DE3927589A1 - Dichtungseinheit - Google Patents
DichtungseinheitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinheit nach dem Oberbe
griff des Anspruches 1.
Bekannte Dichtungseinheiten dieser Art dienen zum Abdichten
von Pumpenwellen. Sie weisen eine Gleitringdichtung mit einem
Gehäuse und einen Gegenring mit einer Halterung auf, wobei
die Gleitfläche des Gleitringes und die Gleitfläche des Gegen
ringes mit einer Druckfeder in dichtender Anlage gehalten sind.
Der Gleitring ist mit dem Gehäuse in ein Pumpengehäuse einge
setzt, während die Halterung des Gegenringes mit einer rohr
förmigen Halterung (Aufpreßhülse) auf der Pumpenwelle sitzt.
Die Gleitringdichtung und der Gegenring sind im nicht einge
bauten Zustand der Dichtungseinheit durch die metallische
Halterung miteinander verbunden, wobei die Halterung den Gegen
ring und die Gleitringdichtung mit ihrem Gehäuse von einer
Innenbohrung der Halterung aus ganz oder teilweise hintergreift
und so ein Trennen von Gegenring und Gleitringdichtung in
Wirkungsrichtung der Druckfeder verhindert.
Im eingebauten Zustand der Dichtungseinheit ist die Gegenring
halterung auf die Pumpenwelle aufgepreßt, so daß sie im Betrieb
mit dem Gegenring mit der Pumpenwelle rotiert. Um während des
Betriebes der Pumpe ein Durchtreten des abzudichtenden Mediums
durch einen Dichtspalt zwischen den Gleitflächen des Gleitringes
und des Gegenringes zu verhindern, muß die Stirnlaufabweichung
der Gleitfläche des Gegenringes möglichst klein sein. Für Kraft
fahrzeugkühlmittelpumpen beträgt sie beispielsweise maximal
0,1 mm. Eine derart kleine Stirnlaufabweichung ist jedoch nur
mit großem Fertigungs- und Kontrollaufwand einzuhalten, da
hierbei nicht nur die Stirnlaufabweichung einer radial gerichteten
Innenwandung der Halterung zu deren Innenbohrung eine Rolle
spielt, sondern auch die Parallelitätsabweichung der Begrenzungs
flächen einer Außenhaltemanschette sowie der Gleitfläche und
der Rückseite des Gegenringes. Dazu können sich noch Lagefehler
addieren, die beim Einpressen von Gegenring und Außenhalteman
schette in die Halterung entstehen.
Im eingebauten Zustand ist die Gleitringdichtung in eine Auf
nahmebohrung des Pumpengehäuses eingepreßt. Die Gegenring
halterung wird beim Einbau von einem (nicht dargestellten)
Einpreßwerkzeug auf die Pumpenwelle gepreßt und dabei so weit
gegen die Gleitringdichtung verschoben, bis eine Arbeitslänge
erreicht ist, bei der eine konische Aufweitung der Halterung
einen bestimmten Abstand vom Gehäuse der Gleitringdichtung
hat. Dieser Abstand ist erforderlich, um Drehfreiheit zwischen
der Halterung und der Gleitringdichtung zu erreichen. Durch
die metallische Gegenringhalterung wird die Position des Gegen
ringes auf der Pumpenwelle durch den metallischen Preßsitz
und nicht durch axiale Abstützung durch ein Flügelrad fixiert.
Zwischen dem Flügelrad und der Halterung befindet sich viel
mehr ein Abstand, der eine Berührung zwischen Flügelrad und
Halterung ausschließt. Die Arbeitslänge wird deshalb lediglich
von der Genauigkeit des Einpreßwerkzeuges und nicht von der
Position des Flügelrades auf der Welle beeinflußt.
Der durch Preßsitz zwischen Halterung und Welle erzeugte Reib
schluß muß so hoch sein, daß sowohl ein Verschieben der Halte
rung auf der Welle durch die Kraft der Druckfeder und durch
die aus dem hydraulischen Druck des abzudichtenden Mediums
in Richtung der Gleitringdichtung wirkenden Kraft als auch
ein Verdrehen der Halterung relativ zur Welle durch das im
Dichtspalt entstehende Reibmoment sicher verhindert ist. Zur
sicheren Übertragung der Kräfte bzw. des Reibmomentes würde,
da die Kräfte und das Moment relativ niedrig sind, ein in Achs
richtung relativ kurz ausgelegter Preßsitz genügen. Die Preß
sitzverbindung zwischen Halterung und Welle muß jedoch zusätz
lich mediumsdicht sein, um ein Entweichen des abzudichtenden
Mediums zwischen Halterung und Welle zu verhindern. Aus diesem
Grund ist die Preßsitzlänge in der Praxis relativ lang, zumal
bei metallischen Preßsitzen eine Riefenbildung und damit Un
dichtheiten an den beiden Fügeflächen nicht sicher ausgeschlossen
werden können. Um Undichtheiten zwischen den beiden Fügeflächen
zu verhindern, müssen zudem an die Innenbohrung der Halterung
sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Durchmessertoleranz, Rund
heitsabweichung, Zylinderformabweichung und Oberflächengüte
gestellt werden. Diese Anforderungen sind nur mit sehr hohem
Fertigungs- und Kontrollaufwand zu erfüllen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Dichtungseinheiten besteht
darin, daß die konische Aufweitung der Halterung einen größeren
Außendurchmesser aufweisen muß als die lichte Weite der Gleit
ringdichtung, um in nicht eingebautem Zustand der Dichtungs
einheit ein Trennen der Halterung von der Gleitringdichtung
zu verhindern. Die Folge ist, daß die Aufweitung erst nach
dem Zusammenfügen von Halterung und Gleitringdichtung in einem
zusätzlichen Arbeitsgang hergestellt werden kann. Dies hat
ferner den Nachteil, daß die Innenbohrung der Halterung beim
Anbringen der Aufweitung unzulässig verformt werden kann.
Schließlich können die bekannten Dichtungseinheiten, z.B. für
Kontrollzwecke, nicht mehr ohne Zerstörung der Halterung de
montiert werden, da hierzu die Aufweitung wieder in ihren ur
sprünglichen Zustand zurückverformt werden müßte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungseinheit
dieser Art so auszubilden, daß ihre Funktionsicherheit bei
gleichzeitig verringerten Herstellungs- und Kontrollkosten erhöht
wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtungseinheit der gattungs
bildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist der Innenbereich
der Bohrung der Halterung in mindestens drei Bereiche mit unter
schiedlichen Funktionen aufgeteilt, nämlich in den Dichtbereich,
den durch die Aufpreßhülse gegebenen Festsitzbereich und den
Halterungsbereich. Die einzelnen Funktionsbereiche sind vorzugs
weise aus Werkstoffen unterschiedlicher Elastizität hergestellt.
Vorzugsweise besteht der Dichtbereich aus einem Werkstoff mit
sehr hoher Elastizität, wie z.B. Gummi, der Festsitzbereich aus
einem Werkstoff mit verhältnismäßig geringer Elastizität, wie z.B.
Metall, und der Halterungsbereich aus einem Werkstoff mit hoher
Elastizität, wie z.B. Gummi.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Doppelfunktion, die
die Innenbohrung der Halterung hat und die in der Übertragung
der Kräfte in Achs- und in Umfangsrichtung sowie im Schließen
des Undichtheitsweges zwischen Pumpenwelle und Halterung liegt,
auf zwei werkstoffmäßig und konstruktiv unterschiedlich ausge
legte Bereiche der Halterung aufgeteilt. Dadurch wird es
möglich, jeden Funktionsbereich bezüglich Funktionssicherheit
und Herstellungskosten zu optimieren. Bei der erfindungsgemäßen
Dichtungseinheit befindet sich der Dichtbereich vorzugsweise
an dem von der Gleitringdichtung abgewandten Ende der Halterung
und liegt im wesentlichen radial innerhalb des in die Halterung
eingepreßten Gegenringes. Da über die Sitzfläche der Halterung
nur noch die Druckkräfte bzw. das Reibmoment übertragen werden
müssen, können die Anforderungen an die Oberflächengüte der
Sitzfläche im Vergleich zu den bekannten Dichtungseinheiten
wesentlich reduziert werden. Da die Sitzfläche keine Dicht
funktion mehr hat, können auch die Anforderungen bezüglich
Rundheits- und Zylinderformabweichung reduziert werden. Außer
dem ist ein Auftreten von Riefen auf der Sitzfläche beim Auf
pressen auf die Welle nicht mehr funktionsschädigend, da die
Sitzfläche keine Dichtfunktion hat. Aus diesem Grund brauchen
bei der Dimensionierung der Sitzfläche nur noch die zu über
tragenden Kräfte (Druckkraft, Federkraft, Reibmoment) berück
sichtigt zu werden, wodurch sich in Achsrichtung, wegen der nur
geringen zu übertragenden Kräfte, einerseits bei der erfindungs
gemäßen Lösung eine sehr geringe Länge für die Aufpreßhülse
verwirklichen läßt. Andererseits werden entsprechend den niedrigen
Haltekräften auch entsprechend niedrige Aufpreßkräfte erreicht.
Messungen haben ergeben, daß die beim Aufpressen der Halterung
in die Welle eingeleitete Reibkraft weniger als die Hälfte der
entsprechenden Kraft beim Stand der Technik beträgt. Von erheblich
größerer Bedeutung als die Aufpreßkraft ist jedoch, daß der
Kraftverlauf während des Aufpreßvorganges gleichmäßig ist. Typisch
für Halterungsausführungen nach dem Stand der Technik ist, daß
beim Aufpressen der Halterung ein Stick-Slip-Effekt (Ruckgleiten)
auftritt, wodurch die Kugeln des Pumpenlagers in ihre Laufbahn
gehämmert werden. Eine derartige Vorschädigung des Pumpenlagers
wird bereits von relativ geringen Kräften verursacht. Bei Ver
wendung der Halterung nach dem Stand der Technik muß deshalb
die Pumpenwelle entgegen der Aufpreßkraft mittels aufwendiger
und störanfälliger Vorrichtungen abgestützt werden. Ein er
heblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist demnach,
daß beim Aufpressen der Halterung auf die Pumpenwelle die Gefahr
von funktionsschädigenden Verformungen an der Halterung und
einer Schädigung des Pumpenlagers erheblich verringert bzw.
vermieden wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Dichtungs
einheit im Axialschnitt,
Fig. 2 einen Teil einer zweiten erfindungsgemäßen
Dichtungseinheit im Axialschnitt,
Fig. 3 den Gegenring und die Halterung einer
weiteren erfindungsgemäßen Dichtungseinheit
im Axialschnitt,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 bis 7 jeweils weitere Ausführungsformen von Gegen
ring und Halterung in Darstellungen ent
sprechend Fig. 3.
Die Dichtungseinheit nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus
einer Gleitringdichtung 6 und einem Gegenring 3, der in einer
Halterung 1 untergebracht ist. Die Gleitringdichtung 6 hat
ein napfförmiges Gehäuse 19, in dem ein Gleitring 11 und eine
Druckfeder 7 untergebracht sind, die sich unter Zwischenlage
von Unterlegteilen 45, 46 an einer ebenfalls im Gehäuse ange
ordneten balgartigen Sekundärdichtung 47 abstützt. Die Dichtungs
einheit wird in montierter Lage in ein (nicht dargestelltes)
Pumpengehäuse eingesetzt, an dem sie mit einem Gehäuseflansch
48 axial abgestützt ist. Die Gleitringdichtung 6 und der Gegen
ring 3 sind im wesentlichen gleich ausgebildet wie bekannte
Gleitringdichtungen und Gegenringe. Sie liegen mit Gleitflächen
9 und 10 dichtend aneinander.
Der Gegenring 3 ist in bekannter Weise in der Halterung 1 unter
gebracht. Sie hat ein ringfömiges Gehäuse 26 mit U-förmigem
Querschnitt, dessen Innenschenkel 22 eine Radialaufweitung
einer Innenbohrung 12 der Halterung 1 bildet. Der durch eine
Ringwand gebildete Innenschenkel 22 geht in eine Aufpreßhülse
25 der Halterung 1 über, mit der die Dichtungseinheit in mon
tierter Lage mit Preßsitz auf einer (nicht dargestellten) Pumpen
welle fest sitzt. Das Gehäuse 26 ist mit einer Innenauskleidung
44 versehen, die aus elastischem Werkstoff, wie beispielsweise
Gummi, besteht. Der Gegenring 3 liegt mit seinem Außenmantel 54
an einem Wellprofil 50 einer Außenhaltemanschette 2 der Halterung
1 an, die durch einen den äußeren Schenkel 51 des Gehäuses 26
auskleidenden Auskleidungsabschnitt gebildet ist. Die Außenhalte
manschette bildet eine statische Dichtung für den Gegenring 3.
Die Innenauskleidung 44 ist einteilig mit einer Dichtmanschette
4, einer Innenauskleidung 49 der Aufpreßhülse 25 und einer
rohrförmigen Verlängerung 27 der Aufpreßhülse 25 ausgebildet.
Die Dichtmanschette 4, die Aufpreßhülse 25 und die Verlängerung
27 begrenzen die Innenbohrung 12 der Halterung 1. Die Dicht
manschette 4 bildet bei montierter Dichtungseinheit auf der
Pumpenwelle einen Dichtbereich I, die Aufpreßhülse 25 einen
Festsitzbereich II und die Verlängerung 27 einen Halterungsbereich
III der Halterung 1 (Fig. 1). Die Aufpreßhülse 25 ist einstückig
mit dem Gehäuse 26 ausgebildet und besteht vorzugsweise aus
Metall. Die Auskleidungen 44, 49 und die Dichtmanschette 4 sind
mit dem Gehäuse 26 und der Aufpreßhülse 25 vorzugsweise durch
Vulkanisieren verbunden.
Der Dichtungsbereich I wird, wie erwähnt, durch die ringförmige
Gummimanschette 4 gebildet, die in der Radialaufweitung 22
der Halterung 1 liegt und mit ihr vorzugsweise durch Vulkani
sation fest verbunden ist. Die Lage des Dichtbereiches I inner
halb der axialen Erstreckung des Gegenringes 3 hat den Vorteil,
daß der in die Gleitringdichtung 6 ragende Teil der Halterung
1 radial nur sehr geringen Raum in Anspruch nimmt, so daß die
lichte Weite der Gleitringdichtung 6 und damit die radiale
Dimensionierung des Gleitringes 11 klein gehalten werden können.
Damit wird eine niedrige Gleitgeschwindigkeit im Dichtspalt
33 zwischen den Gleitflächen 9 und 10 des Gegenringes 3 und
des Gleitringes 11 und damit ein entsprechend niedriges Tempe
raturniveau und ein niedriger Verschleiß der Gleitpartner,
nämlich Gleitring und Gegenring, erreicht.
Die lichte Weite der Dichtmanschette 4 ist um ca. 2% bis 10%
kleiner als der Wellendurchmesser, der in Fig. 1 mit strich
punktierter Linie D-D dargestellt ist.
Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann die Dichtmanschette
4 in ihrer Anlage- bzw. Kontaktfläche 23 für die Pumpenwelle
mit einem sogenannten Wellprofil versehen sein. Seine einzelnen
Wellen können gleiche lichte Weite aufweisen; vorteilhaft weist
jedoch die am weitesten außen liegende Welle kleinere lichte
Weite auf und bildet so die umlaufende Dichtkante 24.
Beim Aufpressen der Halterung 1 auf die Pumpenwelle oder eine
andere Welle wird die Dichtmanschette zwischen der Radialauf
weitung 22 und dem Wellendurchmesser D-D radial verpreßt und
damit der Undichtheitsweg zwischen der Halterung 1 und der
Pumpenwelle absolut sicher geschlossen. Aufgrund der relativ
großen radialen Dicke und des großen Volumens der Dichtman
schette 4 sind entsprechend große Verformungswege in radialer
Richtung möglich, so daß ein sicheres Verschließen des Un
dichtheitsweges auch bei relativ großen Durchmessertoleranzen
der lichten Weite der Dichtmanschette 4 gewährleistet ist.
Damit wird die Funktionssicherheit der Dichtungseinheit nicht
nur verbessert, sondern ist auch selbst bei verringertem
Fertigungsaufwand und damit verringerten Herstellungskosten
gewährleistet. Der Festsitzbereich II, der sich - in Richtung
auf die Gleitringdichtung 6 gesehen - an den Dichtbereich I
anschließt, liegt im wesentlichen radial innerhalb des Gleit
ringes 11 und hat etwa die gleiche oder geringere axiale Er
streckung wie er.
Der Festsitzbereich ist durch die Aufpreßhülse 25 gebildet,
die ein rohrförmiger Fortsatz des Gehäuses 26 der Gegenring
halterung 1 ist. Die Sitz- bzw. Innenfläche 12 des rohrförmigen
Fortsatzes bzw. der Anpreßhülse 25, mit der die Halterung auf
die Pumpenwelle aufgepreßt ist, kann sowohl metallisch blank als
auch oder teilweise von einer dünnen Gummihaut überzogen sein,
die sich beim Anvulkanisieren der Dichtmanschette 4 leicht bilden
kann. Die Sitzfläche 12 kann jedoch auch bewußt mit einer glatten
oder einer in Achs- oder Umfangsrichtung profilierten relativ
dünnen Gummischicht versehen sein.
Die Gesamtlänge des Gehäuses 26 der Halterung 1 ist relativ
kurz, wodurch sich bei der Herstellung durch Tiefziehen ein
günstiges Ziehverhälntis ergibt. Die Herstellung des Gehäuses
26 wird dadurch gegenüber herkömmlichen Gehäusen für Dichtungs
einheiten stark vereinfacht, bzw. es können für das Gehäuse
billigere Werkstoffe mit schlechteren Tiefzieheigenschaften
eingesetzt werden.
An dem der Dichtmanschette 4 gegenüberliegenden Ende der Auf
preßhülse 25 schließt sich der Halterungsbereich III an, der
durch die rohrförmige Verlängerung 27 gebildet ist. Sie ist
an ihrem freien Ende trichterförmig aufgeweitet. Diese Auf
weitung bildet einen Anschlag 28, der gegenüber der Linie D-D
in Fig. 1 unter einem Winkel α von vorteilhaft 45° geneigt
ist.
Im nicht eingebauten Zustand der Dichtungseinheit gemäß Fig.
1 liegt der Anschlag 28 mit seiner Außenseite bzw. Anschlag
fläche 29 an einer Anschlagfläche 30 des Dichtungsgehäuses
19 an. Die Gegenringhalterung 6 ist so ausgelegt, daß sich
im nicht eingebauten Zustand für die Dichtungseinheit eine
Gesamtlänge Ll ergibt, bei der die Druckfeder 7 unter Vor
spannung steht. Dadurch wird verhindert, daß Verunreinigungen
in den Dichtspalt 33 zwischen den Gleitflächen 9 und 10 ein
dringen können. Vorteilhaft sind die Anschlagflächen 29, 30
konisch ausgebildet, wobei der Winkel β, den die Anschlagfläche
30 mit der Linie D-D einschließt, gleich dem Winkel α ist,
also vorzugsweise 45° beträgt. Der Anschlag 28 wird dann
nämlich von der Kraft der Druckfeder 7 in einen von der An
schlagfläche 30 begrenzten Gegenkonus hineingezogen. Dabei
wird die Halterung 1 konzentrisch zur Gleitringdichtung 6 aus
gerichtet, was die Montage der Dichtungseinheit in der Pumpe
vereinfacht und Beschädigungen der Dichtungseinheit verhindert.
Die konische Ausbildung der Anschlagflächen 29, 30 hat den
Vorteil, daß durch die Federkraft im Anschlag 28 über den Umfang
gleichmäßig verteilte Druckspannungen erzeugt werden. Aufgrund
der Inkompressibilität des für den Halterungsbereich III ein
gesetzten Gummiwerkstoffes können die auftretenden Federkräfte
auch bei relativ geringer Wandstärke von bereits 0,5 mm des
Anschlages 28 sicher abgestützt werden. Diese dünnen Wände
haben den Vorteil, daß der Materialbedarf an Gummiwerkstoff
sowie der Platzbedarf besonders im Festsitz- und Halterungs
bereich II und III in radialer Richtung sehr gering sind.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Ausbildung des
Halterungsbereiches 3 liegt darin, daß die Gegenringhalterung
1 und die Gleitringdichtung 6 leicht zur Dichtungseinheit zu
sammengefügt werden können, indem der Anschlag 28 radial nach
innen zusammengefaltet wird, so daß der Festsitz- und Halterungs
bereich II und III ohne Schwierigkeiten in eine Innenbohrung
36 der Gleitringdichtung 6 eingeführt werden können. Die Dich
tungseinheit wird dann auf eine Gesamtlänge, die kleiner ist als
L1, zusammengepreßt. Wird der Halterungsbereich III freigegeben,
so nimmt er aufgrund seiner elastischen Werkstoffeigenschaft
wieder seine ursprüngliche, in Fig. 1 dargestellte Gestalt
an. Ohne daß eine der Druckfeder 7 entgegenwirkende Kraft vor
handen ist, nimmt die Dichtungslänge die in Fig. 1 dargestellte
Länge ein, bei der die aus den beiden Anlageflächen 29 und
30 bestehende Anschlagbegrenzung wirksam wird.
Soll nun eine fertig montierte Dichtungseinheit, z.B. für
eine Sichtprüfung, demontiert werden, so kann dies auf einfache
Weise dadurch geschehen, daß zusätzlich zur Kraft der Druck
feder 7 eine weitere gleichgerichtete Kraft auf die Gegen
ringhalterung 1 ausgeübt wird, bis die Haltekraft des Anschlages
28 überwunden ist und die Gegenringhalterung 1 aus der Gleit
ringdichtung 6 herausgezogen werden kann. Nach erfolgter
Prüfung kann die Gegenringhalterung 1 wieder montiert werden.
Montage und Demontage der Gegenringhalterung 1 sind somit be
liebig oft ohne Schädigung der Dichtungseinheit durchführbar.
Um die Montage der Dichtungseinheit in die Pumpe zu erleichtern,
kann die rohrförmige Verlängerung 27 des Halterungsbereiches
III einen gegenüber der Aufpreßhülse 25 größeren Innendurch
messer aufweisen, der eine Vorzentrierung 31 für die Pumpen
welle bildet. Die lichte Weite der Vorzentrierung 31 ist ge
ringfügig größer als der Wellendurchmesser. Mittels der Vor
zentrierung 31 kann die Dichtungseinheit bei der Montage in
die Pumpe z.B. von Hand auf das Wellenende aufgeschoben werden.
Die Dichtungseinheit ist dadurch einwandfrei zum Pumpengehäuse
und zum Einpreßwerkzeug vorzentriert, so daß Beschädigungen
an der Dichtungseinheit sicher verhindert sind.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausbildung einer Dichtmanschette
4a. Ihre Kontaktfläche 23a ist nicht mit einem Wellprofil
wie bei der Dichtmanschette 4 nach Fig. 1 versehen, sondern
verengt sich von der Aufpreßhülse 25a des Gehäuses 26a aus
nach außen in Richtung auf eine radiale Stirnfläche 32 der
Dichtmanschette 4a, die eine umlaufende Dichtkante 24a mit
der Kontaktfläche 23a bildet.
Bei den Dichtungseinheiten nach den Fig. 1 und 2 ist die Außen
haltemanschette 2 für den Gegenring 3 mit der Dichtmanschette
4, 4a sowie mit der rohrförmigen Verlängerung 27 und dem trich
terförmigen Anschlag 28 einstückig ausgebildet und mit der Gegen
ringhalterung 1 vorteilhaft durch Vulkanisation fest verbunden.
Um die einstückige Herstellung aller aus dem hochelastischen
Werkstoff bestehenden Bereiche zu erleichtern, sind vorteil
haft Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bereichen ge
schaffen. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Verbindungs
stellen durch Durchspritzöffnungen 34, 34a innerhalb der durch
eine Ringwand gebildeten Radialaufweitung 22, 22a des Gehäuses
26, 26a gebildet.
Eine weitere Ausführungsform der Verbindungsstellen ist in
Fig. 3 dargestellt. Dabei ist, wie Fig. 4 zeigt, im Festsitz
bereich II der Halterung 1b die Aufpreßhülse 25b des Gehäuses
26b der Halterung mäanderförmig ausgebildet. Dadurch entstehen
äußere Verbindungskanäle 37 und innere Verbindungskanäle 38,
über die bei der Herstellung der Halterung 1b der elastische
Werkstoff, beispielsweise beim Anspritzen, von der Halteman
schette 2b aus zum trichterförmigen Anschlag 28b fließen kann.
Diese Ausführungsform des Gehäuses 26b hat den weiteren wesent
lichen Vorteil, daß durch die mäanderförmige Querschnittsge
staltung der Festsitzbereich II in radialer Richtung formela
stischer und damit für größere Wellendurchmessertoleranzen ein
setzbar wird. Umgekehrt ist die Funktion des Bauteiles, ver
glichen mit den bekannten Ausführungsformen, in einem größeren
Toleranzbereich des Innendurchmessers des Festsitzes der Hal
terung 1b sicher gewährleistet.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Radialaufwei
tung 22b kleinere und die Aufpreßhülse 25b größere axiale Länge
hat als bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Dichtmanschette
4b hat dreieckigen Querschnitt, wobei ihre Dichtkante 24b etwa
in halber Breite liegt.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Halterung 1c, bei der
der Gegenring 3c von der Halterung im Unterschied zu den Aus
führungsformen nach den Fig. 1 bis 4 nicht von außen umfaßt
wird. Der Gegenring 3c sitzt vielmehr mit seiner Innenbohrung
52 mit Preßsitz auf der wellenförmig profilierten Anlagefläche
39c einer Innenhaltemanschette 40. Sie erstreckt sich bis etwa
in halbe Höhe des Gehäuses 26c, das nur aus einer an die Radial
aufweitung 22c anschließenden Radialwand besteht. An ihr liegt
der Gegenring 3c ohne Zwischenlage einer Verkleidung stirnseitig
an. Die Dichtmanschette 4c ist im wesentlichen gleich ausgebildet
wie die Dichtmanschette 4b.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß wegen der zwischen
dem Gegenring 3c und dem Gehäuse 26c fehlenden, als thermische
Isolierung wirkenden Innauskleidung 44 (Fig. 1) eine bessere
Abfuhr der im Dichtspalt entstehenden Reibungswärme ermöglicht
wird. Hierdurch kann die Lebensdauer des Dichtelementes wesent
lich erhöht werden.
Außerdem ist das Gehäuse 26c äußerst einfach ausgebildet sowie
der Bedarf an Werkstoff für die hochelastischen Bauteile des
Dichtungselementes noch geringer als bei den Ausführungsformen
nach den Fig. 1 bis 4.
Fig. 6 zeigt eine weitere Gegenringhalterung 1d, bei der der
Gegenring 3d vom Gehäuse 26d, wie bei der Ausführungsform nach
Fig. 1, von außen umfaßt ist.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die mediumsdichte
Verbindung zwischen Gegenring 3d und der Halterung 1d durch die
Innenmanschette 40d erreicht, an deren wellenförmig profilierter
Anlagefläche 39d der Gegenring mit seiner Innenbohrung 52d anliegt
Zusätzlich wird bei der Ausführungsform nach Fig. 6 durch die
endseitige Bördelung 41 des Gehäuses 26d an der radial äußeren
Ringwand eine sehr gute und sich im Betrieb des Dichtelementes
nicht veränderbare planparallele Anlage des Gegenringes 3d an der
Radialwand 42 des Halterungsgehäuses 26d sichergestellt. Sie
ist für eine einwandfreie Dichtfunktion des Dichtelementes
von außerordentlicher Bedeutung.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform nach Fig. 6 ergibt
sich aus dem durch die Bördelung 41 zwischen dem Gehäuse 26d
und dem Gegenring 3d erzeugten zusätzlichen Kraftschluß, der
eine extrem hohe Sicherheit gegen Verdrehen zwischen Gegenring
halterung 1d und Gegenring 3d gewährleistet. Die Dichtman
schette 4d ist ähnlich ausgebildet wie die Dichtmanschette gemäß
Fig. 1, mit dem Unterschied, daß ihre Dichtkante 24d in Höhe der
Stirnseite 32d der Dichtmanschette liegt und in ihrem Bereich die
lichte Weite der Dichtmanschette wesentlich kleiner ist als im
Bereich der profilierten Kontaktfläche 23d.
Die Ausführungsform nach Fig. 7 unterscheidet sich von der
jenigen nach Fig. 6 wesentlich. Während bei der Ausführungs
form nach Fig. 6 die mediumsdichte Verbindung zwischen der
Gegenringhalterung ld und dem Gegenring 3d durch den radialen
Preßsitz zwischen der Innenbohrung 52d des Gegenringes und
der Innenhaltemanschette 40d erreicht wird, erfolgt die mediums
dichte Verbindung bei der Ausführungsform nach Fig. 7 aus
schließlich durch axiale Verpressung der Innenauskleidung 44e
der Halterung 1e. Zur Verbesserung der Dichtheit werden vor
teilhaft örtlich die Flächenpressung erhöhende umlaufende Dicht
wulste 43 an der Innenauskleidung 44e vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 erstreckt sich die Aus
kleidung 44e nur längs der Innenseiten der radial inneren Ring
wand 22e und der Radialwand 42e des Gehäuses 26e; eine Außen
haltemanschette, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, ist
nicht vorgesehen. Der Gegenring 3e liegt mit seiner der Wand 42e
zugewandten Rückseite 16 an der wellenförmig profilierten Innen
seite der Auskleidung 44e an. Die Dichtmanschette 4e ist im
wesentlichen gleich ausgebildet wie die nach Fig. 1. Die Durch
spritzöffnungen 34e sind im Unterschied zu den Ausführungsformen
nach den Fig. 1, 2 und 6 nicht in einem die Ringwand 22e mit der
Aufpreßhülse 25e verbindenden Übergangsabschnitt 53, sondern in
der Ringwand vorgesehen.
Die Halterung nach Fig. 7 hat den für eine kostengünstige Aus
führung äußerst wichtigen Vorteil, daß die Funktionssicherheit
auch bei relativ großen Durchmessertoleranzen der Gegenring
anlageflächen gewährleistet ist. Sie sind für die für den Gegen
ring aus Korrosions- und Verschleißgründen bevorzugt eingesetzten
Sinterwerkstoffe, wie Aluminiumoxyd oder Siliziumcarbid, typisch.
Durch die beschriebene Ausführung der Gegenringhalterung wird
eine gegenüber Fertigungs- und Betriebseinflüssen robuste
Dichtungseinheit ermöglicht, wie sie von modernen Qualitäts
philosophien gefordert wird.
Claims (22)
1. Dichtungseinheit mit einer Gleitringdichtung und einem
Gegenring, der in einer Halterung untergebracht ist, die
eine Aufpreßhülse hat, mit der sie bei montierter
Dichtungseinheit mit Preßsitz auf dem abzudichtenden
Teil, insbesondere einer Pumpenwelle, sitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufpreßhülse (25)
zwischen einem Dichtbereich (I) und einem Halterungsbe
reich (III) liegt, und daß der Dichtbereich (I) aus
einem Werkstoff mit höherer Elastizität besteht als die
Aufpreßhülse (25).
2. Dichtungseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) aus
einem Werkstoff mit sehr hoher Elastizität, vorzugs
weise Gummi oder dgl., besteht.
3. Dichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
aus einem Werkstoff mit höherer Elastizität als die
Aufpreßhülse (25) besteht.
4. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität, wie beispiels
weise Gummi, besteht.
5. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
aus demselben Werkstoff wie der Dichtbereich (I) besteht.
6. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) und der
Halterungsbereich (III) einstückig miteinander ausge
bildet sind.
7. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) kleinere
lichte Weite hat als die Aufpreßhülse (25) und/oder der
Halterungsbereich (III).
8. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
größere lichte Weite hat als die Aufpreßhülse (25).
9. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) und/
oder der Halterungsbereich (III) mit der Aufpreßhülse (25)
durch Vulkanisation verbunden sind.
10. Dichtungseinheit, bei der der Gleitring in einem Gehäuse
untergebracht ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
vorzugsweise mit einem Anschlag (29) an einem Gegenan
schlag (30) des Gleitringgehäuses (19) anliegt.
11. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsbereich (III)
flächig am Gegenanschlag (30) anliegt.
12. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (29) und der
Gegenanschlag (30) unter einem gleichen Winkel (α, β)
von vorzugsweise etwa 45° zur Längsachse (D-D) der Dichtungs
einheit geneigt sind.
13. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- bzw. Kontaktfläche
(23) des Dichtbereiches (I) mindestens teilweise pro
filiert, vorzugsweise wellenförmig profiliert ist.
14. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) an
seinem von der Aufpreßhülse (25) abgewandten Ende unter
Bildung einer Dichtkante (24) verengt ist.
15. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (I) an einer
Dichtmanschette (4) vorgesehen ist, die an eine Ringwand (22)
der Halterung (26) anvulkanisiert ist.
16. Dichtungseinheit nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtmanschette (4a)
in Richtung auf ihre Dichtkante (24a) trichterförmig
verengt.
17. Dichtungseinheit, bei der der Gegenring an einer radial
verlaufenden Wand der Halterung anliegt, die mit der
Aufpreßhülse verbunden ist, nach einem der Ansprüche 1 bis
16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufpreßhülse (25) über
eine durch die Ringwand (22) gebildete Radialaufweitung
an die Wand (42) des Gehäuses (26) der Halterung (1) an
schließt.
18. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwand (22) von der
Dichtmanschette (4) und einem Teil einer Auskleidung (44)
und/oder einer Innenhaltemanschette (40) des Gehäuses
(26) der Halterung (1) umgeben ist.
19. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Radialaufweitung bzw.
Ringwand (22) Durchtritte (34), vorzugsweise Durchspritz
öffnungen für die Dichtmanschette (4) hat.
20. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Radialaufweitung bzw.
Ringwand (22b) profiliert, vorzugsweise mäanderförmig
ausgebildet ist.
21. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (3) unter
Zwischenlage einer axialen und/oder radialen Profilierung
(50; 39; 43) an einer Haltemanschette (2; 40; 40d) und/
oder einer Auskleidung (44e) der Halterung (1) anliegt.
22. Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemanschette (2; 2b; 40;
40d) und/oder die Innenauskleidung (44e) eine vorzugsweise
wellenförmig profilierte Anlagefläche (50; 39c; 39d; 43)
aufweisen.
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