DE102006059397B4

DE102006059397B4 - Dichtung

Info

Publication number: DE102006059397B4
Application number: DE102006059397.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Uhrner; Roland Bleier
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2026-12-09
Also published as: US20110204578A1; FR2909743B1; DE102006059397A1; US8944436B2; US20080136111A1; BRPI0704616A; FR2909743A1; BRPI0704616B1

Abstract

Dichtung mit einem Stützkörper (1, 1b), der einen radial verlaufenden Boden (6, 6b) und einen an ihn anschließenden Mantel (5) aufweist, mit mindestens einem Dichtelement (2, 2b), das als vom Stützkörper (1, 1b) gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper (1, 1b) verbunden ist, und mit einem statischen Dichtteil (4, 4b), das ein vom Dichtelement (2, 2b) gesondertes Teil ist, das am Mantel (5) des Stützkörpers (1, 1b) in einer Aufnahme (16, 16b) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (16, 16b) Ringnut ist, in der das statische Dichtteil (4, 4b) verklebt ist, und dass das Dichtelement (2, 2b) mit dem Stützkörper (1, 1b) durch eine Klebeverbindung (8, 8b) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2.
Zur Abdichtung von rotierenden Wellen und zur Abdichtung von Räumen, in denen Druckunterschiede herrschen, werden Radialwellendichtringe eingesetzt. Sie bestehen im Allgemeinen aus einem metallischen Stützkörper, einem elastomeren Dichtelement und einer Schraubenzugfeder. Bei der Herstellung solcher Radialwellendichtringe wird zunächst der Stützkörper mit einem Bindemittel beschichtet. Anschließend wird der Stützkörper in eine Form eingelegt, in der die elastomere Mischung für das Dichtelement über einen Schirmanguss von der Mitte aus gleichmäßig zu allen Seiten hin eingespritzt wird. Um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Stützkörper und dem Dichtelement zu erhalten, wird der Stützkörper mit dem elastomeren Material des Dichtelementes umspritzt, so dass der Stützkörper teilweise umschlossen ist. Nach dem Anspritzen wird der Schirmanguss im Bereich einer Dichtkante abgestochen. Anschließend wird die Zugfeder montiert. Die Herstellung eines solchen Wellendichtringes ist aufwändig und benötigt eine relativ lange Zykluszeit. So muss der Stützkörper mit dem Bindemittel vorbehandelt werden, damit die Haftung des Dichtelementes gewährleistet ist. Damit dieses Bindemittel beim Anspritzen des Dichtelementes in der Form nicht wieder abgetragen wird, kann das Dichtelement nicht direkt, das heißt in Richtung des Stützkörpers angespritzt werden. Die Anspritzung erfolgt über den mittig gelegenen Schirm, der anteilig aus fast 30% des gesamten Materials besteht und im Anschluss in einem weiteren Prozess abgestochen und entsorgt werden muss. Um eine ausreichend stabile Verbindung von Stützkörper und Dichtelement zu erreichen, wird das Dichtelement mit dem dickeren Querschnitt angespritzt und umschließt den Stützkörper häufig teilweise. Infolge dieses dickeren Querschnittes ist eine hohe Zykluszeit nötig, um das Dichtelement zu vulkanisieren. Sollten beim Umspritzen des Stützkörpers Fehler entstehen, ist nicht nur das Dichtelement, sondern auch der teure metallische Stützkörper Ausschuss.
Aus der DE 601 12 821 T2 ist eine Dichtung bekannt, bei der der Stützkörper mit Presssitz an der Wandung des Aufnahmeraumes für die Dichtung anliegt. Der Stützkörper ist im Bereich seines Mantels etwa U-förmig ausgebildet, wodurch ein Aufnahmeraum gebildet wird, in den der statische Dichtteil in Form eines Dichtringes eingelegt wird. Da der Dichtring lose in der Aufnahme liegt, muss dafür gesorgt werden, dass er beim Einpressen des Stützkörpers in den Einbauraum für die Dichtung nicht aus der Aufnahme herausgeschoben wird. Dies erfordert eine aufwändige und schwierige Herstellung der Dichtung.
Bei der Dichtung nach der DE 103 53 304 A1 hat der Stützkörper einen Mantel, der zwei radial gegeneinander versetzte Mantelteile aufweist. Der statische Dichtteil liegt an der Außenseite des radial zurückgesetzten Mantelteiles an. Die Außenseite des statischen Dichtteiles und des radial nach außen versetzten Mantelteiles des Stützkörpers liegen etwa in einer gemeinsamen Zylinderfläche. Das Dichtelement ist an den Stützkörper anvulkanisiert.
Die DE 10 2006 046 414 A1 (älteres Recht) zeigt eine Dichtung, bei der der Aufnahmeraum eine ringnutförmige Vertiefung im Mantel des Stützkörpers ist, in der das statische Dichtteil angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Dichtung so auszubilden, dass sie in kürzester Zeit und mit geringen Herstellungskosten bei zumindest gleicher Qualität hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst.
Bei der Dichtung nach Anspruch 1 kann der Dichtring infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung in einfacher Weise in der Ringnut des Stützkörpers verklebt werden. Über die Klebeverbindung lässt sich das Dichtelement ebenfalls einfach und kostengünstig mit dem Stützkörper verbinden. Da das statische Dichtteil und das Dichtelement getrennte Bauteile sind, können sie hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Dichtungsaufgaben optimiert werden. Insbesondere können für die beiden Dichtteile die jeweils zweckmäßigsten Materialien eingesetzt werden.
Das Dichtelement wird nicht an den Stützkörper anvulkanisiert, sondern als Formteil separat hergestellt. Da der Anvulkanisiervorgang entfällt, kann auf ein Bindemittel, wie es hierfür benötigt würde, verzichtet werden. Für das Dichtelement ist weniger Material erforderlich, da der Schirmanguss wegen der direkt möglichen Anspritzung entfällt und da die Querschnitte des erfindungsgemäßen Dichtelementes deutlich dünner sind als bei der herkömmlichen Ausbildung. Mittels der Klebeverbindung kann das Dichtelement einfach, in kurzer Zeit und zuverlässig mit dem Stützkörper verbunden werden. Ein Ausschuss an Stützkörpern wird infolge der Klebeverbindung vermieden. Außerdem kann das Abstechen der Dichtkante des Dichtelementes vermieden werden.
Bei der Dichtung nach Anspruch 2 wird der statische Dichtteil durch das freie, über den Mantel des Stützkörpers vorstehende Ende des Halteteiles des Dichtelementes gebildet. Dadurch lässt sich die Dichtung einfach und kostengünstig fertigen. Der Halteteil des Dichtelementes wird lediglich am Boden des Stützkörpers angeklebt. Der radial über den Mantel des Stützkörpers überstehende statische Dichtteil wird beim Einpressvorgang elastisch verformt und stellt dadurch die statische Abdichtung sicher. Die Dichtung zeichnet sich ebenfalls durch eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung aus.
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 beschrieben. Es zeigt:
1 bis 4 jeweils im Schnitt einen Teil einer beispielhaft als Radialwellendichtring ausgebildeten Dichtung.
Die in den 1 bis 4 dargestellten Radialwellendichtringe dienen im Allgemeinen zur Abdichtung rotierender Wellen und von Räumen mit mehr oder weniger hohen Druckunterschieden.
Die Dichtung gemäß 1 besteht aus einem Stützkörper 1, einem Dichtelement 2 mit einem dynamischen Dichtteil 3 und einem statischen Dichtteil 4. Der Stützkörper 1 ist napfförmig aus Metall, wie herkömmlichem Stahl, Kohlenstoffstahl, galvanisiertem Stahl, Nirostahl, oder auch aus hartem Kunststoff hergestellt. Sein im wesentlichen zylindrischer Mantel 5 geht in einen zur Achse der Dichtung radial verlaufenden Boden 6 über, der eine zentrale Öffnung 7 aufweist, durch die bei montierter Dichtung eine (nicht dargestellte) Welle ragt. Das freie Ende 5' des Mantels 5 ist leicht nach innen abgebogen und bildet so eine Einführfase für die Montage der Dichtung. Etwa in halber axialer Länge weist der Mantel 5 außenseitig eine umlaufende Aufnahme bzw. Ringnut 16 auf, in der das statische Dichtteil 4 angeordnet ist. Es ist vorzugsweise als Dichtring aus „Loctite”-Material hergestellt. Vorteilhaft wird der Stützkörper 1 in einem einfachen, kostengünstigen Rollier- oder Ziehverfahren hergestellt.
Das Dichtelement 2 besteht vorzugsweise aus Gummi und ist als vom Stützkörper 1 gesondertes Teil durch Spritzen und anschließendes Vulkanisieren hergestellt. Das Dichtelement 2 weist einen radial verlaufenden ringscheibenförmigen Halteteil 9 auf, an den stumpfwinklig der dynamische Dichtteil 3 anschließt, der mit einer (an sich bekannten) Rückfördereinrichtung 11 versehen sein kann. Der dynamische Dichtteil 3 erstreckt sich in gleiche Richtung wie der Mantel 5 des Stützkörpers 1. Das Dichtelement 2 weist ferner eine Schutzlippe 12 auf, die in entgegengesetzte Richtung zum Dichtteil 3 weist und wesentlich kürzer ist als dieser. Die Schutzlippe 12 ist an sich bekannt. Sie geht über eine außen liegende Umfangsschulter 13 in den Halteteil 9 über. Mit der zylindrischen Umfangsschulter 13, die als Zentrierung für das Dichtelement 2 dient, liegt das Dichtelement 2 am Rand 15 der Öffnung 7 an. Der Halteteil 9 hat beispielsweise größere Dicke als der Stützkörperboden 6, der dynamische Dichtteil 3 und die Schutzlippe 12.
Mit dem Halteteil 9 ist das Dichtelement 2 an der Innenseite 10 des Stützkörperbodens 6 über eine Klebeverbindung 8 befestigt. Der freie Rand 17 des Halteteiles 9 hat vom Mantel 5 des Stützkörpers 1 Abstand. Die Klebeverbindung 8 hat den Vorteil, dass das Dichtelement 2 als gesondertes Bauteil kostengünstig in kurzer Zeit hergestellt werden kann. Das Dichtelement 2 muss nicht an den Stützkörper 1 anvulkanisiert werden. Es ist darum auch nicht notwendig, ein Bindemittel für den Anvulkanisiervorgang zu verwenden. Ferner kann das Dichtelement 2 mit nur geringem Materialbedarf mit geringer Querschnittsdicke hergestellt werden, da ein Umspritzen des Stützkörpers 1 nicht erforderlich ist. Dadurch können Materialkosten eingespart werden. Außerdem erfolgt das Ankleben des Dichtelementes 2 am Stützkörper 1 in einer sehr kurzen Zykluszeit von ca. etwa 10 Sekunden. Durch die vom Stützkörper 1 unabhängige Herstellung des Dichtelementes 2 wird ferner ein Ausschuss bei der Herstellung erheblich verringert, da kein Schirmanguss entsteht und die Dichtkante nicht abgestochen werden muss. Das Problem der Verschmutzung des Dichtelementes durch das Bindemittel am Stützkörper wird ebenfalls vermieden.
Das statische Dichtteil 4 muss nicht aus Gummi bestehen, sondern kann auch eine sogenannte „Loctite”-Raupe sein. Dadurch kann der Gummiverbrauch weiter verringert werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist die statische Dichtung 4a durch das Dichtelement 2a selbst gebildet, wodurch eine Nut im Mantel 5a des Stützkörpers 1a entfallen kann. Ferner ist das Dichtelement 2a über die Klebeverbindung 8a an der Außenseite 19 des Stützkörperbodens 6a verklebt. Der ringscheibenförmige Halteteil 9a des Dichtelementes 2a ist länger als der Halteteil 9 gemäß 1, so dass er radial über die Stützkörperwand 5a vorsteht. Dieser vorstehende umlaufende Rand verjüngt sich spitzwinklig nach außen und bildet die statische Dichtung 4a des Dichtelementes 2. Der überstehende umlaufende Rand 4a des Dichtelementes 2a wird beim Einbau der Dichtung elastisch verformt und so die statische Dichtung erreicht. Da der Halteteil 9a den Boden 6a des Stützkörpers 1a bedeckt, kann das Dichtelement 2a auch als Korrosionsschutz für den Stützkörper 1a verwendet werden.
Der Stützkörper 1a und das Dichtelement 2a sind wie bei der Ausführungsform nach 1 getrennt und aus Metall oder hartem Kunststoff bzw. Gummi hergestellt und durch Kleben einfach und kostengünstig miteinander verbunden. Da die statische Dichtung 4a nicht gesondert hergestellt und in einer Aufnahme bzw. Ringnut im Stützkörper 1a gehalten werden muss, wirkt sich dies ferner vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Dichtung aus. Der Boden 6a des Stützkörpers 1a liegt mit seinem inneren Rand 15a an der zylindrischen Schulter 13a zwischen dem Halteteil 9a und dem dynamischen Dichtteil 3a des Dichtelementes 2a an.
Der dynamische Dichtteil 3a und die Schutzlippe 12a des Dichtelementes 2a sind gleich ausgebildet wie die entsprechenden Teile in 1.
Bei den Dichtungen nach den 3 und 4 besteht das Dichtelement 2b aus Polyfluorcarbon, vorzugsweise Polytetrafluorethylen. Es besteht aus einer Ringscheibe, deren radial äußerer Bereich den Halteteil 9b bildet. Der radial innere Bereich wird bei der Montage der Dichtung durch die abzudichtende Welle elastisch zum dynamischen Dichtteil 3b gebogen.
Der Stützkörper 1b ist gleich ausgebildet wie der Stützkörper 1 gemäß 1. Er weist ebenfalls die umlaufende Aufnahme bzw. Ringnut 16b zur Aufnahme des statischen ringförmigen Dichtteiles 4b auf.
Die Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 unterscheiden sich lediglich dadurch voneinander, dass bei der Dichtung gemäß 3 der Halteteil 9b an der Innenseite 10b und bei der Ausführungsform nach 4 an der Außenseite 19b des Stützkörperbodens 6b verklebt ist (Klebeschicht 8b). Die Halteteile 9b erstrecken sich wie bei der Ausführungsform gemäß 1 nur über einen Teil der radialen Breite des Stützkörperbodens 6b.
Da die Dichtelemente 2b an den Stützkörper 1a angeklebt sind, können die Dichtungen ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Die Dichtungen nach den 1 bis 4 eignen sich besonders als Wellen-, aber auch als Kolbendichtungen, wie sie im Maschinen-, Apparate- und Kraftfahrzeugbau verwendet werden.

Claims

Dichtung mit einem Stützkörper (1, 1b), der einen radial verlaufenden Boden (6, 6b) und einen an ihn anschließenden Mantel (5) aufweist, mit mindestens einem Dichtelement (2, 2b), das als vom Stützkörper (1, 1b) gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper (1, 1b) verbunden ist, und mit einem statischen Dichtteil (4, 4b), das ein vom Dichtelement (2, 2b) gesondertes Teil ist, das am Mantel (5) des Stützkörpers (1, 1b) in einer Aufnahme (16, 16b) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (16, 16b) Ringnut ist, in der das statische Dichtteil (4, 4b) verklebt ist, und dass das Dichtelement (2, 2b) mit dem Stützkörper (1, 1b) durch eine Klebeverbindung (8, 8b) verbunden ist.
Dichtung mit einem Stützkörper (1a), der einen radial verlaufenden Boden (6a) und einen an ihn anschließenden Mantel (5a) aufweist, mit mindestens einem Dichtelement (2a), das als vom Stützkörper (1a) gesondertes Teil hergestellt und mit dem Stützkörper (1a) verbunden ist und das ein einstückig mit ihm ausgebildetes statisches Dichtteil (4a) aufweist, das mit einem Halteteil (9a) des Dichtelementes (2a) am Boden (6a) des Stützkörpers (1a) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (9a) mit dem statischen Dichtteil (4a) in einer Radialebene liegt und am Boden (6a) des Stützkörpers (1a) angeklebt ist, und dass das freie über den Mantel (5a) des Stützkörpers (1a) radial vorstehende Ende des Halteteiles (9a) den statischen Dichtteil (4a) bildet.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2, 2a) aus Gummi besteht.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2b) aus Polyfluorcarbon, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, besteht.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2, 2b) mit einem Halteteil (9, 9b) am Boden (6, 6b) des Stützkörpers (1, 1b) verklebt ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (9, 9b) des Dichtelementes (2, 2b) an der Innenseite (10, 10b) des Stützkörperbodens (6, 6b) befestigt ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (9a) des Dichtelementes (2a) an der Außenseite des Stützkörperbodens (6a) befestigt ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2, 2a) einen dynamischen Dichtteil (3, 3a) und eine in entgegengesetzter Richtung zum dynamischen Dichtteil verlaufende Schutzlippe (12, 12a) aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Dichtteil (3, 3a) eine Rückfördereinrichtung (11) aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (9, 9b) des Dichtelementes (2, 2b) über die gesamte radiale Erstreckung des Stützkörperbodens (6, 6b) verläuft.