DE4436879B4

DE4436879B4 - Dichtungseinheit

Info

Publication number: DE4436879B4
Application number: DE4436879A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Uhrner; Dietmar Ullrich
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 1994-03-19
Filing date: 1994-10-15
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-16
Also published as: DE4436879A1; US5538259A; GB2287761A; GB2287761B; GB9505443D0

Abstract

Dichtungseinheit mit einem Gleitring, der unter der Kraft wenigstens einer Druckfeder an einem Gegenring anliegt und mit einer balgartigen Sekundärdichtung verbunden ist, die einen hohlen Ansatz aufweist, der von einem Endteil der Sekundärdichtung absteht und der in Höhe des Gleitringes über einen Teil seiner Länge einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der abzudichtenden Welle, so dass der Ansatz in der Einbaulage unter elastischer Verformung an der Welle und an der Innenwandung des Gleitringes anliegt, nach Patent 44 09 537, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung mit einem Lager (4) über einen Zentrierring (9) verbunden ist, der mit wenigstens einer Dichtung (16, 18, 20, 21, 25, 27, 31) versehen ist, mit der der Zentrierring (9) dichtend in einen Gehäuseteil (5) und in einen äußeren Lagerring des Lagers (4) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Dichtungseinheit gemäß Patent 44 09 537 hat der Zentrierring axial von ihm abstehende Zentrierlappen als Zentrierteile, die in wenigstens eine Vertiefung des äußeren Lagerringes des Lagers eingreifen.
Bei einer bekannten Dichtungseinheit ( EP 0 371 587 A1 ) sitzt auf der abzudichtenden Welle drehfest eine Buchse mit einem radial nach außen abgewinkelten Rand, an dem sich eine Druckfeder abstützt. Mit ihr wird ein Gleitring-gegen einen Gegenring gedrückt, der mittels eines gehäuseartigen Halteteiles in eine Buchse eingesetzt ist.
Bei einer anderen Dichtungseinheit ( EP 0 227 282 B1 ) liegen der Gleitring und der Gegenring der Gleitringdichtung unter Federkraft aneinander. Der Dichtungseinheit nachgeschaltet ist ein Wälzlager, mit dem die abzudichtende Weile drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Zwischen der Dichtungseinheit und dem Wälzlager befindet sich eine scheibenförmige Lippendichtung, die mit ihrem äußeren Rand in eine Ringnut an der Innenwand des Gehäuses eingesetzt und mit einem Dichtteil dichtend auf der Welle aufliegt.
Es ist eine Dichtungseinheit bekannt ( FR 2 181 272 A5 ), bei der der Gleitring eine drehfest auf der abzudichtenden Welle sitzende Laufbuchse mit Abstand umgibt.
Es ist ferner bekannt ( US 3 355 178 A ), eine Welle mittels einer Gleitringdichtung abzudichten und mittels eines Wälzlagers in einem Gehäuse drehbar abzustützen. Die Gleitringdichtung hat ein Ringelement, an dem dichtend ein radial nach außen verlaufender Flansch anliegt, der an einer die Welle mit radialem Abstand umgebenden Hülse vorgesehen ist. Der Flansch wird durch eine Feder gegen das Ringelement gedrückt, die sich an einer Ringbuchse abstützt. Sie hat einen radial nach außen gerichteten Flansch, der als Anschlag beim Einbau der Dichtungseinheit in das Gehäuse dient und an der Stirnseite einer Gehäusezylinderwand anliegt.
Es ist eine Dichtungseinheit bekannt ( US 4 335 887 A ), die mit einem Dichtring versehen ist, der einen Grundkörper aufweist, der an beiden Enden mit Dichtlippen dichtend an einer flexiblen Stange anliegt. Der Dichtring wird durch ein aus Kunststoff bestehendes Ringelement axial gesichert.
Es ist bekannt ( US 2 342 955 A ) einem Wälzlager zur drehbaren Abstützung einer Welle eine Gleitringdichtung vorzuschalten. Sie hat eine Buchse, welche den Gleitring und den Gegenring mit Hilfe eines Sicherungsteiles axial zusammenhält. Die Buchse hat an beiden Enden radial nach innen verlaufende Flansche. Mit dem einen Flansch liegt die Gleitringdichtung am äußeren Lagerring des Wälzlagers an.
Es ist weiter bekannt ( DE 34 45 499 A1 ), einem Wälzlager eine Lagerdichtung zuzuordnen. Sie hat ein die Dichtelemente radial umgebendes Gehäuse, aus dem Krallen herausgebogen sind, die in eine Vertiefung in der Außenseite des äußeren Lagerringes des Wälzlagers eingreifen.
Es ist weiter bekannt ( DE 42 03 391 A1 ), auf einer Pumpenwelle einer Wasserpumpe einer Brennkraftmaschine eine Gleitringdichtung anzuordnen. Der Gleitring sitzt auf einem zylindrischen Teil eines Gehäuses, das die Welle mit Abstand umgibt. Die Dichtungsanordnung liegt mit axialem Abstand neben einem Wälzlager, mit dem die Pumpenwelle im Pumpengehäuse drehbar gelagert ist.
Es ist eine Lagerdichtung bekannt ( GB 1 395 157 A ) die einen Gegenring aufweist, der in eine innenseitige Vertiefung des Lagerringes des Wälzlagers eingreift. Am Gegenring liegt unter Federkraft ein Gleitring an, der durch einen O-Ring auf der abzudichtenden Welle gelagert ist.
Bei einer anderen bekannten Lagerdichtung ( DE 502 606 C ) sitzt auf einem äußeren Lagerring ein Abdichtungsblech, dessen beide axiale Enden radial nach innen abgebogen sind. Mit dem einen abgebogenen Ende wird eine Scheibe gegen den äußeren Lagerring gedrückt, die am radial inneren Ende einen aus Filz bestehenden Dichtung aufnimmt, der dichtend an der Welle anliegt.
Es ist schließlich bekannt ( US 3 061 319 A ), einen Gleitring mittels eines Reibringes drehfest mit der Welle zu verbinden. Der Gleitring liegt dichtend an einem Gegenring an, an den auf der dem Gleitring gegenüberliegenden Seite ein ringförmiges Dichtelement einer Ringdichtung anliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungseinheit gemäß Hauptpatent so weiterzubilden, dass der äußere Lagerring des Lagers einfach ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Dichtungseinheit erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Dichtungseinheit wird der Zentrierring mit seiner Dichtung in das Gehäuseteil und in den äußeren Lagerring des Lagers eingesetzt. Der Lagerring muss darum an seiner Außenseite nicht mit einer Vertiefung zur Aufnahme von Teilen des Zentrierteiles versehen sein. Dadurch ist eine Bearbeitung des Lagerringes nicht erforderlich. Der Zentrierteil der erfindungsgemäßen Dichtungseinheit ist zugleich mit der Dichtung versehen, mit der das Lager abgedichtet wird. Darum muss eine solche Dichtung nicht gesondert montiert werden, sondern ist nach der Montage des Zentrierringes ebenfalls montiert.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Seitenansicht und im Axialschnitt eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung.
Die in der Zeichnung dargestellte Dichtung ist eine Axialgleitringdichtung, die Teil einer Wasserpumpe ist. Sie hat eine Welle 1, die mit Lagern 2, im Ausführungsbeispiel mit Wälzlagern, drehbar gelagert ist. In der Zeichnung ist nur eines der Lager dargestellt. Es hat Wälzkörper 3, im Ausführungsbeispiel Kugeln, die in einem Lagerring 4 untergebracht sind. Er wird in ein Pumpengehäuse 5 eingebaut, das eine entsprechende Aufnahme 6 für den Lagerring 4 hat. Der Lagerring 4 mit den Wälzkörpern 3 ist in bekannter Weise ausgebildet und wird darum nicht im einzelnen beschrieben.
Zur Abdichtung ist die Axialgleitringdichtung vorgesehen, die gegenüber dem Pumpengehäuse 5 bzw. dem Lagerring 4 durch einen Zentrierring 9 zentriert wird. Er besteht vorteilhaft aus Kunststoff, wie einem Thermo- oder einem Duroplast. Der Zentrierring 9 hat einen am Lagerring 4 vorgesehenen endseitigen Ringteil 10 sowie einen mit axialem Abstand ihm gegenüberliegenden endseitigen Ringteil 11. Die beiden Ringteile 10, 11 sind durch eine zylindrische Wand 12 miteinander verbunden, in der mit Abstand voneinander Fenster 13 für den Durchtritt von Dampfleckage vorgesehen sind. Die Fenster 13 haben rechteckigen Querschnitt und sind über den Umfang der Wand 12 vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet. Die beiden Ringteile 10, 11 und die Wand 12 sind vorteilhaft einstückig miteinander ausgebildet. Das Pumpengehäuse 5 ist mit Durchlaßöffnungen 15 versehen, durch welche die beim Einsatz der Axialgleitringdichtung auftretende Dampfleckage austreten kann. Die für den Durchtritt der Dampfleckage vorgesehenen Fenster 13 haben ausreichend große Querschnitte, so daß eine Zuordnung der Fenster 13 und der entsprechenden Durchlaßöffnungen 15 nicht erforderlich ist. Dadurch wird die Montage der Axialgleitringdichtung erheblich vereinfacht.
Der lagerseitige Ringteil 10 hat einen ringförmigen Grundkörper 14, dessen Achse mit der Achse der Welle 1 zusammenfällt. Die dem Lager 2 zugewandte Unterseite des Grundkörpers 14 wird von einer Dichtung 16 bedeckt, die mit ihrem radial äußeren umlaufenden Rand in eine Ringnut 8 in der zylindrischen Innenwand 17 des Lagerringes 4 eingreift. Die Dichtung 16 setzt sich in einen zylindrischen Mantel 18 fort, der den zylindrischen Innenmantel 19 des Grundkörpers 14 bedeckt. Der zylindrische Mantel 18 umgibt die Welle 1 mit radialem Abstand. Vom Mantel 18 steht ein in Richtung auf die Axialgleitringdichtung konisch sich verjüngender Ring 20 ab, der an der Welle 1 anliegt. Dieser Ring 20 hat eine geringe Dicke und ist dementsprechend elastisch ausgebildet, so daß die Montage des Zentrierringes 9 auf der Welle 1 einfach durchgeführt werden kann.
Der Grundkörper 14 des Ringteiles 10 ist auf der dem Ringteil 11 zugewandten Seite teilweise ebenfalls mit einer Dichtung 21 bedeckt, die vorteilhaft einstückig mit dem zylindrischen Dichtungsmantel 18 ausgebildet ist. Auch der konische Ring 20 ist ebenso wie die Dichtung 16 vorteilhaft einstückig mit dem Mantel 18 ausgebildet.
Über die der Axialgleitringdichtung zugewandte Stirnseite des Grundkörpers 14 des Ringteiles 10 steht ein Ring 22 über, dessen Stirnseite bündig mit der Stirnseite der Dichtung 21 liegt. Der Grundkörper 14 liegt mit seiner äußeren Mantelfläche an der Innenwandung 17 des Lagerringes 4 an.
Der Ringteil 11, der dem Ringteil 10 mit axialem Abstand gegenüberliegt, hat größeren radialen Innen- und Außendurchmesser als der Ringteil 10. Der Ringteil 11 hat ebenfalls einen Grundkörper 23 aus Kunststoff, der ein Thermo- oder Duroplast sein kann. Die Achse des Grundkörpers 23 und damit des Ringteiles 11 fällt mit der Achse der Welle 1 zusammen. Die radial innen liegende, zylindrische Mantelfläche 24 des Grundkörpers 23 ist von einer Dichtung 25 bedeckt, die sich von der vom Ringteil 10 abgewandten ebenen Stirnseite 26 des Grundkörpers 23 bis zu dessen gegenüberliegender Stirnseite 27 erstreckt. Die Mantelfläche 24 des Grundkörpers 23 ist mit einem Absatz 28 versehen, der als Axialanschlag für einen Gegenring 29 der Axialgleitringdichtung dient.
Die Dichtung 25 geht in einen die Stirnseite 27 des Grundkörpers 23 bedeckenden Dichtungsteil 30 über, der seinerseits in einen radial äußeren, zylindrischen Dichtungsteil 31 übergeht. Dieser Dichtungsteil 31 ist dic ker als die Dichtungsteile 25 und 30. Wie die Zeichnung zeigt, erstreckt sich der radial äußere Dichtungsteil 31 nicht über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers 23. Er ist mit Abstand von seiner Stirnseite 26 in seiner äußeren Mantelfläche mit einer bis zur gegenüberliegenden Stirnseite 27 sich erstreckenden ringförmigen Vertiefung 32 versehen, in der der Dichtungsteil 31 liegt.
Er ist an seiner Außenseite über seine axiale Länge vorzugsweise profiliert und liegt in der Einbaulage dichtend an der Innenwand des Pumpengehäuses 5 an.
Die Dichtung 25, 30, 31 kann aus jedem geeigneten Dichtmaterial bestehen.
Der im Axialschnitt rechteckige Gegenring 29 liegt mit seiner radial äußeren Mantelfläche an der Dichtung 25 dichtend an. Der Gegenring 29 umgibt mit radialem Spiel die Welle 1. Am Gegenring 29 stützt sich in bekannter Weise ein Gleitring 33 unter der Kraft einer Druckfeder 34 axial ab. Die Stirnseite 26 des Grundkörpers 23 des Ringteiles 11, die Stirnseite des Dichtungsteiles 25 und die Stirnseite des Gegenringes 29 liegen vorteilhaft in einer gemeinsamen Radialebene.
An einem radial nach außen gerichteten Bund 35 des Gleitringes 33 liegt eine balgförmige Sekundärdichtung 36 mit einem radial nach außen gerichteten Ringflansch 37 an. An ihm liegt das eine Ende der Druckfeder 34 an.
Die Sekundärdichtung 36 hat einen an den Ringflansch 37 anschließenden Balgteil 38, der auf einer zylindrischen Mantelfläche 39 eines zylindrischen Ansatzes 40 des Gleitringes 33 aufliegt. Der Balgteil 38 verjüngt sich kegelförmig im Bereich vor dem Ansatz 40 des Gleitringes 33 und geht in einen verdickten Endteil 41 über, der durch ein Gehäuse 42 gehalten ist. Es sitzt drehfest auf der Welle 1 und stützt über den Endteil 41 die Druckfeder 34 ab.
Über die Druckfeder 34 wird der Gleitring 33 fest gegen den Gegenring 29 gedrückt und auf diese Weise die erforderliche Abdichtung gewährleistet. Der Zentrierring 9 ist in der beschriebenen Weise mit der Dichtung 16, 18, 21, 20, 25, 30, 31 versehen, so daß ein gesonderter Dichtungseinbau nicht erforderlich ist. Der Zentrierring 9 wird ebenso wie der Lagerring 4 in die Aufnahme 6 des Pumpengehäuses 5 eingesetzt. Da der Zentrierring 9 und der Lagerring 4 gleichen Außendurchmesser haben, kann die Aufnahme 6 des Pumpengehäuses 5 konstanten Durchmesser haben. Auch die äußere Mantelfläche des Lagerringes 4 ist durchgehend zylindrisch ausgebildet, da der Zentrierring 9 nicht auf das Lagergehäuse aufgesetzt wird. Dadurch ist eine Bearbeitung und Formgebung des äußeren Lagerringes 4 nicht erforderlich. Dadurch ist eine äußerst kostengünstige und einfache Montage der Gleitringdichtung gewährleistet. Sie wird in der beschriebenen Weise über den Zentrierring 9 an den Lagerring 4 angesetzt, der dadurch eine herkömmliche Ausbildung haben kann, insbesondere nicht axial über die Wälzkörper 3 hinaus verlängert werden muß. Da herkömmliche, kurze Lagerringe 4 verwendet werden können, ergibt sich durch den Einsatz der Gleitringdichtung und deren Ankoppelung über den Zentrierring 9 eine äußerst kostengünstige Fertigung.
Über den radial äußeren Dichtungsteil 31 lassen sich beim Einbau der Gegenring 29 und der Gleitring 33 einwandfrei zentrieren, so daß beim Einbau dieser Einheit die empfindlichen Dichtteile nicht beschädigt werden. Über das Gehäuse 42, die Sekundärdichtung 36 und die Feder 34 ist der Gleitring 33 drehfest mit der Welle 1 verbunden, während der Gegenring 29 ortsfest angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders geringe axiale Länge der Gleitringdichtung. Da die Aufnahme 6 des Pumpengehäuses 5 nach außen durch den Dichtungsteil 27 und radial nach innen durch den Ring 20 abgedichtet ist, ist eine einwandfreie Abdichtung des Lagers 2 sichergestellt.
Der Gleitring 33 ist auf der Welle 1 elastisch gedämpft angeordnet und gegenüber ihr zentriert. Als Dämpfungselement dient ein axialer rohrförmiger Ansatz 43 der Sekundärdichtung 36, der nicht nur werkstoffelastisch wirkt, sondern darüberhinaus eine solche Formgebung hat, daß er auch formelastisch wirkt. Das freie Ende 44 des Ansatzes 43 ist trichterförmig erweitert ausgebildet und liegt an der zylindrischen Innenwandung 45 des Gleitringes 33 an. Die Stirnseite 46 des trichterförmigen Endes 44 ist teilkreisförmig abgerundet, so daß Beschädigungen der Innenwandung 45 des Gleitringes 33 ausgeschlossen sind. Der Ansatz 43 der Sekundärdichtung 36 hat radialen Abstand von der Innenwandung 45 des Gleitringes 33 und liegt lediglich mit dem trichterförmigen Ende 44 linienförmig an der Innenwandung 45 an. Am Übergang vom axialen Teil des Ansatzes 43 in den trichterförmig erweiterten Teil 44 ist der Ansatz 43 innenseitig mit einer umlaufenden vorstehenden Rippe 47 versehen, deren Innendurchmesser im nicht eingebauten Zustand kleiner ist als der Wellendurchmesser. Darum wird beim Einbau der Gleitringdichtung der Ansatz 43 im Bereich der Rippe 47 auf den Wellendurchmesser elastisch auf geweitet. Gleichzeitig wird hierbei auch das trichterförmige Ende 44 des Ansatzes 43 elastisch verformt, da es mit seiner Stirnseite 46 an der Innenwandung 45 des Gleitringes 33 anliegt. Auf diese Weise wird durch elastische Verformung eine Verspannung des trichterförmigen Endes 34 erreicht, die zur radialen Zentrierung sowie zur axial wirkenden Dämpfung des Gleitringes 33 führt. Der Ansatz 43 geht ebenso wie der Balgteil 38 in gleicher Höhe in den verdickten Endteil 41 der Sekundärdichtung 36 über.
Der Ansatz 43 der Sekundärdichtung 36 besteht, wie die gesamte Sekundärdichtung 36, vorteilhaft aus Gummi, kann aber auch aus jedem anderen formelastischen Material, beispielsweise aus Thermoplasten, bestehen.
Da der Ansatz 43, der als Dämpfungs- und Zentrierteil wirkt, einstückig mit der Sekundärdichtung 36 ausgebildet ist, ergibt sich eine besonders einfache Ausbildung der Gleitringdichtung. Die Welle 1 muß nicht bearbeitet werden, insbesondere keine Ringnut zur Aufnahme eines Dämpfungsringes aufweisen.
Bei den bekannten Dämpfungsmaßnahmen muß in der Welle eine Ringnut eingearbeitet werden, die einen Dämpfungsring aufnimmt, auf welcher sich der Gleitring abstützt. Die Herstellung der Ringnut ist mit erheblichen Kosten verbunden. Der Nutendurchmesser, der Querschnitt des Dämpfungsringes sowie der Innendurchmesser des Gleitringes müssen bei diesen bekannten Gleitringdichtungen mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden, um die erforderliche Zentrierung zu erreichen bzw. ein Verklemmen dieser Teile zu verhindern. Bei der beschriebenen Ausbildung ist eine Ringnut zur Axialsicherung des Dämpfungselementes 43 nicht erforderlich. Infolge der beschriebenen elastischen Verformung des Gleitringes 33 und des Ansatzes 43 müssen auch keine engen Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Dadurch läßt sich die beschriebene Gleitringdichtung sehr kostengünstig fertigen. Dennoch ist eine einwandfreie Zentrierung des Gleitringes 33 sichergestellt.
Die beschriebene Dämpfung und Zentrierung mittels des Ansatzes 33 kann bei jeder Art von Gleitringdichtung verwendet werden und ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Dichtungseinheit mit einem Gleitring, der unter der Kraft wenigstens einer Druckfeder an einem Gegenring anliegt und mit einer balgartigen Sekundärdichtung verbunden ist, die einen hohlen Ansatz aufweist, der von einem Endteil der Sekundärdichtung absteht und der in Höhe des Gleitringes über einen Teil seiner Länge einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der abzudichtenden Welle, so dass der Ansatz in der Einbaulage unter elastischer Verformung an der Welle und an der Innenwandung des Gleitringes anliegt, nach Patent 44 09 537, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung mit einem Lager (4) über einen Zentrierring (9) verbunden ist, der mit wenigstens einer Dichtung (16, 18, 20, 21, 25, 27, 31) versehen ist, mit der der Zentrierring (9) dichtend in einen Gehäuseteil (5) und in einen äußeren Lagerring des Lagers (4) eingesetzt ist.
Dichtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierring (9) als Zentrierteile zwei mit axialem Abstand voneinander liegende Ringteile (10, 11) aufweist, von denen der eine Ringteil (10) in den äußeren Lagerring und der andere Ringteil (11) in das Gehäuseteil (5) eingesetzt ist.
Dichtungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringteile (10, 11) durch eine zylindrische Wand (12) miteinander verbunden sind, die wenigstens eine Durchtrittsöffnung (13) für Dampfleckage aufweist.
Dichtungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung (13) mit wenigstens einem Durchlass (15) des Gehäuseteiles (5) strömungsverbunden ist.
Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ringteil (10) einen konischen Dichtteil (20) aufweist, der an der Welle (1) anliegt.
Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ringteil (10) einen Grundkörper (14) aufweist, der auf seiner dem Lager (4) zugewandten Seite von einem Dichtteil (16) bedeckt ist.
Dichtungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtteil (16) mit seinem radial äußeren Rand in eine Ringnut (8) in der inneren Mantelfläche (17) des äußeren Lagerringes eingreift.
Dichtungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Ringteil (11) mit seinem Dichtteil (25) an der äußeren Mantelfläche des Gegenringes (29) dichtend anliegt.