DE3833690A1 - Radialwellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialwellendichtung mit mindestens einem Radialdichtring mit im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Dichtkanten und mit mindestens zwei Gehäuseteilen, die jeweils Dicht­ flächen für die Dichtkanten des zwischen den Gehäuse­ teilen angeordneten Radialdichtrings aufweisen, wobei das äußere Gehäuseteil den Einbau-Außendurchmesser und das innere Gehäuseteil den Einbau-Innendurchmesser be­ stimmt.

Derartige Radialwellendichtungen dienen dazu, beispiels­ weise Lagerstellen abzudichten, in denen rotierende Bewegungen stattfinden. Für eine solche Abdichtung ste­ hen eine Vielzahl von Radialdichtringen, z.B. aus Ela­ stomeren, zur Verfügung, die gegenüber aggressiven Me­ dien resistent sind und innerhalb eines großen Tempera­ turbereichs einsetzbar sind. Bei solchen Dichtungen kommt es insbesondere auf eine große Veschleiß- und Abriebfestigkeit, auf eine öl-, Benzin- und Ozonbestän­ digkeit und auf eine hohe Strukturfestigkeit an, wobei auch bei tiefen Temperaturen die Dichtungen nicht brüchig werden sollen. Darüber hinaus ist auch ein gewisser Ausgleich für Fluchtungsfehler erwünscht. Hierfür sind beispielsweise sog. V-Dichtringe ent­ wickelt worden, die im Querschnitt V-förmig sind und die im Einbauzustand als Stirnflächendichtung arbeiten, wobei die Flanken des V-Dichtrings um ein bestimmtes Maß zusammengedrückt werden und dadurch mit einer be­ stimmten Vorspannkraft gegen eine Dichtfläche drücken. Bei derartigen Dichtungen, die mit der Welle mitrotie­ ren, beträgt die maximal zulässige relative Gleit­ geschwindigkeit an den Dichtflächen ca. 1,5 m/s, wobei eine geringe Oberflächenrauheit der Dichtflächen vorausgesetzt ist. Ferner besteht der Nachteil, daß solche Dichtungen unter bestimmten Betriebsbedingungen an den Maschinenelementen Einlaufriefen erzeugen und dadurch nicht nur Maschinenteile beschädigen, sondern auch nicht mehr zuverlässig abdichten.

Beim Einbau seither bekannter Dichtungen besteht außer­ dem eine große Gefahr, die Dichtkanten zu beschädigen, wodurch die Dichtung undicht wird oder im günstigsten Fall die Standzeit der V-Ringdichtung erheblich redu­ ziert wird.

Es ist auch bekannt, die V-Ringdichtung mit einem oder zwei einzeln zu montierenden Gehäuseteilen zu kombi­ nieren, die den Außen- bzw. Innendurchmesser der Dich­ tung definieren. Diese Gehäuseteile weisen sich radial erstreckende Wände auf, die Dichtflächen enthalten, gegen die sich die Dichtkanten abstützen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die Dichtflächen an Maschinenelementen vorzusehen. Auch bei dieser Ausführung der V-Ringdichtung sitzt der V-förmige Dichtring auf dem radial inneren Gehäuseteil auf und rotiert mit der Umfangsgeschwindigkeit der Welle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radial­ wellendichtung zu schaffen, die eine erheblich höhere Drehzahlfestigkeit bzw. eine erheblich erhöhte Stand­ zeit aufweist, die unempfindlich gegen Wellenschlag ist und die vereinfacht montiert werden kann, wobei eine Beschädigung der Dichtkanten der Dichtlippen ausge­ schlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß die Gehäuseteile einen allseitig geschlos­ senen vormontierten Käfig bilden, in dem mindestens ein Radialdichtring in einer Ringkammer in Schmierstoff schwimmend angeordnet ist.

Die schwimmende Anordnung des Radialdichtrings bewirkt, daß dieser nur mit seinen Dichtlippen die Dichtflächen berührt und nicht mit seiner inneren Umfangsfläche das mit der Welle mitrotierende radial innere Gehäuseteil. Auf diese Weise wirken auf den Radialdichtring über die Reibung an den Dichtflächen gleich hohe aber entgegen­ gesetzt gerichtete Drehmomente ein, so daß sich ein Gleichgewichtszustand ergibt, bei dem sich zu beiden Seiten des Radialdichtrings gleiche Relativgeschwindig­ keiten gegenüber den Dichtflächen einstellen und somit der Radialdichtring mit halber Umdrehungsgeschwindig­ keit der Welle mitrotiert. Die dadurch auf die Hälfte reduzierte Drehzahl des Radialdichtrings hat folglich eine Halbierung der relativen Gleitgeschwindigkeiten zur Folge, so daß letztlich mindestens doppelt so hohe Wellendrehzahlen zulässig sind. Außerdem wird erreicht, daß beide Dichtkanten an den Dichtlippen gleichmäßig verschleißen. Die schwimmende Anordnung des Radial­ dichtrings macht die Radialwellendichtung in hohem Maße unempfindlich gegen radiale Abweichungen und ermöglicht auch einen gewissen axialen Ausgleich von Fluchtungs­ fehlern.

Die Einbettung des Radialdichtrings in einen allseitig geschlossenen vormontierten Käfig vereinfacht die Montage der Radialwellendichtung, wobei eine Beschä­ digung der hochempfindlichen mit Mikrometergenauigkeit hergestellten Dichtlippen unmöglich wird. Die Einbet­ tung hat ferner den Vorteil, daß der Radialdichtring mit einer für den Betrieb der Radialwellendichtung optimalen Vorspannung eingebaut werden kann. Außerdem ist eine derartige Radialwellendichtung weitgehend unabhängig von der Oberflächenqualität der Welle und des Gehäuses und senkt dadurch aufgrund der geringeren Anforderungen an die Fertigungsqualität der Maschinen­ elemente die Herstellkosten.

Ferner können an den Maschinenelementen keine Einlauf­ riefen entstehen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Gehäuseteile beim Zusammenbau des Käfigs ineinandergreifen und einschnap­ pend den Käfig bilden, daß die Gehäuseteile im Einbau­ zustand gegeneinander berührungsfrei drehbar sind und daß der Käfig nur unter Deformation der Gehäuseteile zerlegbar ist. Die Gehäuseteile können auf diese Weise bei der Handhabung nicht auseinanderfallen und erleich­ tern dadurch die Montage. Im Einbauzustand sind sie aber dennoch gegeneinander berührungsfrei drehbar. Außerdem kann der Käfig bei Bedarf z.B. zwecks Ersatz des Radialdichtrings demontiert werden.

Die Fugen zwischen beiden Gehäuseteilen bilden zusätz­ lich zu der Berührungsdichtung des Radialdichtrings eine Labyrinthdichtung, so daß die erfindungsgemäße Radialwellendichtung eine Kombination aus einer Berüh­ rungs- und einer Labyrinthdichtung darstellt.

Ein erster jeweils von der Ringkammer ausgehender Fugenabschnitt der axial nach außen führenden Fuge verläuft radial nach außen ansteigend, wodurch unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften im Betrieb das Ein­ dringen äußerer Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in die Radialwellendichtung verhindert wird.

Auch der Endabschnitt der axial nach innen führenden Fuge verläuft radial nach außen ansteigend. Damit wird ebenfalls ein Eindringen von maschinenseitig entste­ hendem Abrieb in die Dichtung verhindert, der einen frühzeitigen Verschleiß der Dichtlippen bewirken könnte.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fugenlänge durch vorstehende Vorsprünge der Gehäuseteile, die in entsprechender Aussparung des jeweils anderen Gehäuseteils hineinragen, verlängert ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der La­ byrinthdichtung erzielt, die die Unempfindlichkeit gegen Hochdruckreinigung der Radialwellendichtung er­ höht.

Vorzugsweise ist der Radialdichtring im Querschnitt im wesentlichen V-förmig gestaltet, wobei die Dichtlippen radial nach außen abstehen und mit ihren Dichtkanten gegen die Dichtflächen drücken. Beim Einbau der Radial­ wellendichtung werden die beiden Gehäuseteile derart axial zusammengedrückt, daß einerseits die Dichtlippen im Einbauzustand mit einer bestimmten optimalen Vor­ spannkraft gegen die Dichtflächen drücken und sich andererseits die beiden Gehäuseteile nicht berühren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vor­ gesehen, daß zwischen den Gehäuseteilen zwei Ring­ kammern gebildet sind, in denen jeweils eine Radial­ dichtung in Schmierstoff schwimmend angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Abdichtwirkung der Radialwellen­ dichtung erhöht werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß in zwei radial hintereinanderliegenden Ringkammern je ein Radialdichtring mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Dichtlippen angeordnet ist, die sich an sich axial erstreckenden Wandabschnitten der Gehäuseteile abstützen, wobei die Wandabschnitte die Dichtflächen bilden. Eine derartige Bauweise der Radialwellendich­ tung läßt ein größeres Axialspiel zu.

Zwischen den beiden radial hintereinanderliegenden Ringkammern kann ein durch das axial äußere Gehäuseteil verlaufender und axial außen mit einem Fettnippel ver­ bundener Kanal zum Fetten der Ringkammern und/oder eines axial innenseitig angeordneten Maschinenelementes vorgesehen sein. Beim Einpressen des Fetts in die Radialwellendichtung können die V-förmig gestalteten Dichtlippen des Radialdichtrings in Richtung auf die axial innenseitig austretende Fuge nachgeben und er­ möglichen somit ein Fetten der maschinenseitig vor­ handenen Maschinenelemente.

Die Dichtflächen bestehen vorzugsweise aus einem ver­ schleißfesten und reibungsarmen Material. Die Ver­ schleißfestigkeit garantiert eine hohe Standzeit der Radialwellendichtung, während ein geringer Reibwert den Abrieb an den Dichtkanten der Dichtlippen reduziert, indem die Krafteinwirkung auf den Radialdichtring reduziert wird.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtflächen aus auswechselbaren Ringscheiben bestehen, so daß beispielsweise bei einem Wechsel des Radialdichtrings auch die Dichtflächen ausgetauscht werden können, ohne möglicherweise auch Gehäuseteile demontieren zu müssen.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Gehäuseteile aus einem Elastomer bestehen und jeweils durch eine radial nach innen bzw. nach außen wirkende Spannfeder vorgespannt sind. Eine derartige Radial­ wellendichtung gleicht auch größere Fertigungsungenau­ igkeiten einer Welle bzw. eines Gehäuses aus.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtflächen leicht konisch gestal­ tet sind, wobei sich gegenüberliegende Dichtflächen unter einem gleichen Winkel entgegengesetzt geneigt sind. Die entgegengesetzte Neigung der gemeinsam auf einen Radialdichtring einwirkenden Dichtflächen bewirkt eine einfache Selbstzentrierung des schwimmenden Radialdichtrings. Die konischen Dichtflächen können dabei z.B. bei axial angeordneten Dichtflächen radial nach außen oder nach innen konvergieren.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den Dichtflächen der Gehäuseteile zwei oder mehrere Radialdichtringe parallel angeordnet sind, die jeweils von einer in Schmierstoff schwimmenden, mit Dichtflächen beidseitig versehenen Gleitscheibe getrennt sind, wobei die Dichtflächen der Ringscheibe den gleichen Reibwert auf­ weisen wie die Dichtflächen der Gehäuseteile. Auf diese Weise läßt sich die relative Gleitgeschwindigkeit zwischen einem Radialdichtring und einem Gehäuseteil, z.B. bei zwei parallelen Radialdichtringen nochmals um die Hälfte reduzieren.

Die Gleitscheibe kann im Querschnitt T-förmig gestaltet sein. Der dadurch gebildete Ringsteg bildet einen An­ schlag für die Flanken der Radialdichtringe in außer­ gewöhnlichen Extrempositionen der einzelnen Elemente, die beispielsweise nach einem Nachfetten der Radial­ wellendichtung auftreten können.

Die Dichtflächen der Gleitscheibe sind vorzugsweise unter einem gleichen Winkel entgegengesetzt zueinander geneigt, wobei jede Dichtfläche mit einer gegenüberlie­ genden entgegengesetzt geneigten Dichtfläche der Gehäu­ seteile oder einer weiteren Gleitscheibe zusammenwirkt. Die Neigung der Dichtflächen der Gleitscheibe ermög­ licht eine Selbstzentrierung der Gleitscheibe sowie die Selbstzentrierung der anliegenden Radialdichtringe.

An dem feststehenden Gehäuseteil der Radialwellendich­ tung kann ein Sensor befestigt sein, der die Betriebs­ bedingungen in der Ringkammer überwacht. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise die Feuchtigkeit oder die Temperatur oder das Eindringen von Verunreinigungen überwachen und entsprechende Alarm- und Steuersignale auslösen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der Radial­ wellendichtung,

Fig. 1b eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels mit geänderter Fugenstruktur,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Radial­ wellendichtung, die vorgespannt ist,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Radial­ wellendichtung mit auswechselbaren Dichtflächen,

Fig. 4 eine Radialwellendichtung mit axial außen­ seitig verlängertem Labyrinth,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radial­ wellendichtung mit axial außenseitig verlängertem Labyrinth,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit beidseitig des Radialdichtrings vorgesehenen verlängerten Labyrin­ then,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit zwei hinterein­ ander angeordneten Ringkammern mit jeweils einem Radialdichtring,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7, bei dem im axial äußeren Gehäuseteil ein Fettkanal vorgesehen ist,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der Radialwellendich­ tung, bei der die Dichtlippen des Radialdichtrings in Laufrollen eintauchen,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Radialdichtringen,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 9 mit Anschlägen für die Radialdichtringe,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 10 mit Anschlägen für die Radialdichtringe,

Fig. 13 eine Radialwellendichtung mit zwei parallelen, von einer schwimmenden Ringscheibe getrennten Radialdichtringen,

Fig. 14 und 15 Ausführungsbeispiele einer Radialwel­ lendichtung mit konischen Dichtflächen,

Fig. 16 bis 18 Radialwellendichtungen mit eingesetzten Stützringen und

Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radial­ wellendichtung gemäß Fig. 13.

Die in Fig. 1 gezeigte Radialwellendichtung besteht aus zwei Gehäuseteilen 1, 2 und einem im Querschnitt V-förmi­ gen Radialdichtring 3 mit zwei Dichtlippen 15, die an ihren Enden mikrometergenau gefertigte Dichtkanten auf­ weisen, die sich gegen Dichtflächen 25 an sich radial in entgegengesetzte Richtungen erstreckenden Wandab­ schnitten 18, 19 der Gehäuseteile 1, 2 abstützen.

Der Radialdichtring 3 besteht aus einem nicht-thermo­ plastischen Elastomerkunststoff, vorzugsweise aus einem Polyurethan mit einem E-Modul zwischen 600 und 2000 kp/cm² und einer Härte von ca. 90 Shore A. Als beson­ ders geeignet haben sich unter dem Warenzeichen "Aclathan" erhältliche Polyurethan-V-Ringdichtungen herausgestellt, die bei einer sehr guten Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon, Öl und Benzin einen äußerst geringen Abrieb und einen gegenüber Standarddichtungen um 50% geringeren Reibwert aufweisen.

Die Gehäuseteile 1, 2 bestehen aus ringförmigen Teilen aus Metall oder Kunststoff, wobei als Kunststoffe thermoplastisch gespritzte Plastomer-, Duromer- oder Elastomerkunststoffe bevorzugt werden.

Die beiden ringförmigen Gehäuseteile 1, 2 sind im Quer­ schnitt im wesentlichen L-förmig gestaltet und weisen Hinterschneidungen auf, die es ermöglichen, daß die Gehäuseteile unter Bildung einer Ringkammer 4 derart ineinandergreifen, daß sie nicht mehr auseinanderfallen können und einen geschlossenen Käfig für den Radial­ dichtring 3 bilden.

Im Einbauzustand schließen die beiden Gehäuseteile 1, 2 die im Querschnitt im wesentlichen rechteckige, zwischen den zueinander parallelen Wandabschnitten 18, 19 frei­ bleibende Ringkammer 4 ein, in der der Radialdichtring 3 in einem Schmierstoff 24, z.B. Öl oder Fett, schwim­ mend gelagert ist.

Das in Fig. 1 gezeigte radial innere Gehäuseteil 2 hat einen im wesentlichen spiegelverkehrt L-förmigen Quer­ schnitt, wobei die radial innere Umfangsfläche 16 den Einbauinnendurchmesser bestimmt und der Abstand zwischen den axialen Stirnflächen 7 a und 7 b die Einbaubreite. Das radial äußere Gehäuseteil 2 ist deshalb im Quer­ schnitt im wesentlichen L-förmig gestaltet, ist jedoch gegenüber dem Profil des Gehäuseteils 1 um 180° gedreht. Die radial äußere Umfangsfläche 17 bestimmt den Einbau­ außendurchmesser und der Abstand zwischen den axialen Stirnflächen 8 a und 8 b bestimmt die Einbaubreite des Gehäuseteils 1. Die Breite der Gehäuseteile 1, 2 zwi­ schen den Stirnflächen 7 a, 7 b bzw. 8 a, 8 b muß nicht, wie in den Zeichnungen dargestellt, identisch sein, sondern ein Gehäuseteil 1, 2 kann gegenüber dem anderen bei Bedarf schmäler sein. Auf den inneren und äußeren Um­ fangsflächen 16, 17 können statische Abdichtungen und/oder rippen- oder rillenartige Oberflächenstruk­ turen vorgesehen sein.

Der sich radial nach außen erstreckende Wandabschnitt 18 des Gehäuseteils 2 läuft an seinem radial äußeren Ende in eine im Querschnitt profilierte, radial nach außen überhöhte Kontur oder Ringrippe 37 aus, wobei das im Einbauzustand gegenüberliegende Gehäuseteil 1 eine entsprechend ausgeformte Ringnut 23 aufweist.

Zwischen den Gehäuseteilen verbleibt im Einbauzustand eine maschinenseitig austretende schmale ringspaltför­ mige Fuge 6 und eine außenseitig austretende schmale ringspaltförmige Fuge 5, die als zusätzliche Labyrinth­ dichtungen dienen. Diese Fugen gewährleisten im Betrieb die Berührungsfreiheit zwischen den Gehäuseteilen 1 und 2.

Die in die nach außen gerichtete Stirnfläche 7 b der Radialwellendichtung mündende Fuge 5 tritt radial weiter außen aus als die in die maschinenseitige Stirnfläche 8 mündende Fuge 6.

Dabei ist die Hinterschneidung an dem maschinenseitigen Ende des radial inneren Gehäuseteils 2 derart gestal­ tet, daß die zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem radial nach innen vorstehenden Abschnitt 19 des Gehäuseteils 1 freibleibende Fuge 6 radial nach außen ansteigt. Die Fuge 5 kann dabei in einem ersten Abschnitt 5 a eben­ falls radial nach außen ansteigen, wobei im Betrieb in beiden Fällen in den Fugen auftretende Zentrifugal­ kräfte dazu genutzt werden, eventuell eindringende Fremdkörper von der Ringkammer 4 und dem darin befind­ lichen Radialdichtring 3 fernzuhalten.

Wie aus Fig. lb ersichtlich, kann hinter dem sich dem Fugenabschnitt 5 a anschließenden radial nach innen gerichteten Fugenabschnitt 5 b ein dritter, ebenfalls radial nach außen gerichteter Fugenabschnitt 5 c an­ schließen. Eine solche Fugenstruktur verbessert die Abscheidung von bereits in die Fuge eingedrungenen Schmutzpartikeln und erhöht gleichzeitig die Labyrinth­ wirkung.

Die Gehäuseteile 1, 2 können insbesondere bei metalli­ schen Gehäuseteilen mit geeigneten Schrägflächen oder Einführfasen 40 versehen sein, die den Zusammenbau des Käfigs erleichtern. Wenn nämlich das radial äußere Gehäuseteil 1 mit dem radial inneren Gehäuseteil 2 zu­ sammengefügt wird, müssen die stirnseitigen Kanten der Hinterschneidungen durch geringfügige Deformation der Gehäuseteile 1, 2 überwunden werden, damit die Gehäuse­ teile 1, 2 zu einem geschlossenen Käfig einschnappen können. Der maximale Außendurchmesser des radial inne­ ren Gehäuseteils 2 ist also auf der axial äußeren Seite der Radialwellendichtung geringfügig größer als der entsprechende kleinste Innendurchmesser des radial äußeren Gehäuseteils 1 und der maximale Außendurch­ messer des radial inneren Gehäuseteils 2 auf der Maschinenseite der Radialwellendichtung ist ebenfalls geringfügig größer als der entsprechende kleinste Innendurchmesser des radial äußeren Gehäuseteils 1, so daß zwei Verhakungsstellen gebildet sind, die ein selbständiges Lösen der Gehäuseteile 1, 2 voneinander verhindert. Dabei sei klargestellt, daß bereits eine derartige im Einbauzustand berührungsfreie Verhakungs­ stelle genügt, um zu verhindern, daß der Käfig der Radialwellendichtung vor der Montage auseinanderfällt.

Gegenüberliegende Dichtflächen 54, 56 sind entgegen­ gesetzt geneigt, wobei die Konizität im Querschnitt gesehen bei axialen Dichtflächen 54, 56 radial nach außen divergieren (Fig. 14) oder konvergieren (Fig. 15) können. In beiden Fällen wirken auf einem nicht zen­ trisch rotierenden Radialdichtring 3 auf dem Umfang verteilt ungleiche radialwirkende Kräfte, die insbe­ sondere bei Rotation des Radialdichtrings zu einer schnellen Selbstzentrierung führen.

Im Einbauzustand, in dem sich die Gehäuseteile 1, 2 nicht berühren, werden die V-förmigen Dichtlippen 15 des Radialdichtrings geringfügig zusammengedrückt, so daß die Dichtkanten der Dichtlippen 15 mit einer definierten Vorspannung gegen die Dichtflächen 25 drücken. Vorteilhaft ist dabei, daß im nichteingebauten Zustand die Gehäuseteile 1, 2 um den Spielraum der Fugen 5, 6 axial auseinandergehen können, und dadurch eine geringere Vorspannung auf den Radialdichtring einwirkt. Auf diese Weise wird eine frühzeitige Ermüdung des Materials während der Lagerung der noch nicht einge­ bauten Radialwellendichtung vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Radialwellendichtung im Betrieb gegen Wellenschlag und Fluchtungsfehler weit­ gehend unempfindlich ist, da der Spielraum der Fugen auch in radialer oder kombiniert in radialer und axialer Richtung zur Verfügung steht, ohne die Dicht­ funktion der Radialwellendichtung zu beeinflussen.

Im Betrieb verteilt sich das von der rotierenden Dicht­ fläche 25 an dem Wandabschnitt 18 auf den Radialdicht­ ring 3 übertragene Antriebsdrehmoment auf insgesamt zwei Dichtflächen 25 beidseitig des Radialdichtrings 3, wobei von der stillstehenden Dichtfläche 25 an dem Wandabschnitt 19 ein Bremsmoment auf den Radialdicht­ ring 3 ausgeübt wird. Die in entgegengesetzte Rich­ tungen auf den Radialdichtring 3 einwirkenden Umfangs­ kräfte kompensieren sich genau dann, wenn der Radial­ dichtring 3 die halbe Drehzahl der Welle hat.

Die Dichtflächen können, wie aus den Fig. 13, 15 ersichtlich, an den sich radial erstreckenden Wänden 18, 19 unter einem flachen Winkel konisch gestaltet sein, wobei bereits eine geringfügige Konizität der Wandabschnitte 18, 19 mit den Dichtflächen 54, 56 eine Selbstzentrierung des Radialdichtrings 3 sicherstellt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Radial­ wellendichtung aus einem relativ weichen Elastomer, bei der die Gehäuseteile mit Hilfe von einem radial nach außen wirkenden Spannring 35 und einem radial nach innen wirkenden Spannring 36 vorgespannt sind. Eine derartige Radialwellendichtung ermöglicht einen erheb­ lich größeren Toleranzausgleich (je nach Durchmesser bis zu 2 mm). Die Spannringe 35, 36 können aus handels­ üblichen Sprengringen oder Wurmfedern bestehen.

Gemäß Fig. 3 können die Dichtflächen 25 auf auswechsel­ baren verschleißfesten und reibungsarmen Ringscheiben 30 vorgesehen sein. Diese Ringscheiben 30 bestehen vorzugsweise aus einem nichtrostenden Material.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die axial nach außen austretende Fuge 5 mit Hilfe eines sich im wesentlichen axial erstreckenden Ringstegs 10 des radial inneren Gehäuseteils 2 und eines weiteren Ring­ stegs 11 des radial äußeren Gehäuseteils 1 verlängert, um die Wirkung der Labyrinthdichtung zu erhöhen. Das Labyrinth der Fuge 5 ist dabei im wesentlichen aus sich radial und axial erstreckenden Fugenabschnitten gebil­ det. Der Vorsprung 10 des radial inneren Gehäuseteils 2 ist mit einer Schrägfläche 40 a zur Vereinfachung des Zusammenbaus versehen.

Fig. 5 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4, bei der die Fuge 5 mehrere im Querschnitt schräg verlaufende Fugenabschnitte aufweist.

In Fig. 6 ist beiderseits des Radialdichtrings 3 ein verlängertes Labyrinth 13, 14 angeordnet, das mit Hilfe der Vorsprünge 9 und 11 des radial inneren Gehäuseteils 2 und den Vorsprüngen 10 und 12 des radial äußeren Gehäuseteils 1 gebildet ist.

Die außenseitige Verhakungsstelle wird dabei von einer radial nach innen von dem radial äußeren Gehäuseteil 1 abstehenden Ringrippe 27 und einer an entsprechender Stelle an dem radial inneren Gehäuseteil 2 angeordneten Ringnut 28 gebildet.

Es können auch wie in Fig. 7 dargestellt, zwei radial hintereinander angeordnete Ringkammern 4 a, 4 b vorgesehen sein, um die Dichtwirkung der Radialwellendichtung zu erhöhen. Die beiden Ringkammern können dabei über ein weiteres Labyrinth 26 miteinander verbunden sein. Der in der radial äußeren Ringkammer 4 a angeordnete Radial­ dichtring 3 a weist mit seinen Dichtlippen 15 radial nach außen, während der in der radial inneren Ringkam­ mer 4 b angeordnete Radialdichtring 3 b mit seinen Dicht­ flanken 15 radial nach innen weist.

Die die beiden Ringkammern 4 a, 4 b verbindende Fuge kann, wie in Fig. 8 gezeigt, nach außen hin über einen Kanal 50 mit einem auf der Stirnfläche des radial inneren Gehäuseteils 2 befestigten Fettnippel 51 verbunden sein, um ein Nachfetten der Radialwellendichtung zu ermöglichen. Dadurch, daß die Dichtflanken 15 des radial inneren Dichtringes 3 b bei einem Überdruck zwischen den Ringkammern 4 a, 4 b in der Art eines Rück­ schlagventils nachgeben können, ist sogar ein Nach­ fetten der mit der Radialwellendichtung verbundenen Maschinenelemente, z.B. eines Kugellagers, möglich.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dicht­ flächen 25 in Ringnuten 31 angeordnet sind, die eine exakte Führung und Zentrierung der Radialdichtringe 3 a, 3 b ermöglichen. Im Querschnitt können die Ringnuten eine sehr flache V-Form oder eine flache gerundete Form aufweisen. Die Ringnuten 31 können auch lediglich in einem Gehäuseteil 1, 2 vorgesehen sein, wodurch bereits eine sichere Zentrierung des Radialdichtrings gewähr­ leistet ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 zeigt einen besonders einfach herzustellenden Radialdichtring mit dünnwandigen Gehäuseteilen 1, 2, das lediglich eine radial innere Verhakungsstelle 32 aufweist. Die beiden Ringkammern 3 a, 3 b sind lediglich durch einen von dem radial inneren Gehäuseteil 2 abstehenden Radialsteg 33 getrennt, während die Verhakungsstelle 32 von einer radial ausgerichteten Ringsteg-/Ringnut-Kombination 37, 38 gestaltet ist, wobei der sich radial nach innen erstreckende Ringsteg 37 an dem radial äußeren Gehäuse­ teil 1 vorgesehen ist. Diese Ausführungsform der Radialwellendichtung ist leicht zerlegbar und deshalb besonders geeignet in den Fällen, in denen ein Auswech­ seln der Radialdichtringe in bestimmten Zeitabständen vorgesehen ist. Die Dichtflanken 15 der Radialdicht­ ringe 3 a, 3 b sind gleichsinnig radial nach außen gerich­ tet.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Radialdicht­ ringen, die im Querschnitt die Form eines liegenden V haben, so daß sich die Dichtflanken 15 der Radialdicht­ ringe gegen sich axial erstreckende Dichtflächen ab­ stützen. In den Dichtflächen können, wie bereits in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 er­ wähnt, Ringnuten 31 vorgesehen sein. Die Orientierung der Radialdichtringe 3 a, 3 b ist in bezug auf den Fugen­ verlauf gleichsinnig, wobei die Dichtlippen 15 sich in Richtung auf den außenseitigen Fugenaustritt der Fuge 5 öffnen. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist mit ledig­ lich einer Verhakungsstelle 32 in der Fuge 6 versehen.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das bis auf die Ringnuten 31 dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ent­ spricht. Anstelle der Ringnuten sind bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 11 Anschläge 46, 48 für die Dicht­ ringe 3 a, 3 b vorgesehen, die die Radialdichtringe 3 a, 3 b bei einem unrunden Lauf radial nach innen zurückstoßen. Die Anschläge 46, 48 sind derart angeordnet, daß die Radialdichtringe 3 a, 3 b auf der diametral gegenüber­ liegenden Seite mit ihrem radialen Innenflächen nicht auf den Gehäuseteilen 1, 2 aufliegen können.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 entspricht und das ebenfalls mit Anschlägen 46, 48 für die Radialdichtringe 3 c, 3 d versehen ist. Im Gegensatz zu Fig. 10 sind die beiden Radialdichtringe 3 c, 3 d im Querschnitt gesehen parallel und gleichsinnig als liegende Radialdichtringe angeordnet.

Es ist auch eine parallele Anordnung von zwei oder meh­ reren Radialdichtringen 3 in einer einzigen Ringkammer möglich, wobei die Radialdichtringe 3 voneinander durch schwimmende Gleitscheiben 44, wie aus Fig. 13 ersicht­ lich, getrennt werden. Die schwimmenden Gleitscheiben 44 weisen beidseitig, insbesondere hinsichtlich des Reibwerts, den Dichtflächen 54, 56 der Gehäuseteile 1, 2 entsprechende Dichtflächen 62, 64 auf. Auf diese Weise ist eine weitere Reduktion der relativen Gleitgeschwin­ digkeiten möglich, wobei die Reduktion dem Kehrwert der Anzahl der parallelen Dichtflächen entspricht. Zur besseren Zentrierung der schwimmenden Gleitscheiben kön­ nen diese entweder mit Ringnuten versehen sein oder konisch gestaltet sein.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Gleitschei­ be 44 mit einem axialen, beidseitig über die Gleit­ scheibe überstehenden Ringsteg 45, der als Anschlag für die Radialdichtringe 3 dient. Die Konizität der Gleit­ scheibe 44 an ihren beiden Dichtflächen 62, 64 ist je­ weils gegenläufig zu der korrespondierenden Dichtfläche 54, 56 in den Wandabschnitten 18, 19, d.h. die sich gegen­ überliegenden Dichtflächen 56, 64 bzw. 54, 62 sind entge­ gengesetzt geneigt. In Fig. 13 ist eine radial nach außen divergierende Konizität der jeweiligen Dichtflä­ chen 54, 62 bzw. 56, 64 dargestellt. Die Konizität der Dichtflächen kann auch entgegengesetzt orientiert sein, wie in Fig. 15 dargestellt. Die Gleitscheibe 44 ist dann radial nach außen mit einem zunehmenden Querschnitt versehen. Schließlich ist auch bei einer Variante der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 10, 12 und 18, wie in Fig. 19 gezeigt, eine schwimmende Anordnung eines Gleitringes 68 mit T-förmigem Querschnitt bei liegenden Radialdichtringen 3 c, 3 d möglich.

Die Fig. 16, 17 und 18 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen Stützringe 58, 60 eingefügt sind, um die schwimmende Bewegung der Radialdichtringe bei nicht­ zentrischer Lagerung zu begrenzen. Die Stützringe 58, 60 ragen weit in die Ringkammern 4, 4 a, 4 b hinein und er­ höhen dadurch auch die Labyrinthwirkung der Radialwel­ lendichtung. In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig. 16, 17 und 18 verlaufen jeweils Ringscheiben der Stützringe 58, 60 mittig zwischen den Dichtflächen 25 bis in die Kehle zwischen den beiden Flanken der Radialdichtringe hinein. Die Stützringe 58, 60 können einstückig mit dem Gehäuse hergestellt werden oder als nachträglich mit einem Preßsitz eingefügte Ringe aus­ geführt sein.

In Fig. 17 ist ein Sensor 66 dargestellt, der die Betriebsbedingungen in der Radialwellendichtung über­ wachen kann und gegebenenfalls beim Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz oder dergleichen oder bei zu hohen Temperaturen ein Alarmsignal auslösen kann.

Alle in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele können auch spiegelverkehrt ausgeführt werden.

Claims (31)

1. Radialwellendichtung, mit mindestens einem Radial­ dichtring mit im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Dichtkanten und mit minde­ stens zwei Gehäuseteilen, die jeweils Dichtflächen für die Dichtkanten des zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Radialdichtrings aufweisen, wobei das äußere Gehäuseteil den Einbau-Außendurchmesser und das innere Gehäuseteil den Einbau-Innendurchmesser bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (1, 2) einen allseitig ge­ schlossenen vormontierten Käfig bilden, in dem mindestens ein Radialdichtring (3) in einer Ring­ kammer (4) in Schmierstoff (24) schwimmend angeord­ net ist.

2. Radialwellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Gehäuseteile (1, 2) beim Zusammenbau des Käfigs ineinandergreifen und einschnap­ pend den Käfig bilden,
• - daß die Gehäuseteile (1, 2) im Einbauzustand gegeneinander berührungsfrei drehbar sind und
• - daß der Käfig nur unter Deformation der Ge­ häuseteile (1, 2) zerlegbar ist.

3. Radialwellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fugen (5, 6) zwischen den beiden Gehäuseteilen (1, 2) einseitig derart eng gestaltet sind, daß sie eine zusätzliche Labyrinthdichtung bilden, andererseits aber eine Spaltweite aufweisen, die den Ausgleich eines ra­ dialen Schlages oder einen axialen Achsenversatz ermöglichen.

4. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster, jeweils von der Ringkammer (4) ausgehender Fugen­ abschnitt (5 a) der axial nach außen führenden Fuge (5) radial nach außen ansteigend verläuft.

5. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endab­ schnitt (6 a) der axial nach innen führenden Fuge (6) radial nach außen ansteigend verläuft.

6. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenlänge durch vorstehende Vorsprünge (9, 10, 11, 12) der Gehäuseteile (1, 2), die in entsprechende Ausspa­ rungen des jeweils anderen Gehäuseteils (2,1) hineinragen, verlängert ist.

7. Radialwellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Radialdicht­ rings (3) Labyrinthdichtungen (13, 14) mit verlän­ gerten Fugen (5, 6) angeordnet sind.

8. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial­ dichtung im Querschnitt im wesentlichen V-förmig gestaltet ist, wobei die Dichtkanten als Dicht­ lippen (15) radial nach außen abstehen.

9. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäuseteilen zwei Ringkammern (4 a, 4 b) gebildet sind, in denen jeweils ein Radialdichtring (3 a, 3 b) in Schmierstoff schwimmend angeordnet ist.

10. Radialwellendichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammern (4 a, 4 b) radial hintereinander angeordnet sind.

11. Radialwellendichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmig voneinander abstehenden Dichtlippen (15) des inneren Radial­ dichtrings (3 b) in der inneren Ringkammer (4 b) radial nach innen zeigen und daß die V-förmig voneinander abstehenden Dichtlippen (15) des äußeren Radialdichtrings (3 a) in der äußeren Ring­ kammer (4 a) radial nach außen zeigen.

12. Radialwellendichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Ringkammern (4 a, 4 b) ein durch das axial äußere Gehäuseteil (1) verlaufender und axial außen mit einem Fettnippel verbundener Kanal (50) zum Fetten der Ringkammern (4 a, 4 b) und/oder eines axial innenseitig angeord­ neten Maschinenelements angeordnet ist.

13. Radialwellendichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Ringkammern (4 a, 4 b) je ein Radialdichtring (3 c, 3 d) mit im Querschnitt liegenden V-förmigen Dichtlippen (15) angeordnet ist, die sich an sich axial erstreckenden Wandab­ schnitten (33, 34) der Gehäuseteile (1, 2) abstüt­ zen, wobei die Wandabschnitte die Dichtflächen (25) bilden.

14. Radialwellendichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die liegenden Radialdichtringe (3 c, 3 d) in Fugenrichtung gleichsinnig angeordnet sind, wobei die Dichtlippen (15) des radial äuße­ ren Radialdichtrings (3 c) zum Fugenaustritt der Fuge (5) weisen.

15. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringkammern (4 a, 4 b) ein Fugenlabyrinth (26) ange­ ordnet ist.

16. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Radial­ dichtring (3) aus einem nicht-thermoplastischen Elastomer besteht.

17. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ flächen (25) aus einem verschleißfesten und rei­ bungsarmen Material bestehen.

18. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ flächen (25) aus auswechselbaren Ringscheiben (30) bestehen.

19. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ flächen (25) durch Beschichtung gebildet sind.

20. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dicht­ flächen (25) für die Dichtlippen (15) des Radial­ dichtrings (3) mindestens einseitig eine Ringnut (31) vorgesehen ist.

21. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse­ teile (1, 2) aus einem Elastomer bestehen und jeweils durch eine radial nach innen bzw. nach außen wirkende Spannfeder (35, 36) vorgespannt sind.

22. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren bzw. inneren Umfangsflächen (16, 17) mit umfangsmäßig verlaufenden Rillen oder Rippen versehen sind.

23. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren bzw. inneren Umfangsflächen (16, 17) eine umfangsmäßig verlaufende statische Dichtung auf­ weisen.

24. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere bzw. innere Gehäuseteil (1, 2) Einführfasen (40) aufweist, die ein Zusammenfügen der Gehäuseteile (1, 2) erleichtern.

25. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ flächen (54, 56) leicht konisch gestaltet sind, wobei die sich gegenüberliegenden Dichtflächen (54, 56) entgegengesetzt unter einem gleichen Winkel geneigt sind.

26. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichtflächen (25, 54, 56) der Gehäuseteile (1, 2) zwei oder mehrere Radialdichtringe (3) parallel angeordnet sind, die jeweils von einer in Schmier­ stoff (24) schwimmenden, mit Dichtflächen (25, 62, 64) beidseitig versehenen Gleitscheibe (44, 68) getrennt sind, wobei die Dichtflächen der Gleitscheibe (44) den gleichen Reibwert aufweisen wie die Dichtflächen (25) der Gehäuseteile (1, 2).

27. Radialwellendichtung nach Anspruch 16, dadurch­ gekennzeichnet, daß die Gleitscheibe (44) im Querschnitt T-förmig gestaltet ist.

28. Radialwellendichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (62, 64) der Gleitscheibe (44) unter einem gleichen Winkel entgegengesetzt zueinander geneigt sind, wobei jede Dichtfläche (62, 64) mit einer gegen­ überliegenden entgegengesetzt geneigten Dichtfläche (54, 56) der Gehäuseteile (1, 2) oder einer weiteren Gleitscheibe (44) zusammenwirkt.

29. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflä­ chen (25, 54, 56, 62, 64) mit Anschlägen (46, 48) für die Radialdichtringe (3, 3 a bis 3 d) versehen sind.

30. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein starr mit einem Gehäuseteil (1, 2) verbundener Stützring (58, 60) in die Ringkammer (4, 4 a, 4 b) hineinragt.

31. Radialwellendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß an dem fest­ stehenden Gehäuseteil ein Sensor (66) befestigt ist, der die Betriebsbedingungen in der Ringkammer überwacht.