DE3431990C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Manschette für Dichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Manschette dieser Art (GB-PS 4 92 954, Fig. 3 und 4) ist das Dichtteil aus einzelnen lamellenar­ tigen Dichtabschnitten gebildet. Sie sind jeweils gleich lang. Ihre Enden liegen auf einem gedachten Kegel, der sich in Aufschieberichtung der Manschette erweitert. Ent­ sprechend liegt auch die Wurzel der Dichtabschnitte auf einem sich in Aufschieberichtung erweiternden Kegel. Bei dieser Manschette ist nachteilig, daß bei ihrem Aufschie­ ben auf die Welle die Dichtabschnitte aufgespreizt werden, so daß sie jeweils eine einzelne Dichtstelle auf der Welle bilden. Sie liegen in Dichtstellung der Manschette mit ihren freien Enden jeweils flächig auf der Welle auf. Jeder Dichtabschnitt wird somit bei der Montage der Man­ schette einzeln verformt, wobei jedem Dichtabschnitt eine radiale Reaktionskraft zugeordnet ist, mit der der Dicht­ abschnitt bzw. sein freies Ende auf der Welle liegt. Die größte Reaktions- bzw. Rückstellkraft bestimmt somit die Dichtheit der Manschette und deren Gebrauchsdauer. Die radiale Reaktionskraft muß daher auf den jeweiligen Einzel­ fall eingestellt werden, was äußerst schwierig und umständ­ lich ist. Daher kommt es relativ häufig zu einem frühzei­ tigen Verschleiß und einer ungenügenden Abdichtung der Manschette.

Weitere bekannte Manschetten (DE-OS 14 75 727, CH-PS 4 50 077, FR-PS 9 76 666, GB-PS 6 02 746 und 5 45 094) bestehen aus mehreren getrennten Ringteilen, die axiale hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind. Diese Ring­ teile bestehen aus unterschiedlichen Werkstoffen und können zudem unterschiedliche Form aufweisen. Bei diesen bekannten Manschetten sind keine unabhängig voneinander verformbaren Dichtabschnitte vorgesehen, die einstückig mit einem Trag­ körper ausgebildet sind und über dessen Wurzel vorstehen. Infolge der festen Verbindung der Dichtabschnitte mitein­ ander ist beim Aufschieben der Manschette auf die Welle auch keine freie Einwirkung der einzelnen Dichtabschnitte auf die jeweils darunter liegenden Dichtabschnitte in dem Sinne vorhanden, daß die einzelnen elastisch verformten Dichtabschnitte übereinander liegen, um die an den jeweils vorhandenen Einsatzfall günstigste Dichtflächenpressungs­ verteilung zu gewährleisten. Die jeweils oberen Ringteile der bekannten Manschette wirken zwar als Versteifung für das in Aufschubrichtung vordere Ringteil, die Reaktions­ kraft dieser Ringteile läßt sich damit aber nicht aus­ reichend genau an die geforderte Dichtheit und Gebrauchs­ dauer anpassen, so daß es auch, wie beim eingangs genannten Stand der Technik, zu Undichtheiten kommen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Manschette der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter Bei­ behaltung der einfachen Herstellung und konstruktiven Ausbildung die von der radialen Reaktionskraft der Dicht­ abschnitte hervorgerufene Dichtflächenpressungsverteilung des elastisch verformten Dichtteiles an den jeweiligen Einsatzfall ohne weiteres angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Manschette der gattungs­ bildenden Art erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 2 bzw. 3 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird bei der Montage der Manschette auf dem abzudichtenden Teil der Dichtteils stets so verformt, daß die einzelnen Dichtab­ schnitte in gleicher Richtung so elastisch verformt werden, daß sie im Einbauzustand aneinander und übereinander auf der Welle liegen. Die Dichtabschnitte liegen hierbei bogen­ förmig gekrümmt unter elastischer Vorspannung übereinander und auf dem abzudichtenden Teil. Je nach der Länge der Dichtabschnitte und ihrer Dicke sowie der Zahl der Dicht­ abschnitte läßt sich die Dichtpressung äußerst einfach vor­ nehmen. Eine maximale Dichtpressung ergibt sich in dem Bereich, in dem alle elastisch verformten Dichtabschnitte des Dichtteiles übereinander liegen. Es kann auf diese Weise jede gewünschte symmetrische oder asymmetrische Dicht­ flächenpressungsverteilung erreicht werden. Die radiale Reaktionskraft läßt sich somit genau an die geforderte Dicht­ heit und die geforderte Gebrauchsdauer anpassen, so daß die erfindungsgemäßen Manschette für die unterschiedlichsten Einsatzfälle optimal hergestellt und ausgebildet werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeich­ nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Axialschnitt eine Hälfte einer er­ findungsgemäßen Manschette in einem Radial­ wellendichtring vor dem Einbau,

Fig. 2 den Radialwellendichtring gemäß Fig. 1 in eingebautem Zustand, in dem die Man­ schette mit ihren elastisch verformten Dichtabschnitten auf einer Welle aufliegt,

Fig. 3 im Axialschnitt eine Hälfte einer zwei­ ten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Manschette vor und nach dem Einbau,

Fig. 4 bis 8 jeweils im Axialschnitt eine Hälfte von weiteren Ausführungsformen von erfindungs­ gemäßen Manschetten.

Die Manschette ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einen Radialwellendichtring eingebaut. Er hat ein napf­ förmiges Gehäuse 21, dessen senkrecht zur Mittellinie 8 des Radialwellendichtringes liegender Boden 23 eine Durchlaß­ öffnung 24 für eine Welle 6 aufweist. Auf dem Boden 23 liegt eine beispielsweise durch eine Gummischeibe gebildete innere Abdichtung 25. Im Gehäuse 21 ist eine Haltekappe 26 unterge­ bracht, die mit einem Zylindermantel 27 an der Innenwandung des Gehäuses fest anliegt. Die Haltekappe 26 ist mit einem senkrecht zur Mittellinie 8 des Radialwellendichtringes liegenden Boden 28 versehen, der ebenfalls eine Durchlaß­ öffnung 29 für die Welle 6 aufweist. Die Durchlaßöffnung 29 hat größere lichte Weite als die Durchlaßöffnung 24 des Gehäuses 21.

Die Manschette ist mit einem ringförmigen Tragkörper 1 zwischen dem Haltekappenboden 28 und der inneren Abdichtung 25 eingeklemmt. Die Manschette hat ferner einen lamellen­ artigen Dichtteil 2, der aus gleich langen Dichtabschnitten 3 besteht. Sie sind einteilig mit dem Tragkörper 1 ausge­ bildet und werden vorteilhafterweise durch Schlitzen des Tragkörpers von dessen radial innerem Rand 4 aus herge­ stellt. Die Dichtabschnitte 3 sind gleich dick, und ihre freien Enden 5 liegen, im Axialschnitt gesehen, auf gleicher Höhe. Sämtliche Dichtabschnitte 3 erstrecken sich von einer Wurzel 30 des Tragkörpers 1 aus radial nach innen. Wenn der Radialwellendichtring auf die Welle 6 aufgeschoben wird, dann wird der Dichtteil 2 infolge der Überdeckung 7 elastisch gebogen. Infolge der elastischen Verformung des Dichtteils 2 quer zur Mittellinie 8 der Manschette bzw. der Welle 6 tritt eine radiale Reaktionskraft auf, die die Dichtpressung des Dichtteiles 2 auf der Welle 6 bestimmt. Da die freien Enden 5 der Dichtabschnitte 3 auf einem Zylindermantel liegen, dessen Mittellinie durch die Mittel­ linie 8 der Manschette gebildet wird, liegen die freien Enden in Einbaulage des Radialwellendichtringes nicht mehr senkrecht übereinander, sondern auf einem Kegelmantel. Wie Fig. 2 zeigt, wird dadurch zwischen dem Mantel 9 der Welle 6 und den freien Enden 5 der Dichtabschnitte 3 ein Spalt mit dem Winkel α gebildet, der sich entgegen Aufschiebe­ richtung 10 des Radialwellendichtringes konisch erweitert. Hierbei ergibt sich die eingezeichnete Dichtflächenpres­ sungsverteilungskurve 11, aus der ersichtlich ist, daß sich die größte Dichtpressung in dem Bereich ergibt, in dem sämtliche elastisch verformten Dichtabschnitte 3 überein­ anderliegen. In Aufschieberichtung 10 nimmt diese Dicht­ pressung ab, da der Verformungsgrad der Dichtabschnitte 3 in dieser Richtung ebenfalls abnimmt. Da die Durchlaß­ öffnung 29 der Haltekappe 26 größer ist als die Durchlaß­ öffnung 24 des Gehäuses 21, läßt sich der Dichtteil 2 der Manschette ohne Schwierigkeiten verschieben.

Während beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 eine asymmetrische Dichtflächenpressungsverteilung er­ reicht wird, läßt sich mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 eine symmetrische Dichtflächenpressungsverteilung einstellen. Der Tragkörper 1.1 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und an seinem radial inneren Rand geschlitzt, so daß die lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.1 gebildet werden. Sie erstrecken sich ebenfalls von der auf einem Zylindermantel liegenden Wurzel 30.1 des Tragkörpers 1.1 aus radial nach innen, sind aber derart unterschiedlich lang, daß ihre freien Enden 5.1 auf dem Mantel eines ge­ dachten Kegels liegen. Dieser gedachte Kegel öffnet sich entgegen Aufschieberichtung 10. Der Kegelwinkel α kann so gewählt sein, daß in der Einbaulage die freien Enden 5.1 der Dichtabschnitte 3.1 in einer Ebene senkrecht zur Mittellinie 8 der Manschette bzw. der Welle 6 liegen. Dann ergibt sich eine symmetrische Dichtflächenpressungsver­ teilung, wie die Verteilungskurve 11.1 zeigt.

Der Öffnungswinkel α kann aber auch so gewählt sein, daß die freien Enden 5.2 der Dichtabschnitte 3.2 auf dem Mantel eines in Aufschieberichtung 10 sich öffnenden ge­ dachten Kegels liegen. In diesem Falle wird wiederum eine asymmetrische Dichtflächenpressungsverteilung erreicht, wie durch die Dichtflächenpressungsverteilungskurve 11.2 ange­ geben ist. Der Dichtteil 2.2 läuft bei diesem Ausführungs­ beispiel, im Axialschnitt gesehen, derart keilförmig aus, daß die Keilspitze auf dem Mantel 9 der Welle 6 liegt. Dadurch ist die Dichtpressung im Bereich dieser Spitze sehr gering und nimmt von ihr aus zu. Die größte Dicht­ pressung liegt dann mit Abstand von diesem spitzen Ende des Dichtteiles 2.2.

Die Radialwellendichtringe gemäß den Fig. 1 bis 3 können zur Abdichtung von rotierenden Wellen, aber auch zur Ab­ dichtung von oszillierenden Stangen verwendet werden.

Auf der Laufseite 12 bzw. 12.1 bzw. 12.2 können Rückförder­ einrichtungen, wie Drallnuten oder Rückfördergewinde, vor­ gesehen sein, die nur in einer Richtung oder einander kreuzend angeordnet sein können. Mit solchen Rückförder­ einrichtungen wird ein Rückfördereffekt für das durchgetre­ tene, abzudichtende Medium erreicht.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 bis 7 entsprechen prinzipiell der Ausführungsform gemäß Fig. 3. Die lamellen­ förmigen Dichtabschnitte 3.4 (Fig. 4) des Dichtteiles 2.4 sind ebenfalls unterschiedlich lang. Ihre Länge nimmt je­ doch in Aufschieberichtung 10 stufenweise zu. Die Ab­ stufung kann gleichmäßig oder ungleichmäßig erfolgen. Je nach dem Grad der Abstufung und/oder der Gleichmäßigkeit läßt sich die Dichtflächenpressungsverteilung in einfacher Weise variieren und an den jeweiligen Einsatzfall an­ passen.

Die freien Enden 5.5 der lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.5 des Dichtteiles 2.5 liegen, im Axialschnitt gesehen, auf einer konkav gekrümmten Linie 13 (Fig. 5). Die Länge der Dichtabschnitte 3.5 nimmt in Aufschieberichtung 10 zu. Die Dichtabschnitte 3.5 erstrecken sich von der auf einem Zylindermantel liegenden Wurzel 30.5 des Tragkörpers 1.5 aus radial nach innen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die freien Enden 5.6 der lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.6 des Dicht­ teiles 2.6, im Axialschnitt gesehen, auf einer konvex ge­ krümmten Linie 13.6 angeordnet. Die Länge der Dichtab­ schnitte 3.6 nimmt auch hier in Aufschieberichtung 10 zu.

Je nach dem Krümmungsverlauf der Linien 13.6 kann die Dichtflächenpressungsverteilung sehr genau eingestellt werden. Dabei läßt sich dieser Krümmungsverlauf sehr ein­ fach herstellen, so daß diese Ausführungsformen kosten­ günstig in der Herstellung sind.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 haben die lamellenförmigen Dichtabschnitte jeweils gleiche Dicke, so daß das Elastizitätsverhalten der ein­ zelnen Dichtabschnitte gleich ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 haben die lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.7 des Dichtteiles 2.7 unterschiedliche Dicke. Die unter­ schiedlich dicken Dichtabschnitte 3.7 zeigen ein unter­ schiedliches elastisches Verhalten, so daß die durch die elastische Verformung erzielbare radiale Reaktoinskraft bzw. Dichtpressung durch Variieren der Dicke der Dichtab­ schnitte eingestellt werden kann.

Bei sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsformen liegt der Übergang der Dichtabschnitte in den Tragkörper, die sogenannte Wurzel, auf einem Zylindermantel. Bei der Aus­ führungsform nach Fig. 8 liegt die Wurzel der Dichtabschnitte jedoch in unterschiedlicher Höhe. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 liegen die freien Enden 5.8 der Dichtabschnitte 3.8 auf dem Mantel eines Zylinders, dessen Mittellinie durch die Mittellinie 8 der Manschette gebildet wird. Die Wurzel 30.8 der Dichtabschnitte 3.8, also ihr Übergang in den nicht lamellierten Teil des Trag­ körpers 1.8, liegt auf dem Mantel eines gedachten Kegels, der sich in Aufschieberichtung 10 öffnet. Dadurch haben die Dichtabschnittes 3.8 des Dichtteiles 2.8 ebenfalls un­ terschiedliche Länge, die in Aufschieberichtung 10 zunimmt.

In der Einbaulage ergibt sich bei der Ausführungsform nach Fig. 8 eine ähnliche Dichtflächenpressungsverteilung, wie sie in Fig. 3 durch die Dichtflächenpressungsverteilungs­ kurve 11.1 und 11.2 dargestellt ist.

Die Verwendung von metallischen Ringabschnitten hat den Vorteil, daß durch elastische Verformung der Dichtteile der Manschetten eine konstante Dichtpressung gewährleistet werden kann.

Die Manschetten gemäß den beschriebenen Ausführungsformen können aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluor­ äthylen, bestehen. Insbesondere Polytetrafluoräthylen hat den Vorteil einer hohen Beständigkeit gegen abzudichtende Medien und einer geringen Reibung und damit einer hohen Gebrauchsdauer.

Infolge der lamellenförmigen Ausbildung hat der Dichtteil bei sämtlichen Ausführungsformen eine hohe Flexibilität und Elastizität. Die Manschette läßt sich dadurch einfach auf den abzudichtenden Bauteil aufziehen. Auch die Überdeckung 7 kann wegen der Elastizität klein gehalten werden, wodurch die Gebrauchsdauer der Manschette erhöht wird. Außerdem ist dadurch die Belastung des abzudichtenden Bauteiles gering, und die Reibverluste werden klein gehalten.

Die Elastizität des Dichtteiles läßt sich durch die unter­ schiedliche Länge der Dichtabschnitte einfach einstellen. Je kürzer die Dichtabschnitte sind, desto stärker ist der Anpreßdruck in der Einbaulage. In Verbindung mit den unter­ schiedlichen Materialien und Dicken kann somit die Dicht­ flächenpressungsverteilung optimal eingestellt werden.

Claims (10)

1. Manschette für Dichtungen, vorzugsweise Radialwellen­ dichtringe, mit einem Tragkörper, der mehrere ein­ stückig mit ihm ausgebildete und sich von einer Wurzel des Tragkörpers aus radial nach innen er­ streckende lamellenartige Dichtabschnitte eines Dichtteiles aufweist, das bei montierter Manschette dichtend an einem abzudichtenden Teil, vorzugsweise einer Welle, anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wurzel (30) und die freien Enden (5) der Dichtabschnitte (3) vor der Montage der Manschette jeweils auf einem Zylinder­ mantel liegen, dessen Mittellinie durch die Mittel­ linie (8) der Manschette gebildet ist, derart, daß bei montierter Manschette alle Dichtabschnitte (3) unter radialer Anpressung übereinander liegend auf dem abzudichtenden Teil (6) abgestützt sind.

2. Manschette für Dichtungen, vorzugsweise Radialwellen­ dichtringe mit einem Tragkörper, der mehrere ein­ stückig mit ihm ausgebildete und sich von einer Wurzel des Tragkörpers aus radial nach innen erstreckende lamellenartige Dichtabschnitte eines Dichtteiles auf­ weist, das bei montierter Manschette dichtend an einem abzudichtenden Teil, vorzugsweise einer Welle, anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtabschnitte (3.1; 3.4; 3.5; 3.6) unter­ schiedlich lang sind und daß die Wurzel (30.1; 30.5) des Tragkörpers (1.1) auf einem Zyindermantel liegt, dessen Mittellinie die Mittellinie (8) der Manschette bildet.

3. Manschette nach Anspruch 2, bei der die freien Enden der Dichtabschnitte etwa auf dem Mantel eines gedachten Kegels liegen, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kegel, auf dem die freien Enden (5.1; 5.5; 5.6) liegen, entgegen der Aufschieberichtung (10) der Manschette auf das abzudichtende Teil (6) öffnet.

4. Manschette für Dichtungen, vorzugsweise Radialwellen­ dichtringe mit einem Tragkörper, der mehrere ein­ stückig mit ihm ausgebildete und sich von einer Wurzel des Tragkörpers aus radial nach innen erstreckende lamellenartige Dichtabschnitte eines Dichtteiles auf­ weist, das bei montierter Manschette dichtend an einem abzudichtenden Teil, vorzugsweise einer Welle, anliegt, wobei die Wurzel auf einem gedachten Kegel liegt, der sich entgegen Aufschieberichtung der Manschette auf das abzudichtende Teil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtabschnitte (3.8) unterschiedlich lang sind und sie auf einem Zylindermantel liegen, dessen Mittellinie die Mittel­ linie der Manschette bildet.

5. Manschette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung auf­ einanderfolgenden Dichtabschnitte (3.4) stufenweise radial weiter nach innen ragen.

6. Manschette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt die freien Enden (5.5) der Dichtabschnitte (3.5) auf einer konvex gekrümmten Linie (13) liegen.

7. Manschette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt die freien Enden (5.6) der Dichtabschnitte (3.6) auf einer konkav gekrümmten Linie (13.6) liegen.

8. Manschette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtabschnitte (3, 3.1; 3.2; 3.4 bis 3.8) unterschiedliche Dicke haben.

9. Manschette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (2, 2.2; 2.4 bis 2.8) und der Tragkörper (1; 1.1; 1.4 bis 1.8) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

10. Manschette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil (2; 2.2; 2.4 bis 2.8) auf seiner Laufseite (12; 12.1; 12.2) mit Rückfördereinrichtungen, wie Drallnuten oder Rückfördergewinde, versehen ist.