DE3538671A1 - Profildichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Profildichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine Profildichtung wird eingesetzt zur Abdichtung zwi­ schen zwei Maschinenteilen, die sich unterschiedlich von­ einander in axialer und/oder in radialer Richtung bewegen. Außerdem werden Profildichtungen zwischen sich bewegenden und ruhenden Maschinenteilen verwendet.

Anwendungsbeispiele:

Kardangelenke, Schiebestücke an ausziehbaren Wellen, Aus­ gleichssegmente an Einlauftrichtern für Strömungsmaschinen bzw. Kühlgebläsen.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Profil­ dichtungen mit entsprechenden Ausbildungen einzusetzen. So werden Profildichtungen hergestellt mit verschiedenen Formgebungen und Gestaltungen. Eine Profildichtung, die u.a. einsetzbar ist zur Abdichtung zwischen einem ruhenden und einem beweglichen Bauteil ist aus dem Katalog der Fir­ ma Gebr. Happich, Ausgabe 12/77 zu entnehmen. Das Profil Gista 461 0056 wird einseitig befestigt und besitzt eine Dichtlippenabdichtung. Es erlaubt enge Biegeradien, wo­ durch es auch für zylindrische Bauteile einsetzbar wird. Zum Ausgleich von Längenänderungen bzw. Achsverlagerungen besitzt diese Profildichtung eine Dichtlippe, die auf dem der Befestigung gegenüberliegenden freien Ende der Profil­ dichtung angeordnet ist.

Mit dieser Ausgestaltung und Formgebung werden nicht die Anforderungen erfüllt, die vielfach an eine Profildichtung gestellt werden, im besonderen an Profildichtungen, die zur Abdichtung von Einlauftrichter an Strömungsmaschinen, bzw. Kühlgebläsen gestellt werden. Dabei ist es notwendig, die Druckunterschiede zwischen dem lnnen- und dem Außenbe­ reich der Profildichtung zu berücksichtigen, die durch den Ansaugunterdruck eines Kühlgebläses entstehen. Weiter ist es sinnvoll, das freie Ende der Profildichtung so auszu­ bilden, daß der Verschleiß möglichst klein und die Stand­ zeiten möglichst hoch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Profildich­ tung zu realisieren, insbesondere für Einlauftrichter von Strömungsmaschinen bzw. Kühlgebläsen, die ein gutes Anpas­ sungsvermögen bei sich verändernden Dichtspalten und Bewe­ gungen besitzt und gleichzeitig eine kompakte Bauweise mit hohen Standzeiten aufweist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Diese Ausbildung der Profildichtung bewirkt in vorteilhaf­ ter Weise ein gutes Anpassungsvermögen der Dichtfläche wie auch der Dichtlippe an dem bzw. auf dem sich bewegenden Bauteil. lnsbesondere bei der Verwendung dieser Profil­ dichtungen in Einlauftrichtern, z.B. bei Kühlgebläsen, bietet die Ausführung nach dem Erfindungsgedanken ent­ scheidende Vorteile. Durch einen Druckunterschied zwischen dem Außenbereich, Normaldruck, und dem lnnenbereich, Un­ terdruck, hervorgerufen durch die Luftansaugung des Kühl­ gebläses, ist es besonders wichtig, daß das freie Ende der Profildichtung ein hohes Anpassungsvermögen aufweist. Dies wird durch die besondere Gestaltung der Profildichtung er­ reicht. Durch die der Profildichtung eigenen Formgebung und Vorspannung legt sich die Dichtfläche an das abzudich­ tende Bauteil an. Ein Abheben der Dichtfläche von dem sich bewegenden Bauteil, z.B. hervorgerufen durch starke Schwingungen, Schmutz oder örtliche Beschädigungen des ab­ zudichtenden Bauteils verhindert eine Dichtwirkung der Dichtfläche. Damit dennoch in einem solchen Fall dem Kühl­ gebläse nicht unkontrolliert Luft zugeführt wird, ist eine Dichtlippe der Dichtfläche nachgeordnet. Der Unterdruck mit seiner Saugwirkung verstärkt in einem solchen Fall die Anlage der Dichtlippe und damit die Abdichtung und kompen­ siert die Undichtigkeit der Dichtfläche. Eine solche Pro­ fildichtung eignet sich hervorragend zur Abdichtung zwi­ schen einer Schottwand und dem Einlauftrichter eines Kühl­ gebläses für luftgekühlte Brennkraftmaschinen. Für Einbau­ ten dieser Brennkraftmaschinen, bei denen sichergestellt werden muß, daß es nicht zu einem sog. Wärmekurzschluß kommt, bei dem ungewollt und unkontrolliert warme Luft der Brennkraftmaschine zugeführt wird und als Folge die Motor­ kühlung infrage gestellt sein kann, eignet sich eine nach dem Erfindungsgedanken hergestellte Profildichtung in be­ sonderer Weise.

Die Ausbildung der Dichtlippe nach dem Erfindungsgedanken erfolgt so, daß diese zur Dichtfläche eine weitere Abdich­ tung darstellt. Vergleichbar mit der Staublippe an Wellen­ dichtringen erfüllt die Dichtlippe in ähnlicher Weise die Aufgabe, den eigentlichen Dichtbereich der Profildichtung, die Dichtfläche, von Schmutz und Staub freizuhalten. Wei­ ter bei Ausfall der Dichtfunktion der Dichtfläche dient die Dichtungslippe als nachgeschaltete Abdichtungsstufe.

Nach Anspruch 2 besteht die Dichtfläche und die Dichtlippe aus ungleichen Werkstoffen. Dies hat die vorteilhafte Wir­ kung, daß die aus einem härteren Material, z.B. Hartgummi, bestehende Dichtfläche, die auch mit einer der Profildich­ tung eignen Vorspannung an bzw. auf dem sich bewegenden Bauteil gleitet, geringe Verschleißwerte aufweist. Die Dichtlippe dagegen, welche mit geringerer Vorspannung an­ liegt, besteht aus einem weichen, hochelastischen Materi­ al, beispielsweise Weichgummi. Diese unterschiedliche Werkstoffwahl hat den Vorteil einer Standzeiterhöhung, da die der Profildichtung vorgegebene Vorspannung von der Dichtfläche mit dem härteren Werkstoff aufgefangen wird. Die weichere Dichtlippe besitzt bei auftretender Undich­ tigkeit der Dichtfläche und den in diesem Fall ungehindert auf die Dichtlippe wirkenden Unterdruck eine hervorragende Anpassungsfähigkeit und gewährleistet damit eine fast un­ eingeschränkte Dichtwirkung der Profildichtung.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter vor, daß zwischen dem Befestigungsende und dem freien Ende der Profildichtung eine Falte angeordnet ist. Die Falte erhöht die Anpas­ sungsfähigkeit der Dichtfläche und der Dichtlippe bei Ver­ schiebung bzw. Verlagerung, insbesondere in axialer Rich­ tung, der Bauteile, zwischen denen die Profildichtung ein­ gesetzt ist. Der in der Falte liegende Ring dient der Sta­ bilisierung der Profildichtung, beispielsweise bei stark schwingenden Bauteilen.

Nach Anspruch 4 ist in der Falte der Profildichtung ein Ring eingelegt, der vorteilhaft als Spannring mit einer geringen Vorspannung ausgeführt ist. Der in der Falte lie­ gende und damit nicht einvulkanisierte Ring hat die Aufga­ be, die Falte zu straffen. Mit Hilfe der Vorspannung wird bei einer axialen Zusammenschiebung der Profildichtung er­ reicht, daß dieser sich nicht unkontrolliert zusammen­ schiebt, sondern sich der Faltendurchmesser vergrößert. Andererseits ist die Ringvorspannung nicht so groß, daß bei einem Auseinandergehen der abzudichtenden Bauteile die Profildichtung dieser Bewegung nicht folgen würde. Diese Vorspannkraft in der Profildichtung ist daher größer als die Vorspannkraft im eingelegten Spannring.

Der Erfindungsgedanken nach Anspruch 5 sieht vor, daß die Wanddicken in den beiden Schenkeln der Profildichtung be­ wußt verschieden stark ausgeführt sind. Dieser Wanddicken­ unterschied bewirkt eine voneinander abweichende Steifig­ keit in verschiedenen Bereichen der Profildichtung. Der vorteilhaft stärker ausgebildete Schenkel der Falte zum freien Ende der Profildichtung bewirkt über weite Bereiche während einer axialen Zusammenschiebung eine nahezu kon­ stante Spreizung des Schenkels, an dem sich die Dichtflä­ che und die Dichtlippe befinden und damit eine Beibehal­ tung des vorbestimmten Anstellwinkels der Dichtlippe. Bei einer axialen Zusammenschiebung der Profildichtung wird zunächst die Faltenhälfte mit der geringeren Wandstärke verformt und zwar soweit, bis der Verformungswiderstand größer wird als der des freien Faltenschenkels mit der stärkeren Wanddicke.

Nach Anspruch 6 ist in der Wulst, in der auch die Nut ein­ gebracht ist, die zur Befestigung der Profildichtung dient, eine Einlage eingebettet. Die Einlage, vorteilhaft einvulkanisiert, umfaßt ca. den gesamten Nutbereich. Durch eine solche Einlage wird der Halt der Profildichtung, z.B. in einer Schottwand, wesentlich verbessert.

Der Gedanke nach Anspruch 7 sieht eine Einlage in der Dichtfläche vor. Diese ausgeführt beispielsweise aus Nylon wirkt verstärkend und stabilisierend auf die Profildich­ tung, besonders wenn diese starken Schwingungen ausgesetzt ist.

Ein Ausführungsbeispiel, das zur weiteren Erläuterung der Erfindung beitragen soll, ist in den Zeichnungen darge­ stellt und wird im folgenden näher bechrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Aufbau der Profildichtung im Halbschnitt;

Fig. 2 die Profildichtung im eingebauten Zustand zwischen einem starren und einem beweglichen Bauteil;

Fig. 3 im eingebauten Zustand die Profildichtung in der größten axialen Zusammenschiebung;

Fig. 4 die Profildichtung im eingebauten Zustand in der Mittellage, d.h. zwischen größter und kleinster axialer Verschiebung;

Fig. 5 im eingebauten Zustand die Profildichtung mit einer größtmöglichen axialen Verschiebung.

Die Fig. 1 zeigt die Profildichtung 1 im Halbschnitt dar­ gestellt mit allen erfindungsgemäßen Merkmalen. Die Dar­ stellung entspricht weitestgehend einem auf dem Kopf ste­ henden V. Die beiden Schenkel 11, 12 sind nahezu gleich­ winklig zur Mitte der Profildichtung und etwa gleich lang angeordnet. An dem Ende des Schenkels 11 befindet sich ei­ ne ca. der dreifachen Schenkelstärke 11 entsprechende Wulst 2. ln dieser ist von außen eine Nut 3 eingebracht, wodurch die Wulst 2 bis zur ca. 2/3 Länge geteilt wird.

Die Nut 3 ist versetzt von der Wulstmitte in Richtung Pro­ fildichtung angebracht. Mit Hilfe der umlaufenden Nut 3, eingebracht in die Wulst 2, wird die Profildichtung 1 be­ festigt und gehalten. Zur Verbesserung der Befestigung der Profildichtung 1 befindet sich in der Wulst 2 die Einlage 15. Als U-förmiges Teil ausgebildet umschlingt die Einlage nahezu den gesamten Bereich der Nut 3. Der Öffnungsdurch­ messer des starren Bauteils 9 (siehe Fig. 2), in dem die Profildichtung 1 eingesetzt wird, entspricht dem Grund­ kreis 13 der Nut 3. Der Schenkel 12 der Profildichtung 1 ist dazu bestimmt, sich an das sich bewegende Bauteil 10 (siehe Fig. 2) abzustützen. Am Ende des Schenkels 12 be­ findet sich die Dichtfläche 6. Durch eine vorgegebene Vor­ spannung bei der Herstellung wird die Profildichtung 1 ge­ spreizt und dadurch ständig am abzudichtenden Bauteil 10 angedrückt. Die Dichtfläche 6 ist gerundet und ca. doppelt so stark ausgebildet wie der Schenkel 12. Eingearbeitet in die Dichtfläche 6 ist die Einlage 8, die beispielsweise bei hochfrequenten Schwingungen des sich bewegenden Bau­ teils 10 (siehe Fig. 2) stabilisierend wirken soll und weiter für eine bessere Steifigkeit sorgt. Oberhalb der Dichtfläche 6 in Richtung Falten-Außendurchmesser 14 der Profildichtung ist auf der Außenseite des Schenkels 12 die Dichtlippe 7 angeordnet. Die schmal ausgeführte Dichtlippe 7, deren Wanddicke beginnend mit ca. der halben Stärke B vom Schenkel 12, verläuft konusartig. Im nicht eingebauten Zustand der Profildichtung 1 ragt die über der Dichtfläche 6 an dem schrägstehenden Schenkel 12 befindliche Dichtlip­ pe 7 bis zur Außenkontur der Dichtfläche 6. In besonderer Ausgestaltung ist zu bemerken, daß die Werkstoffe zwischen der Dichtfläche 6 und der Dichtlippe 7 unterschiedlich sind. Die Dichtfläche 6, die mit einer gewissen Vorspan­ nung an dem sich bewegenden Bauteil 10 anliegt, ist aus einem verschleißfesteren, härteren Werkstoff hergestellt. Die Dichtlippe 7 dagegen aus einem weicheren, hochelasti­ schen Werkstoff, der eine gute Anpassung an das abzudich­ tende Bauteil ermöglicht. Die Gestaltung und die Werk­ stoffwahl erfüllen für die Profildichtung 1 eine ver­ gleichbare Wirkung wie die Staublippe an Wellendichtrin­ gen. Die nahezu im gleichen Winkel zueinander verlaufenden Schenkel 11, 12 im nicht eingebauten Zustand treffen sich im Falten-Außendurchmesser 14 der Profildichtung. Die Schenkelstärken A und B der Schenkel 11, 12 sind bewußt unterschiedlich. Die Wandstärkenzunahme beginnend von der Wulst 2 am Ende des Schenkels 11 setzt sich kontinuierlich fort über die Länge beider Schenkel und erreicht die größ­ te Wanddicke im Bereich der Dichtlippe 7. Dieser bewußte Wanddickenunterschied hat zur Folge, daß die Elastizität in den Schenkeln 11, 12 zueinander unterschiedlich sind. Bei einer axialen Verschiebung bewirkt diese Gestaltung, daß sich zunächst der Schenkel 11 verschiebt und danach der steifer ausgebildete Schenkel 12. Damit wird über ei­ nen weiten Bereich die Dichtlippenfunktion gewahrt, deren Wirkung (Elastizität) zunimmt mit der Größe der Spreizung der Schenkel 12. ln die Falte 5 der Profildichtung 1 ist innen der Ring 4 eingelegt. Ausgeführt als Spannring ver­ hilft er dazu, daß bei einer Zusammenschiebung sich die Falte 5 auch in Richtung größerer Falten-Außendurchmesser 14 der Profildichtung ausdehnt. Außerdem hat der Ring 4 die Aufgabe, stabilisierend auf die Falte 5 zu wirken. Die Spannkraft ist jedoch kleiner als die der Profildichtung 1 vorgegebene Vorspannung bei der Herstellung und verhindert nicht das ständige Anpassen (mitgehen) der Dichtfläche 6 auf dem sich bewegenden Bauteil 10.

Fig. 2 zeigt die Profildichtung 1 im eingebauten Zustand. Andeutungsweise ist eine Sektion des starren Bauteils 9 gezeichnet, an der die Profildichtung 1 befestigt ist. An dem sich bewegenden Bauteil 10 liegt die Profildichtung 1 mit der Dichtfläche 6 sowie der Dichtlippe 7 an.

Fig. 3, 4, 5 zeigen verschiedene Einbaulagen der Profil­ dichtung 1. Fig. 3 macht den geringstmöglichen Abstand, Maß C, für die Profildichtung 1 deutlich zwischen dem Bau­ teil 9 und dem Bauteil 10. In dieser Darstellung wird auch die hohe Anpassungsfähigkeit durch die eng anliegende Dichtlippe 7 an dem Bauteil 10 deutlich. In Fig. 4 ist die Mittellage, Maß D, dargestellt. Sie zeigt die Wirkung der unterschiedlich steif ausgeführten Schenkel 11, 12 (siehe Fig. 1). Der Schenkel 11 liegt bereits völlig am Bauteil 9 an, dagegen Schenkel 12 besitzt nahezu die volle Sprei­ zung. In Fig. 5 ist mit dem Maß E das größte Maß gekenn­ zeichnet, das die Profildichtung 1 zwischen den Bauteilen 9, 10 überbrücken kann.

Claims (7)

1. Profildichtung als elastische und abdichtende Ver­ bindung zwischen einer Schottwand und dem Einlauftrichter eines Kühlgebläses, wobei die Dichtung an einem Bauteil befestigt ist und mit einem eine Dichtlippe bildenden freien Ende am anderen Bauteil anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterdruckseite des Kühlgebläses eine der Dichtlippe (7) vorgelagerte Dichtflä­ che (6) angeordnet ist, die vor der Dichtlippe (7) unter Vorspannung weitgehend dicht am anderen Bauteil anliegt.

2. Profildichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtfläche (6) und die Dichtlippe (7) aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

3. Profildichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem freien Ende und der Befesti­ gungsseite der Profildichtung (1) eine Falte (5) angeord­ net ist, in der ein Ring (4) liegt.

4. Profildichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (4) ein Spannring ist.

5. Profildichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falte (5) unter­ schiedliche Wandstärken (a) und (b) in den Schenkeln (11, 12) besitzt.

6. Profildichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wulst (2) eine Einlage (15) als Verstärkung eingebettet ist.

7. Profildichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (6) eine Einlage (8) als Verstärkung eingebettet ist.