DIPL-ING. HORST ROSi= ^ ÜlPL.-iNÜ. PETER KOSELn . -~ — ., -^ . .■ in V · -ι- r- ZJOuO IOPATENTANWÄLTE ^^v3353 Bad Ganderehelm, JQ. Dezember 1975 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent BsdgandersheimUnsere Akten-Nr. 2Ö2O/12Garlock Inc.Patentgesuch vom 30. Dezember 1975PatentansprücheM.] Verfahren zur Herstellung einer Wellendichtung von der Art, welche ein ringförmiges Metallgehäuse und ein ringförmiges flexibles niclrb-elastoa^res Di ent el er« ent mit einer Dichtlippe aufweist, wobei das Dicht element mit dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Füllring aus synthetischem Gummi mit dem Metallgehäuse und dem Dichtelement haftend verbunden wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das nicht-elastomere Dichtelement ein plastisches Kunstharz aufweist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß als Dichtelement Polytetrafluorethylen verwendet wird.
- 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse vor der Herstellung der Gummi-Hetall-Verbindung behandelt wird, um die Entstehung einer chemischen Haftverbindung zwischen dem Metallgehäuse und dem Füllring zu begünstigen bzw. eine solche Verbindung zu erhalten.
- 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Herstellung der Verbindung zwischen Gummi und Dichtelement letzteres behandelt wird, um eine mechanische Haftverbindung zwischen ihm und dem Füllring zu erhalten.Bankkonto Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandersheim. Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 Ra/Rg.609828/0 7 25
- 6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Haftverbindung zwischen Füllring einerseits und Metallgehäuse bzw. Dichtelement andererseits der Füllring eingeformt wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einformen hydrodynamische Pumpelemente an eine zur Anlage gegen die Welle bestimmte Seite des Dichtelements angeformt werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung einer Dichtung, deren Metallgehäuse einen zylindrischen und einen radialen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einformen das Metallgehäuse und das Dichtelement in eine Form eingebracht werden, wobei das Dichtelement neben dem radialen Abschnitt des I-ietallgehäuses liegt, daß ein Rohling aus synthetischem Gummi in die Form in einen Ringraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Metallgehäuses und einem radialen Abschnitt des Dichtelements eingebracht wird, und daß die Form zum Formen des Füllrings geschlossen wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung einer Dichtung, deren Metallgehäuse einen zylindrischen und einen radialen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sinformen das Metallgehäuse und das Dichtelement in eine Form eingebracht werden, wobei das Dicht element neben dem.radialen Abschnitt des Metallgehäuses liegt, daß die Form geschlossen wird, um einen Ringraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Metallgehäuses und dem Dichtelement zu bilden, und daß S3mthetischer Gummi in diesen Ringraum eingebracht und vulkanisiert wird.609828/0 7 25
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Formvorgang hydrodynamische Pumpeleinente an eine zur Anlage gegen die Welle bestimmte Seite des Dichtelements angeformt werden.
- 11. Wellendichtung mit einem ringförmigen Metallgehäuse und einem ringförmigen flexiblen nicht-elastomeren, eine Dichtlippe aufweisenden Dichtelement, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Füllring (16) .aus synthetischem Gummi vorgesehen ist, welcher sowohl mit dem Metallgehäuse (12) wie mit dem Dichtelement (14) haftend verbunden ist.
- 12. Dichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (14) ein plastisches Kunstharz aufweist.
- 13. Dichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (14) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
- 14. Dichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Füllring (16) und dem Metallgehäuse (12) eine chemische Haftverbindung und daß zwischen dem Füllring (16) und dem Dichtelement (14) eine mechanische Haftverbindung vorgesehen ist.
- 15. Dichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (16) eingeformt ist.
- 16. Dichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer zur Anlage gegen die Welle bestimmten Seite des Dichtelements (14) hydrodynamische Pumpelemente (30) eingeformt sindo
- 17· Dichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, deren Metallgehäuse einen zylindrischen und einen radialen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelemeht (14) neben dem radialen Abschnitt (20) angeordnet ist, und daß der Füllring (16) im Ringraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt (18) des Metallgehäuses (12) und dem DichtgLement (14) angeordnet ist.609828/0 7 25
- 18. Dichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Füllring (16) und dem zylindrischen Abschnitt (18) des Metallgehäuses (12) eine chemische Haftverbindung und zwischen ihm und einem radialen Abschnitt (22) des Dichtelements (14) eine mechanische Haftverbindung vorgesehen ist.PatentanwälteDipl.-In:'· Horst Rose Dipl.-lny. Peter Kosel609828/0725
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