DE2713323C2

DE2713323C2 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE2713323C2
Application number: DE2713323A
Authority: DE
Inventors: Thorval L. Warminster Pa. Berg
Original assignee: Greene Tweed & Co Inc 19454 North Wales Pa Us; Greene Tweed and Co
Current assignee: Greene Tweed of Delaware Inc
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1982-11-11
Also published as: US4067407A; JPS538455A; DE2713323A1; CA1044272A; FR2354491B1; GB1517895A; FR2354491A1

Description

Die Erfindung bezieht sirh auf e^;ne Dichtungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung. Eine solche Diciitunff-.anordnung ist aus der Zeitschrift »Hydraulics and Pneumatics« Vol. 23 H 10, 1970 bekannt Derartige Dichtungsanordnungen dienen als Flüssigkeitsdichtungen, beispielsweise als Öldichtungen zwischen relativ zueinander drehbaren Teilen. Durch die Spreizfeder wird dabei der Dichtungsdruck bestimmt, mit dem die Dichtlippen den Nutwandungen anliegen. Dabei soll der vorbestimmte Dichtungsdruck der Dichtlippen auch dann aufrecht erhalten werden, wenn infolge von Verschleiß Abnutzungserscheinungen an den Dichtlippen auftreten.

Bei der bekannten Dichtungsanordnung berührt die j im zusammengepreßten Zustand elliptisch verformte

Spreizfeder den Nutgrund nur mit ihrem Scheitel kleinsten Krümmungsradius. Zwischen diesem Berührungsabschnitt am Nutgrund und den seitlichen Berührungsflächen verbleibt ein Luftraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungseigen^chaften einer solchen Dichtungsanordnung dadurch zu verbessern, daß das Zusammenwirken von Spreizfeder und Dichtlippen im Sinne einer Konstanthaltung des Dichtungsdruckes auch bei Abnutzung durch Verschleiß gewährleistet bleibt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungstell des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei der elliptischen Deformation die Feder längs der Seiten der kleineren Achse der Ellipse einer beträchtlichen Kompressionskraft ausgesetzt wird, weil eine vollflächige Anlage erfolgt und diese Kompressionskraft wird ausgerichtet auf jene Ebene, die durch die Dichtlippen bestimmt wircL Auf diese Weise werden die Kräfte der als Torusfeder ausgebildeten Federmittel und die Reaklionskräfte der Feder so ausgerichtet, daß die Dichtlippen mit dem vorbestimmten Dichtungsdruek gegen die Wandung gedruckt werden.

Es ist zwar durch die FR-PS 21 62 968 eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der ein in eine Axialnut eingesetzter elastischer Körper diese Nut in jeder Betriebsstellung ausfüllt, d. h. der Nutwandung im wesentlichen über die gesamte Nutwandfläche anliegt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Dichtung zwischen sich drehenden Teilen, sondern um eine Kolbendichtung, die gegen eine ZylinderwEjidung wirkt und in axialer Richtung gegenüber dieser bewegbar ist in diesem Falle ist der elastische Körper auch nicht als Spreizfeder im Sinne der Erfindung ausgebildet, t5 sondern als massiver elastischer Ring, der den Nutraum v-jII ausfüllt Dieser Ring hat immer den gleichen Querschnitt wie die Nut und die Deformation des massiven Einsatzringes erfolgt aus der offenen Seite der Axialnut heraus. Im Gegensatz dazu ist bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ein Raum innerhalb der Nut vorhanden, in den sich die Spreizfeder elliptisch hinein deformieren kann, um im Einbauzustand vollflächig zur Anlage zu kommen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht einer in eir en Axialspalt einsetzbaren Ringdichiung:

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß F i g. 1 in größerem Maßstab, wobei die Ringdichtung in entspanntem Zustand dargestellt ist;

Fig. 3 einen Schnitt des Dichtrings, eingebaut in Dichtberührung mit einer Oberfläche, wobei die Dichtlippen einer Kompressivbelastung ausgesetzt sind, wobei diese Darstellung im gleichen Maßstab gezeichnet ist wie jene nach F i g. 2.

Die Zeichnung zeigt einen Dichtring 10 gemäß der Erfindung, der aus einem Ringkörper 12 mit Seitenteilen 14 und 16 besteht, die durch eine axial umlaufende Nut 18 getrennt sind. Wenigsten-, einti- der Seitenteile besitzt eine Dichtungslippe. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es der Innenteil 14, der eine Dichtlippe 20 besitzt, und auch der äußere Teil 16 besitzt eine Dichtlippe 22. Jede Dichtlippe 20 und 22 erstreckt sich in Radialrichtung. Der Dichtring selbst besteht aus einem elastischen Elastomermaterial, z. B. aus Polyurethan.

Die Nut 18 weist zwei bogenförmige Abschnitte 24 und 26 auf. die ein»; Länge zwischen 80 und 100° besitzen. Der bogenförmige Abschnitt 24 liegt dem bogenförmigen Abschnitt 26 gegenüber. Die beiden Enden der kreisbogenförmigen Abschnitte 24 und 26 we.den durch einen elliptischen Nutbodenabschnitt 28 verbunden. Der Krümmungsradius der Nutabschnitte 24 und 26 entspricht der Längsachse der Nut 18. Die axiale Erstreckung der Nut 18 ist vorzugsweise kleiner als die halbe Axiallänge des Ringkörpers 12 (Fig. 2). Eine Vorspannfeder 30 ist in die Nut 18 eingesetzt. Die Lippen 20 und 22 sind der Feder 30 abgewandt. Eine gerade Linie, die den Scheitel der Lippen 20 und 22 kreuzt, schneidet die Achse der Feder 3Q oder es liegt etwas darüben Die bogenförmigen Abschnitte 24 und 26

stehen in Berührürigsköntakt mit den von ihnen umschlossenen gegenüberliegenden Abschnitten am Umfang der Feder 30.

Wenn keine Kompressionsbelastung auf den Lippen 20 und 22 lastet, dann steht die Feder auch nicht in Berührung mit dem Bodenabschnitt 28 der Nut, wie dies

aus Fig.2 ersichtlich ist. Die Feder30 ist vorzugsweise als flache metallische Radiaifeder ausgebildet und übt eine kontinuierliche gleichförmige Last auf die Lippen 20 und 22 radial nach innen und/oder radial nach außen aus. Die Feder 30 ist vorzugsweise diskontinuierlich ausgebildet, das heißt, sie besitzt zwei freie Enden, die stirnseitig einander gegenüberstehen. Demgemäß wird vorzugsweise keine kreisförmige Schraubenfeder benutzt.

Im folgenden wird auf Fig. 3 der Zeichnung Bezug genommen. Ein Träger 32 besitzt eine Ringnut, die die Dichtung 10 koaxial hierzu aufnimmt Die Lippe 22 steht unter einer Kompressionsbelastung, da sie in Berührung mit der Oberfläche 34 des anderen der beiden gegeneinander abzudichtenden Bauteile steht. Der Aufbau 32 kann eine Relativbewegung oder Drehung gegenüber der Oberfläche 34 ausführen oder umgekehrt. Wenn die auf der Lippe 22 lastende Kompressionsbelastung die Feder 30 in einen elliptischen Zustand verformt, so daß ihr Boden gegen den Nutbodenabschnitt 28 gedruckt wird, dann widersteht der Abschnitt 28 einer weiteren Deformation und/oder Verschiebung der Feder 30, indem eine Kraft in Axialrichtung auf die Feder 30 ausgeübt v<jrd. Der Nutgrund 28 steht in Berührungskontakt mit dem gegenüberliegenden Abschnitt der Feder 30, um zu verhindern, daß sich die Feder 30 in eine unwirksame oder weniger wirksame Lage verschiebt. Die Vorsprünge 36 und 38 der Teile 14 und 16 sind in Fig.3 im Vergleich mit Fig.2 dichter aneinander gerückt, weil eine Kompressionsbelastung auf der Lippe 22 ruht. Die Nut 18 berührt wenigstens 270° des Umfangs der Feder 30.

Wenn die Lippen 20 und 22 unter Kompressionsbelastung stehen, dann sucht sich die Feder 30 in Radialrichtung zu verkleinern, während sie in Axialrichtung vergrößert wird. Da der Nutgrund 28 der Nut 18 die Feder 30 nach einer vorbestimmten Strecke berührt, hat die Feder 30 ihre optimale elliptische Gestalt und ist in ihrer optimalen Lage durch den Nutgrund 28 und die oberen Teile 36 und 38 fixiert.

Die hohe Rate thermischer Zusammenziehung, die allen Urethanmaterialten bei niedrigen Temperaturen eigen ist, kann tatsächlich bewirken, daß die Dichtlippe 22 von der metallischen Dichtoberfläche abgezogen wird, was einen Leckstrom zur Folge haben könnte. Diese Bedingung kann häufig beim Anlassen im Winter auftreten. Da der Koeffizient der thermischen Zusammenziehung für die meisten Metalle etwa ein Zehntel so groß ist wie der Koeffizient der meisten Elastomere, stellt die radial belastete Metallfeder 30 ein wichtiges Glied dar, um ungünstige Effekte bei kalter Temperaturen von beispielsweise —52°C von den Dichtungen 10 abzuwenden und die Lippen 20 und 22 dennorh in Dichtberührung zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Dichtungsanordnung mit einer in einen Axialspalt zwischen zwei relativ zueinander drehenden Teilen ersetzbaren Ringdichtung, bestehend aus einem Dichtring aus elastischem Material, der eine einseitig offene Axialnut aufweist, in der torusförmige, radial aufspreizende, im Querschnitt kreisförmige Spreizfedermittel angeordnet sind, die bei Belastung elliptisch verformt werden und den Nutgrund berühren, wobei die Nutwandungen des Dichtringes im Querschnitt radial innen und außen von Kreisbogenabschnitten begrenzt sind, und der Dichtring an seiner radial äußeren und radial inneren Wandfläche in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippen aufweist, die in einer die Torusachse der Spreizfedermittel schneidenden Ebene liegen, d a durch gekennzeichnet, daß der Nutgrund (28) zwischen den kreisbogenförmigen Abschnitten (24, 26) von einem bezüglich der großen Achse spiegelbildlh:!» symmetrischen Abschnitt einer Ellipse gebildet ist, deren Umfang dern diesbezüglichen Umfang der torusförmigen Spreizfedermittel (30) entspricht, so daß im Einbauzustand bei elliptischer Verformung von Spreizfedermitteln (30) und Nut (18) eine vollflächige Anlage zwischen Wandung der Spreizfedermittel (30) und Nuuvandung über einen Umfang von wenigstens 270" erfolgt.