DE2902531A1

DE2902531A1 - Radial-wellendichtring

Info

Publication number: DE2902531A1
Application number: DE19792902531
Authority: DE
Inventors: Richard Heinrich
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2447499A1; GB2040009A; DE2902531C2; FR2447499B1; US4350347A; GB2040009B

Description

KACQ GmbH +Co. " ' A 36 336 - myi

hosenbergstraße 22 '

γ.ΐοο Heiibronn 23. Jan. 1979

Patentanwalt Dipl.-lng. Walter JaddsA

7 Stuttgart N, MenzelstreRe *O

Radia]-Wellendichtring

Die Erfindung betrifft einen Radial-Wellendichtring nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. ·

oolche Dichtringe liegen mit der Dichtkante unter Vorspannung an der zugehörigen Dichtfläche, insbesondere der Außenfläche einer Welle' oder dergl. an, wobei in Umfangsrichtung auf den Dichtkörper sowie die Welle Reibungskräfte wirken. Die hierbei auftretende Reibungswärme kann zu einer Beschädigung der Dichtung und der Welle führen, wenn sie nicht schnell genug abgeführt werden kann. Bei den bekannten Dichtringen ist die Kontaktfläche relativ klein, so daß es zu einer solchen unerwünschten, übermäßigen Erwärmung kommen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radial-Wellendichtring der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die entstehende Reibungswärme so schnell und vollständig abgeführt werden kann, daß eine übermäßige Erwärmung der Dichtkante vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Infolge der unebenen Ausbildung ist die Berührungsfläche der Kontaktfläche mit dem Medium besonders groß, wodurch pro Zeiteinheit eine größere Wärmemenge von der Di drtkante an das umgebende Medium abgeführt werden kann. Diese schnelle und gute Wärmeabfuhr verhindert, daß die Dichtkante bzw. die zugehörige Anlagefläche der Welle oder dergl. übermäßig erwärmt werden, so daß Beschädigungen dieser Teile einwandfrei vermieden werden können.

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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, - den Untersnsprüeheη und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen Teil .eines erfindungsgemäßen Dichtringes,

der auf einer Welle angeordnet ist im Axial-■ schnitt,

Pig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Dichtringes, in eire? Darstellung entsprechend Pig. I,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die der Ölseite zugeordnete Stirnseite eines weiteren erfindungsgemäßen Dichtringes,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 5 bis eine vierte Ausführungsform eines erfindungsge-Fig. 8 mäßen. Dichtringes in Darstellung entsprechend den Fig. 3 bis 5, '

Fig. 9 bis eine fünfte i\xxs führungs form eines, erfindungsgc-Fig. 11 · _mäßen Dichtringes in einer Darstellung entsprechend den Fig. 3 bis 8 und

Fig. 12 eine sechste Ausführungsform eiaes erfindungsgemäßen Dichtringes in einer Darstellung entsprechend Fig. 1.

Die dargestellten Radial-Wellendichtringe nach den Fig. 1 bis 12 bestehen aus einem manschettenartigen Dichtkörper 1 aus elastischem, insbesondere elastomerem Material. Der Di'chtkörper ist im Bereich des Quersteges 2 und dem nicht dargestellten Außenschenkel mit einer im Querschnitt etwa L- förrnigen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Einlage 4 versteift. Der Innenschenkel 5 des Dichtkörpers 1 .ist mit Abstand unter-

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halb des Quersteges 2 zur Bildung einer radial nach innen ratenden Dichtlippe 6 verdickt ausgebildet.. Die Dichtlippe 6 läuft in eine umlaufende Dicht.kente 7 aus. Diese Dichtkante liegt unter Vorspannung an da? Mantelfläche 8 einer Welle .9 an. ,Sie ist gegenüber da¹ Mantelfläche federbelastet, wozu eine li'eder Io in einer umlaufenden Rille 11 mit radialem Abstand von der Dichtkante an der Außenseite 12 des Schenkels 5 angeordnet ist.

Infolge dieser Vorspannung entsteht beim Einsatz der Dichtung an der Dichtkante Reibungswärme, die zur Vermeidung einer übermäßigen und schädlichen Erwärmung der -Dichtkante bzw. der Welle schnell und vollständig abgeführt werden muß. Hierzu ist erfindungsgemäß eine besondere Ausgestaltung der vom Quersteg 2 des Dichtkörpers 1 abgewandten Stirnseite, also der dem Medium Öl zugewandten Seite vorgesehen. Hierzu soll die entstehende Wärme durch eine Vergrößerung der Stirnseite, und demzufolgeeiner größeren Kontaktfläche mit dem Medium und/oder durch eine intensivere Umströmung dieser Kontaktfläche verbessert werden.Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen wird die größere Kontaktfläche durch Erhabenheiten bzw. Vertiefungen in dem an die Dichtkante 7 anschließenden radial inneren Abschnitt :>tirnflache 13 erreicht. Die Erhabenheiten bzw. Vertiefungen können bei entsprechender Ausbildung als drallähnliche Körper zu Turbulenzen führen, durch die dfe Kontaktfläche von dem öl intensiver umströmt wird. Eine entsprechende Ausbildung kann' auch auf der gegenüberliegenden, also dem Quersteg 2 zugewandten Seite der Dichtkante 7 in dem an diese anschließenden radial/inneren Abschnitt I5 vorgesehen sein, in diesem Fall wird die.Wärme auch.noch durch größflächigen und innigen Kontakt mit dem anderen Medium, nämlich der Luft schnell.abgeführt. Hierbei sind in Achsrichtung des Dichtringes verlaufende Stege oder Rippen vorhanden,die gleichmäßig in Umfangsrichtung an dem Abschnitt 15 vorgesehen'sind. Diese Rippen 16 dienen nicht nur . zur Verbesserung der Kontaktfläche, sondern wirken als Drallkörper, die die intensive Umströmung des Abschnittes I5 und damit der Dichtkante 7 durch die Luft bewirken.

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-¹I-

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der innere Abschnitt 14 der Stirnseite 13 konvex nach außen gewölbt, 30 daß eine) umlaufender Wulst gebildet int, die zu einer erheblichen Vergrößerung des in bekannter Weise eben ausgebildeten Abschnittes 14 führt. ·

Eine entsprechende Vergrößerung kann aber auch durch eine· konkave Ausbildung dieses Abschnittes 14 a erreicht werden (Fig. 2), so daß eine umlaufende Rille gebildet ist. Die gekrümmten Abschnitte 14 und 14a bei den Äusführungsformen nach den Fig. 1 und 2 haben relativ großen Krümmungsratus, derart, daß sie bis etwa in Höhe des tiefsten Punktes der Rille Il reichen und dort in den radial äußeren, eben verlaufenden Abschnitt I7 bzw. 17a der ölseitigen Stirnseite 13 übergehen. Auch die entsprechenden Abschnitte 14b, 14c und l4d der Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 11 erstrecken sich etwa über die halbe Höhe der Stirnseite 13, wodurch einerseits eine stabile Ausbildung des Innenschenkels 5 im Bereich der Dichtlippe β sowie eine große Kontaktfläche mit dem öl geschaffen ist, wodurch die gute Wärmeableitung sichergestellt ist.

Bei den Äusführungsformen nach den Fig. 3 bis 5 und 9 bis liegen die radial inneren Abschnitte 14b und l4d der Stirnseiten 13 schräg, vorzugsweise etwa unter einem Winkel von 45° zur Rotationsachse der Dichtringe und weisen jeweils mit vorzugsweise gleichem Abstand voneinander angeordnete stegartige bzw. noppenartige Ansätze l8 .bzw. 19 auf. Diese Stege l8 bzw. Noppen 19 ragen frei nach unten in Richtung auf die Dichtkante 7, so daß diese Erhabenheiten in Draufsicht (Fig." 3 und 9) mäander- bzw. wellenförmig verlaufen. Bei der AusfÜhungsform nach den Fig. 3 bis 5 haben die zwischen den Stegen l8 gebildeten Vertiefungen 2o im Bereich der freien Enden dieser Stege ihre größte Tiefe; sie haben aber dort geringfügig kleinere Breite als im Bereich ihres Bodens 22. Die Breite der Stege l8, die über deren ganze Länge im wesentlichen gleich groß ist, ist im

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Ausführungsbeispiel etwa gleich der halben Breite der Vertiefungen 2o im Bereich zwischen den freien Enden 21 der Stege 18. Die große Ausbildung der Vertiefungen und die relativ schmalen Stege gewährleisten die gewünschte großflächige Berührung der Kontaktseite mit dem zugehörigen Medium und führen zu der die innige Umströmung der Kontaktfläche verursachenden Turbulenzen des Mediums.

Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 bis 11 haben die Ansätze im Bereich ihrer freien Enden 23 ihre größte Dicke bzw. die zwischen benachbarten Ansätzen I9 gebildeten Vertiefungen 24 ihre größte Tiefe. Wegen der in Draufsicht nach Fig. 9 etwa halbkreisförmigen Kontur der Ansätze 19 haben die Vertiefungen im Bereich ihrer Böden 25 kleinste Breite, die wesentlich kleiner ist als die größte Breite der Ansätze 19; sie ist etwa gleich einem Viertel dieser größten Breite.

Wie Fig. 11 zeigt, bilden die Ansätze mit dem radial äußeren Abschnitt 1-7· der Stirnseite 13 eine ebene Außenfläche, während die der Dichtkante 7 zugewandte Außenfläche 26 in Richtung der Böden 25 der Vertiefungen 24 teilkreisförmig ,gekrümmt ist (Fig. 9 und 11). Die Noppen 19 bilden jeweils Drallkörper, die einerseits die 'ebene Kontaktfläche l4d vergrößern und andererseits zu Turbulenzen in dem zugehörigen Medium (öl) führen.

Die Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 unterscheidet sich den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß in dem radial inneren Abschnitt l4c fensterartige Ausnehmungen 27 vorgesehen sind, die jeweils rechteckigen Umriß (Fig. 6) und teilkreisförmig gebogenen Boden 28 haben (Fig.7 und 8). Die Ausnehmungen 27 liegen mit etwa.gleichem Abstand wie die Ansätze 18 bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5 voneinander und haben auch etwa gleiche Breite wie diese Amsätze 18. Durch die Ausnehmungen 27 ist wiederum eine vergrößerte Kontaktfläche geschaffen, die infolge der

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sich symmetrisch abwechselnden Erhabenheiten und Vertiefungen im Medium zu Turbulenzen führen und als Drallkörper wirken können. Anstelle dieser in Draufsicht (Fig. 6) rechteckigen Form der Ausnehmungen 27 können auch Ausnehmungen mit dreieckigem oder ' viereckigen oder auch rundem Umriß oder dergl. vorgesehen sein. Die Ausnehmungen können aber auch durch Schlitze gebildet sein, die in mehr oder größerer Abstand voneinander angeordnet sind. Auch Ansätze, wie sie in den Fig. 3 bis 5 und 9 bis 11 dargestellt sind, können in Draufsicht auf die zugehörige Stirnseite 13 anderen Umriß haben. In jedem Fall weisen die Abschnitte 14, 14a bis 14 d der Dichtlippen 6 der verschiedenen Ausführungs-. formen jeweils teilkreisförmig gekrümmt verlaufende Flächenabschnitte auf.

Schließlich zeigt Fig. 12 eine letzte Ausführungsform, bei der am Quersteg 2 des Dicht körpers 1 eine etwa radial umlaufende ·, Schutzlippe 29 vorgesehen ist. Die Stirnseite 31 ist mit Rippen 3o versehen, die sich über die ganze Breite der Stirnseite erstrecken und im wesentlichen -gleich ausgebildet sind wie die Rippen 16 nach Fig. 1. Dieser Dichtring entspricht im übrigen der beschriebenen Ausführungsform, wobei der unebene s.tirnseitige Abschnitt 14', vorzugsweise entsprechend denen nach den Fig. 4 oder Io ausgebildet ist. Zusätzlich ist der radial innere Abschnitt 15 noch mit Rippen l6, wie in Fig. dargestellt, versehen. Es ist auch eine Ausführung mit einer Schutzlippe möglich, bei der an dern Abschnitt 15 keine Rippen vorgesehen sind oder bei dem der Abschnitt 14' anders, beispielsweise mit Erhebungen gemäß den Fig. 1, 2 oder 7, ausgebildet ist. Die zusätzliche Schutzlippe 29 mit.den Drallrippen erhöht außer der Dichtwirkung die gewünschte Wärmeableitung wesentlich.

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Claims

KACC) GmIH + Co." ' A J>0 j->(j - my J RosenbCi ^straße P', 7100 !»J Ibron.. 23. Jan. 1979 Patentanwalt DipL-lng. Walter Jaddsch Stuttsart N. Menzels«*· 40 2902531 Ansprüche

1.) Radial-.v'ellendichtring mit einem manschettenartigen Dichtkörper, der mindestens eine Dichtlippe mit mindestens einer Dichtkante aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Stirnseite (13) des Dichtkörpers·(1) mindestens an ihrem an die Dichtkante (7) anschließenden \·ρ-diel toneren Abschnitt (14) mindestens teilweise uneben •■ausgebildet ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d8ß der radiale innere Abschnitt (14) der Stirnseite

(13) mehrere in Umfangsrichtung mit vorzugsweise gleichem-Abstand hintereinander liegende Vertiefungen (2o, 24, 27) und/oder Erhebungen (18, 19) aufweist.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Abschnitt (14) der Stirnflache

(13) mindestens teilweise, vorzugsweise konkav gekrümmt i:;t.

4. Dichtring nach einem der·Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Abschnitt (14) der Stirnseite (13) eine axial nach außen ragende umlaufende Wulst bildet (Flg. 1).

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Abschnitt (14 η ) der Stirnseite (13) eine umlaufende Rille bildet (Fig. 2).

6. Dichtring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (l4a) und/oder die Wulst (14) im Axialschnitt teilkreisförmig ausgebildet ist (Fig. 1 und 2).

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7. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefungen (2o, 24) radial nach innen zunimmt (Fig. 1, 2; 3 bis 5; 9 bis 11). ' '

8. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen.(27) fensterartig ausgebildet sind und in Umfangsrichtung vorzugsweise mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind (Fig. bis 8).

9. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (2Ό, 27) in Draufsicht auf die Stirnseite (13) rechteckigen Umriß haben.

10. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (22, 25, 28) der Vertiefungen (2o, 24, 27) vorzugsweise konkav gekrümmt sind.

11. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (2o,-24, 27) etwa über die halbe Höhe der einen Stirnseite (13) reichen und mit geringem Abstand oberhalb der Dichtkante (7) enden.

12.'Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide, die Dichtkante (7) begrenzenden radial inneren Abschnitte (14 und 15) der Dichtlippe (6) uneben,vorzugsweise mit stegartigen Erhebungen (16 und 18) ausgebildet sind, wobei die Erhebungen (l6) Drallrippen der Lauffläche der Dichtlippe (6) sind..

13. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erhebungen (l6 und 18) der Abschnitte (15 und 14) der Stirnseite (13) in axialer Richtung erstrecken. ■ ·

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14.· Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (19) noppenartig ausgebildet sind und daß ihr freies Ende (23) in Richtung der Dichtkante (7) weist.

15· Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß de:.· Quersteg {?) mit mindestens e.inur ,"■jchutzlippe/versehen ist (Fig. 12).

16. Dichtring nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß^! . die Schutrlippe (29) Erhebungen (3o), vorzugsweise- Drallrippen aufweist (Fig. 12).

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