DE3305649C2

DE3305649C2 - Dichtungsring mit einer Vorrichtung zum Verhindern von Schmutzdurchtritt und Verfahren zur Herstellung des Dichtungsrings

Info

Publication number: DE3305649C2
Application number: DE3305649A
Authority: DE
Inventors: Hans 5093 Burscheid Deuring; Volkmar Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Otto; Paul 5093 Burscheid Voßieck
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3305649A1

Abstract

Bei einem Dichtungsring, wie insbesondere einem Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen in aero- oder hydrodynamischen Systemen, besteht die luftseitig vorgeschaltete Schutzvorrichtung aus einer Rundbürste, deren Borsten im Einbauzustand abweisend von der Dichtlippe gekrümmt verlaufen, so daß aufgenommene Schmutzpartikel sowie Öl- und Fettbestandteile im Betrieb nach außen abgeschleudert werden, ohne daß die Zufuhr gefilterter und sauberer Luft bis hin zur Dichtlippe unterbrochen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer Vorrichtung zum Verhindern von Schmutzdurchtritt, wie insbesondere einen Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit hydro- beziehungsweise aerodynamischen Systemen mit einer der Diehtlippa luftseitig vorgeschalteten Schutzlippe aus Fasermaterial, und ein Verfahren zur Herstellung des Dichtungsrings.

Zur Abdichtung rotierender Wellen werden Radialwellendichtringe aus einem Elastomer eingesetzt, bei denen insbesondere mit hydro- beziehungsweise aerodynamischen Dichtsystemen, wie beispielsweise einer Kugellagerabdichtung, die Dichtlippe den fett- und/ oder ölgefüllten Innenraum abdichtet, während zur Luftseite eine Schutzlippe axial vorgelagert ist. Üblicherweise bestehen sowohl die Dichtlippe als auch die Schutzüppe aus einem Elastomer, und sie sind bei der Formgebung in der Vulkanisierform über die Manschette mit einem Versteifungsring verbunden. Die in solchen Anwendungsfällen nicht schmierbaren Schutzlippen sollen bei derartig einfachen Konstruktionen nicht unmittelbar auf der Welle aufliegen, sondern dieve mit einem definiert schmalen Spalt umschließen, so daß ihr Eigenverschleiß vermieden und der für den Aufbau von hydrodynamischen Dichtsystemen notwendige Luftdurchtritt zur Dichtlippe ermöglicht wird. Gegebenenfalls sind die Schutzlippen zur Abweisung von Schmutzpartikeln mit Rückfördem'ppen versehen. Bei diesen Konstruktionen kann jedoch auch bei Verwendung von Rückförderrippen das Eindringen von Schmutzpartikeln durch den definiert schmalen Spalt bis zur Dichtlippe nicht vollständig vermieden werden, so daß es dadurch zum Verschleiß kommen kann. Ebenso kann es beispielsweise durch Erwärmung des Elastomers zur Wellenberührung der Schutzüppe kommen, so daß auch an der Schutzüppe Verschleiß auftritt und vor allem der notwendige Luftdurchtritt bis zur Dichtlippe verhindert wird, so daß dort das hydrodynamische Dichtsystem zusammenbricht

Deshalb hat man scr<on als Schutzsysteme beispielsweise auch den Dichtlippen vorgeschaltete besondere Schirmkappen, Abschleuderringe oder Pilz- und Geweberinge verwendet Schirmkappen und Abschleuderringe sind relativ kompliziert gebaute Systeme und wirken gegebenenfalls nur bei hohen Fliehkräften. Filz- und Geweberinge setzen sich aber bei längerem Einsatz sowohl durch Schmutz, als auch durch aus der Dichtlippe austretende Fett- und ölmengen zu, so daß Verharzungen und Versprödungen der Filz- und Geweberinge auftreten können, und die Ringe undurchlässig gegen den notwendigen Luftdurchtritt werden.

Nach beispielsweise der US-PS 41 5^828 werden als Schutz- und Dichtlippen von Lagerabdichtungen auch schon Rundborsten eingesetzt, deren Borsten radial zur Welle ausgerichtet sind, und nach der DE-OS 23 65 912 oder der DE-OS 29 39 601 sind auf die beiden die Dichtlippe bildenden Flächen elektrostatisch Flockfasern aufgetragen und unter Verwendung von Klebstoff an den elastomeren Flächen befestigt. Schmutzvorrichtungen dieser Art setzen sich aber im Betrieb, genauso wie FiIz- und Geweberinge, durch verharzende Fett- und Ölablagerungen und durch Schmutzpartikel zu. Zusätzlich können die Borsten, da sie die Wellen in radialer Richtung berühren, vor allem beim Schlagen der Welle gestaucht werden und schließlich brechen, so daß die abgebrochenen Borsten schließlich Verschleiß an den Dichtstellen hervorrufen.

Nach der DE-AS 24 62 726 schließlich besteht die gesamte Dichtung aus einer Rundbürste, und die Borsten der Rundbürste bestehen bevorzugt aus Metalldrähten. Allerdings besitzt in diesem Fall die Dichtung keinen elastomeren Dichtteil.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für insbesondere Lippendichtungsringe in aerodynamischen Systemen zu schaffen, welche auch bei längerer Betriebsdauer und/ oder bei extremen Belastungen sowohl durch Aufrechterhaltung des notwendigen Luftdurchlriits, als auch durch optimale Schmutzabweisung und nicht störendem Eigenverschleiß ein einwandfreies Funktionieren des gesamten Abdichtsystems gewährleistet. Der Dichtring soll möglichst einfach herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen

3 4

Dichtungsring gelöst dessen Schutzvorrichtung aus ei- genüber schlammhaltigen Medien abdichten sollen und ner luftseitig vorgeschalteten, separat hergestellten die Bauteile aus harten und erosionsfesten Materialien Rundbürste besteht welche in einer Aufnahmenut des bestehen, ist es möglich, eine Rundbürste mit Stahlbor-Dichtungsringes unter gegebenenfalls zusätzlichem sten zu verwenden.

Kleben und/oder Anvulkanisieren befestigt ist und de- 5 Die Erfindung wird an Hand der vier Abbildungen ren Borsten im Einbauzustand abweisend von der näher erläutert, und zwar zeigt

Dichtlippe gekrümmt verlaufen. Dadurch wird erreicht F i g. 1 den Querschnitt durch einen erfindungsgemä-

daß im Betriebszustand unter dem Einfluß der Bewe- Ben Lippendichtungsring

gung, insbesondere der Welle, die Borsten sich zusatz- Fig.2 die Aufsicht auf einen Wellendichtring entlich geneigt zur Wellenachse ausrichten. Um die Krüm- ίο sprechend Fig. 1 in axialer Richtung mung zu erreichen, sind die Borsten bevorzugt um etwa F i g. 3 den Querschnitt durch einen weiteren Uppen-

1 bis 40% langer als der Abstand zwischen der Borsten- dichtungsring gemäß der Erfindung halterung und der Welle beziehungsweise der Stange, so F i g. 4 die Anordnung der Borsten in einer Halterung,

daß schon bei der Montag« die gewünschte Borsten- In F i g. 1 ist 1 die Welle mit dem Lippendichtungsring

krümmung erzielt wird. Zur Sicherstellung der Borsten- 15 2, deren Dichtlippe 3 den gefüllten Innenraum 4 abdichkrümmuEg, auch während des Betriebs, kann die Bor- tet Am Gehäusering 5 ist durch den Elastomerüberzug stenhalterung zur Wellen- oder Stangenachse geneigt 6 eine ringförmige Aufnahmenut 7 zur Luftseite 8 gebilsein. Die axiale Breite der Rundbürste soll bevorzugt det in die «ine Rundbürste 9 eingelagert ist Die aus der mehr als 2 mm betragen, so daß bei der bevorzugten Aufnahmenut 7 herausragenden Bedien 10 sind etwa Borstendichte von mehr als 20 Borsten/mm² und eirem 20 10% langer als der Abstand ii zwischen Borstenhaltemaximalen Borstendurchmesser eine genügende rung 14 und Welle 1, so daß die freien Enden der Bor-Schutz- und Filterwirkung bei genügendem Laftdurch- sten 10 zur Luftseite 8 gekrümmt sind und auf der Welle tritt erzielt wird. Die Borsten können in der Halterung 1 achsparallel aufliegen.

mit gleichmäßigem Abstand zueinander befestigt sein, Im A^fsichtsbild der F i g. 2 ist die Krümmung der

bevorzugt sind sie aber in der Halterung auf parallel 25 Borsten 10 bei einem Wellendichtring 2 in Hauptdrehzueinander und schräg zur Axialrichtung des Systems richtung 13 der Welle 1 dargestellt, so daß Schmutz-, ölverlaufenden Linien befestigt so daß diese Borstenan- und Fettpartikel beim Anfahren der Welle 1 durch die Ordnung ähnlich wie im Förderdrall in elastomeren Zentrifugalkräfte nach außen zur Luftseite 8 abge-Dichtlippen wirkt Die Borsten bestehen bevorzugt aus schleudert werden. Die Rundbürste 9 bleibt frei von Polyamidfasern mit ausreichender Flexibilität und Bie- 30 Schmutz-, öl- beziehungsweise Fetteilchen, so daß ein gefestigkeit. Im Sinne der Erfindung kann jedoch ent- gefilterter Luftdurchtritt zur Dichtlippe 3 auch im länsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall die Beschaf- geren Betrieb möglich bleibt Der Eigenverschleiß der fenheit der Borsten und ihre Anordnung in der Bürste Borsten 10 wird durch ihre Krümmung ausgeglichen, variiert werden. Zur Herstellung der Rundbürsten wer- Im Querschnittsbild der F i g. 3 ist die Halterung der

den diese zunächst aus bandförmigem Borstenmaterial 35 Borsten i0 schräg zur Wellen- beziehungsweise Stanzylindrisch gewickelt und dann entsprechend vom Zy- genachse 1 angeordnet, so daß die Krümmung der Borlinder abgestochen. Zur Verbindung mit dem Dich- sten 10 auch im Betrieb erhalten bleibt, tungsring sird an diesem bevorzugt entsprechende ring- F i g. 4 zeigt die Unterseite der Bürstenhalterung 14.

förmige Nuten vorgesehen, in die die Rundbürsten ein- Die Borsten sind hier auf parallel nebeneinanderliegengepreßt werden. Gegebenenfalls kann durch Kleben 40 den und schräg zur Wellenachse 1 verlaufenden Linien und/oder Anvulkanisieren die Befestigung verstärkt 15 befestigt, so daß diese Anordnung der Borsten 10 wie werden. ein Rückförderdrall zum Abstoßen von Fett-, öl- und

Durch die Erfindung sind somit Lippendichtungsringe Schmutzpartikeln wirkt

mit einer optimalen Schutzvorrichtung geschaffen.

Durch Krümmung der Borsten zur Luftseite und in die 45 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Bewegungsrichtung werden aufgefangene Schmutzpartikel und Fett- beziehungsweise ölteilchen im Anfahrvorgang beim Beschleunigen der Wellenbewegungen
durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert, so
daß ein Zusetzen der Bürste verhindert wird und ständig 50
gefilterte, saubere Luft bis zur Dichtlippe gelangen
kann. Bei Stangendichtungen bleibt die Iuftseitige
Krümmung der Borsten im Betrieb erhalten, so daß sie
ähnlich wie bei Wellendichtringen sich selbst reinigen,
den Schmutz abweisen und nur gefilterte saubere Luft 55
zur Dichtlippe durchlassen. Durch die Schrägstellung
der Borsten können auch beim Schlagen der Wellen
oder Stangen die Borsten nicht brechen und die flexibel
auf den Berührungsstellen aufliegenden Borsten gleichen darüberhinaus den Eigenverschleiß aus. Die Her- 60
stellung der verwendeten Rundbürsten ist relativ einfach und kann von einem einheitlichen Bürstenband mit
den gewünschten Abmessungen relativ einfach erfolgen. Während die Erfindung bevorzugt für Lippendichtungsringe eingesetzt wurden soll, ist es jedoch auch 65
möglich, die Erfindung in anderen Dichtungssystemen,
wie zum Beispiel Gleitringdichtungen, zu verwenden. I

Dann, wenn beispislswo'e die Gleitringdichtungen ge- J

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsring mit einer Vorrichtung zum Verhindern von Schmutzdurchtritt, wie insbesondere ein Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen mit hydro- beziehungsweise aerodynamischen Dichtsystemen mit einer der Dichtlippe luftseitig vorgeschalteten Schutzüppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung aus einer luftseitig (8) vorgeschalteten, separat hergestellten Rundbürste (9) besteht, welche in einer Aufnahmenut (7) des Dichtungsringes (2) unter gegebenenfalls zusätzlichem Kleben und/oder Anvulkanisieren befestigt ist, und deren Borsten (10) im Einbauzustand abweisend von der Dichtlippe (3) gekrümmt verlaufen.

Z Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die axiale Breite der Borstenhalterung (14) mindestens 2 mm beträgt

3. Dichtungsring nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstendichte in der Bürstenhalterung (14) mindestens 20 Borsten/mm² ist

4. Dichtungsring nach mindestens einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Borsten (10) 1 bis 40% größer als der radiale Abstand (11) zwischen Bürstenhalterung (14) und abzudichtender Welle (1) oder Stange ist

5. Dichtungsring nach mindestens einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurcä gekennzeichnet, daß die Borstenhalterungsebwie (f i) schräg zur Wellenachseti) geneigt ist

6. Dichtungsring nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (10) einen maximalen Durchmesser von 0,2 mm besitzen.

7. Dichtungsring nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten aus Polyamidfasern bestehen.

8. Verfahren zur Herstellung des Dichtungsringes nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 durch Wickeln eines Borstenzylinders mit gewünschtem Durchmesser aus einem Bürstenband, Abstechen und Abschneiden der Rundbürste (9) mit den gewünschten Abmessungen und Befestigung der Rundbürste (9) in einer Aufnahmenut (7) des Dichtringes (2) unter gegebenenfalls zusätzlichem Kleben und/oder An vulkanisieren.

50