-
Manschette für Dichtungen, vorzugsweise für
-
Radialwellendichtringe Die Erfindung betrifft eine Manschette für
Dichtungen, vorzugsweise für Radialwellendichtringe, nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
-
Bei dieser bekannten Maschette wird der Dichtteil durch eine Dichtlippe
gebildet, die mit einer Dichtfläche auf dem abzudichtenden Bauteil, beispielsweise
einer Welle, aufliegt. Der durch die Dichtfläche bestimmte Durchmesser der Dichtlippe
ist im nicht eingebauten Zustand kleiner als der Außendurchmesser des abzudichtenden
Bauteles, so daß die Dichtlippe beim Aufziehen auf den Bauteil elastisch verformt
wird. Infolge der elastischen Verformung entsteht eine radiale Reaktionskraft, mit
der die Dichtlippe auf dem abzudichtenden Bauteil aufliegt. Diese Reaktionskraft
(Rückstellkraft) bestimmt die Dichtheit der Manschette und damit des Radialwellendichtringes
und dessen Gebrauchsdauer.
-
Um einerseits eine optimale Dichtheit zu gewährleisten und andererseits
eine lange Gebrauchsdauer zu erhalten, muß diese radiale Reaktionskraft auf den
jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß sich
mit der Dichtlippe die radiale Reaktionskraft nur schwierig einstellen läßt. Es
kommt daher immer wieder vor, daß die mit solchen Manschetten ausgestatteten Radialwellendichtringe
frühzeitig verschleißen oder nicht ausreichend abdichten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Manschette
so auszubilden, daß unter Berücksichtigung einer einfachen Herstellung und konstruktiv
einfachen Ausbildung die von der radialen Reaktionskraft hervorgerufene Dichtflächenpressungsverteilung
des elastisch verformten Dichtteiles an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden
kann.
-
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Manschette erfindungsgemäß
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Bei der erfindungsgemäßen Manschette wird der Dichtteil durch wenigstens
zwei elastisch verformbare Dichtabschnitte gebildet, die aneinanderliegen und im
Einbauzustand auf dem abzudichtenden Bauteil, wie einer Welle, aufliegen. Die Dichtabschnitte
verlaufen hierbei bogenförmig gekrümmt und liegen unter elastischer Vorspannung
auf dem Bauteil auf.
-
Die Einstellung der Dichtpressung läßt sich dadurch sehr einfach vornehmen,
daß diese Dichtabschnitte unterschiedlich lang und/oder unterschiedlich dick ausgebildet
werden. Auf diese Weise kann jede gewünschte Dichtflächenpressungsverteilung erhalten
werden. Die radiale Reaktionskraft läßt sich somit genau an die geforderte Dichtheit
und die geforderte Gebrauchsdauer anpassen, so daß die erfindungsgemäßen Manschetten
für die unterschiedlichsten Einsatzfälle optimal hergestellt und ausgebildet werden
können.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 im Axialschnitt
eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Manschette in einem Radialwellendichtring vor
dem Einbau, Fig. 2 den Radialwellendichtring gemäß Fig. 1 in eingebautem Zustand,
in dem die Manschette mit ihren elastisch verformten Dichtabschnitten auf einer
Welle aufliegt, Fig. 3 im Axialschnitt eine Hälfte einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Manschette vor und nach dem Einbau, Fig. 4 im Axialschnitt
eine Hälfte einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Manschette vor
und nach dem Einbau, Fig. 5 bis 13 jeweils im Axialschnitt eine Hälfte von weiteren
Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Manschetten, Fig. 14 eine Draufsicht auf
einen Teil der Manschette gemäß Fig. 13, Fig. 15 in Draufsicht einen Teil einer
weiteren Ausführungsform einer Manschette, deren grundsätzlicher Aufbau in Fig.
13 dargestellt ist, Fig. 16 und 17 verschiedene Ausbildungen von Zungen der Manschette
gemäß Fig. 13.
-
Die Manschette ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einen Radialwellendichtring
eingebaut. Er hat ein napfförmiges Gehäuse 21, dessen senkrecht zur Mittellinie
8 des Radialwellendichtringes liegender Boden 23 eine Durchlaßöffnung 24 für eine
Welle 6 aufweist. Auf dem Boden 23 liegt eine beispielsweise durch eine Gummischeibe
gebildete innere Abdichtung 25. Im Gehäuse 21 ist eine Haltekappe 26 untergebracht,
die mit einem Zylindermantel 27 an der Innenwandung des Gehäuses fest anliegt. Die
Haltekappe 26 ist mit einem senkrecht zur Mittellinie 8 des Radialwellendichtringes
liegenden Boden 28 versehen, der ebenfalls eine Durchlaßöffnung 29 für die Welle
6 aufweist. Die Durchlaßöffnung 29 hat größere lichte Weite als die Durchlaßöffnung
24 des Gehäuses 21.
-
Die Manschette ist mit einem ringförmigen Tragkörper 1 zwischen dem
Haltekappenboden 28 und der inneren Abdichtung 25 eingeklemmt. Die Manschette hat
ferner einen lamellenartigen Dichtteil 2, der aus gleich langen Dichtabschnitten
3 besteht. Sie sind einteilig mit dem Tragkörper 1 ausgebildet und werden vorteilhafterweise
durch Schlitzen des Tragkörpers von dessen radial innerem Rand 4 aus hergestellt.
Die Dichtabschnitte 3 sind gleich dick, und ihre freien Enden 5 liegen, im Axialschnitt
gesehen, auf gleicher Höhe. Sämtliche Dichtabschnitte 3 erstrecken sich von einer
Wurzel 30 des Tragkörpers 1 aus radial nach innen.
-
Wenn der Radialwellendichtring auf die Welle 6 aufgeschoben wird,
dann wird der Dichtteil 2 infolge der Uberdeckung 7 elastisch gebogen. Infolge der
elastischen Verformung des Dichtteiles 2 quer zur Mittellinie 8 der Manschette bzw.
-
der Welle 6 tritt eine radiale Reaktionskraft auf, die die Dichtpressung
des Dichtteiles 2 auf der Welle 6 bestimmt.
-
Da die freien Enden 5 der Dichtabschnitte 3 auf einem Zylindermantel
liegen, dessen Mittellinie durch die Mittellinie 8 der Manschette gebildet wird,
liegen die freien
Enden in Einbaulage des Radialwellendichtringes
nicht mehr senkrecht übereinander, sondern auf einem Kegelmantel. Wie Fig. 2 zeigt,
wird dadurch zwischen dem Mantel 9 der Welle 6 und den freien Enden 5 der Dichtabschnitte
3 ein Spalt mit dem Winkel gebildet, der sich entgegen Aufschieberichtung 10 des
Radialwellendichtringes konisch erweitert.
-
Hierbei ergibt sich die eingezeichnete Dichtflächenpressungsverteilungskurve
11, aus der ersichtlich ist, daß sich die größte Dichtpressung in dem Bereich ergibt,
in dem sämtliche elastisch verformten Dichtabschnitte 3 übereinanderliegen. In Auf
schieberichtung 10 nimmt diese Dichtpressung ab, da der Verformungsgrad der Dichtabschnitte
3 in dieser Richtung ebenfalls abnimmt. Da die Durchlaßöffnung 29 der Haltekappe
26 größer ist als die Durchlaßöffnung 24 des Gehäuses 21, läßt sich der Dichtteil
2 der Manschette ohne Schwierigkeiten verschieben.
-
Während beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 eine asymmetrische
Dichtflächenpressungsverteilung erreicht wird, läßt sich mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 eine symmetrische Dichtflächenpressungsverteilung einstellen. Der Tragkörper
1.1 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und an seinem radial inneren Rand geschlitzt,
so daß die lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.1 gebildet werden. Sie erstrecken
sich ebenfalls von der auf einem Zylindermantel liegenden Wurzel 30.1 des Tragkörpers
1.1 aus radial nach innen, sind aber derart unterschiedlich lang, daß ihre freien
Enden 5.1 auf dem Mantel eines gedachten Kegels liegen. Dieser gedachte Kegel öffnet
sich entgegen Aufschieberichtung 10. Der Kegelwinkel 9t kann so gewählt sein, daß
in der Einbaulage die freien Enden 5.1 der Dichtabschnitte 3.1 in einer Ebene senkrecht
zur Mittellinie 8 der Manschette bzw. der Welle 6 liegen. Dann
ergibt
sich eine symmetrische Dichtflächenpressungsverteilung, wie die Verteilungskurve
11.1 zeigt.
-
Der Offnungswinkel oL> kann aber auch so gewählt sein, daß die
freien Enden 5.2 der Dichtabschnitte 3.2 auf dem Mantel eines in Aufschieberichtung
10 sich öffnenden gedachten Kegels liegen. In diesem Falle wird wiederum eine asymmetrische
Dichtflächenpressungsverteilung erreicht, wie durch die Dichtflächenpressungsverteilungskurve
11.2 angegeben ist. Der Dichtteil 2.2 läuft bei diesem Ausführungsbeispiel, im Axialschnitt
gesehen, derart keilförmig aus, daß die Keilspitze auf dem Mantel 9 der Welle 6
liegt.
-
Dadurch ist die Dichtpressung im Bereich dieser Spitze sehr gering
und nimmt von ihr aus zu. Die größte Dichtpressung liegt dann mit Abstand von diesem
spitzen Ende des Dichtteiles 2.2.
-
Die Radialwellendichtringe gemäß den Fig. 1 bis 3 können zur Abdichtung
von rotierenden Wellen, aber auch zur Abdichtung von oszillierenden Stangen verwendet
werden.
-
Auf der Laufseite 12 bzw. 12.1 bzw. 12.2 können Rückfördereinrichtungen,
wie Drallnuten oder Rückfördergewinde,vorgesehen sein, die nur in einer Richtung
oder einander kreuzend angeordnet sein können. Mit solchen Rückfördereinrichtungen
wird ein Rückfördereffekt für das durchgetretene, abzudichtende Medium erreicht.
-
Der Dichtteil 2.3 gemäß Fig. 4 weist ebenfalls ungleich lange lamellenförmige
Dichtabschnitte 3.3 auf. Sie erstrecken sich von der auf einem Zylindermantel liegenden
Wurzel 30.3 des Tragkörpers 1.3 aus radial nach innen. Die freien Enden 5.3 der
Dichtabschnitte 3.3 liegen auf dem Mantel eines gedachten Kegels, der sich in Aufschieberichtung
10
öffnet. In der Einbaustellung liegen dann die Dichtabschnitte 3.3 mit ihren freien
Enden 5.3 auf dem Mantel 9 der Welle 6 an. Es ergibt sich dadurch eine besenförmige
Ausbildung und Anordnung der Dichtabschnitte 3.3, im Axialschnitt gesehen.
-
Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 5 bis 8 entsprechen prinzipiell
der Ausführungsform gemäß Fig. 3. Die lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.4 (Fig.
5) des Dichtteiles 2.4 sind ebenfalls unterschiedlich lang. Ihre Länge nimmt jedoch
in Aufschieberichtung 10 stufenweise zu. Die Abstufung kann gleichmäßig oder ungleichmäßig
erfolgen. Je nach dem Grad der Abstufung und/oder der Gleichmäßigkeit läßt sich
die Dichtflächenpressungsverteilung in einfacher Weise variieren und an den jeweiligen
Einsatzfall anpassen.
-
Die freien Enden 5.5 der lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.5 des
Dichtteiles 2.5 liegen, im Axialschnitt gesehen1 auf einer konkav gekrümmten Linie
13 (Fig. 6). Die Länge der Dichtabschnitte 3.5 nimmt in Auf schieberichtung 10 zu.
Die Dichtabschnitte 3.5 erstrecken sich von der auf einem Zylindermantel liegenden
Wurzel 30.5 des Tragkörpers 1.5 aus radial nach innen.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind die freien Enden 5.6 der
lamellenförmigen Dichtabschnitte 3.6 des Dichtteiles 2.6, im Axialschnitt gesehen,
auf einer konvex gekrümmten Linie 13.6 angeordnet. Die Länge der Dichtabschnitte
3.6 nimmt auch hier in Aufschieberichtung 10 zu.
-
Je nach dem Krümmungsverlauf der Linien 13 und 13.6 kann die Dichtflächenpressungsverteilung
sehr genau eingestellt werden. Dabei läßt sich dieser Krümmungsverlauf sehr einfach
herstellen,
so daß diese Ausführungsformen kostengünstig in der Herstellung sind.
-
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen nach den Fig.
-
1 bis 7 haben die lamellenförmigen Dichtabschnitte jeweils gleiche
Dicke, so daß das Elastizitätsverhalten der einzelnen Dichtabschnitte gleich ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 haben die lamellenförmigen Dichtabschnitte
3.7 des Dichtteiles 2.7 unterschiedliche Dicke. Die unterschiedlich dicken Dichtabschnitte
3.7 zeigen ein unterschiedliches elastisches Verhalten, so daß die durch die elastische
Verformung erzielbare radiale Reaktionskraft bzw. Dichtpressung durch Variieren
der Dicke der Dichtabschnitte eingestellt werden kann.
-
Bei sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsformen liegt der Übergang
der Dichtabschnitte in den Tragkörper, die sogenannte Wurzel, auf einem ZYlindermantel.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 9 und 10 liegt die Wurzel der Dichtabschnitte
jedoch in unterschiedlicher Höhe. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 liegen die
freien Enden 5.8 der Dichtabschnitte 3.8 auf dem Mantel eines Zylinders, dessen
Mittellinie durch die Mittellinie 8 der Manschette gebildet wird. Die Wurzel 30.8
der Dichtabschnitte 3.8, also ihr Übergang in den nicht lamellierten Teil des Tragkörpers
1.8, liegt auf dem Mantel eines gedachten Kegels, der sich in Aufschieberichtung
10 öffnet. Dadurch haben die Dichtabschnitte 3.8 des Dichtteiles 2.8 ebenfalls unterschiedliche
Länge, die in Aufschieberichtung 10 zunimmt.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 liegt die Wurzel 30.9 der lamellenförmigen
Dichtabschnitte 3.9 des Dichtteiles 2.9 auf dem Mantel eines gedachten Kegels, der
sich entgegen Aufschieberichtung 10 öffnet. Die freien Enden 5.9
der
Dichtabschnitte 3.9 liegen auf dem Mantel eines Zylinders, dessen Mittellinie durch
die Mittellinie 8 der Manschette gebildet wird.
-
In der Einbaulage ergibt sich bei der Ausführungsform nach Fig. 9
eine ähnliche Dichtflächenpressungsverteilung, wie sie in Fig. 3 durch die Dichtflächenpressungsverteilungskurve
11.1 und 11.2 dargestellt ist.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ergibt sich in der Einbaulage
eine besenförmige Anordnung der Dichtabschnitte 3.9, ähnlich dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 4.
-
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 11 bis 17 ist die gesamte
Manschette aus einzelnen Ringabschnitten lamellenförmig geschichtet. Die einzelnen
Ringabschnitte sind zusammen-vulkanisiert. Sie können hierbei entweder über ihre
gesamte radiale Länge oder nur auf einem Teil dieser radialen Länge miteinander
verbunden werden. Die Schichtung der Manschette aus einzelnen Ringabschnitten hat
den Vorteil, daß die Dichtabschnitte nicht nachträglich durch einen Trennvorgang
hergestellt werden müssen. Die radiale Länge der Dichtabschnitte kann dann beim
Vulkanisiervorgang eingestellt werden.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird die Manschette aus einzelnen
Ringabschnitten 15 lamellenförmig geschichtet.
-
Sie sind gleich dick und in Radialrichtung gleich breit. In dem Bereich,
in dem die Ringabschnitte 15 nicht miteinander verbunden sind, werden die lamellenförmigen
Dichtabschnitte 3.10 gebildet, die also Teil der Ringabschnitte 15 sind.
-
Die freien Enden 5.10 der Dichtabschnitte liegen auf dem Mantel eines
gedachten Zylinders, dessen Mittellinie die Mittellinie 8 der Manschette bildet.
Infolge der Vulkanisation
im radial äußeren Bereich erhält die
Manschette im Bereich des Tragkörpers 1.10 eine höhere Steifigkeit als am radial
inneren Rand, der durch den Dichtteil 2.10 mit den Dichtabschnitten 3.10 gebildet
wird. Mit der Ausführungsform nach Fig. 11 ergibt sich eine Dichtflächenpressungsverteilung,wie
sie in Fig. 2 durch die Verteilungskurve 11 dargestellt ist.
-
Selbstverständlich können die Ringabschnitte 15 auch unterschiedlich
breit sein, so daß die freien Enden der Dichtabschnitte entsprechend den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen angeordnet und ausgebildet sein können.
-
Da die Manschetten bei den Ausführungsformen nach den Fig.
-
11 bis 17 aus einzelnen Ringabschnitten zusammengesetzt werden, kann
die Manschette aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 12 besteht die Manschette aus Ringabschnitten 15.11, die aus unterschiedlichen
Werkstoffen bestehen. Im Ausführungsbeispiel sind die unterschiedlichen Ringabschnitte
abwechselnd angeordnet. Auch durch diese unterschiedliche Materialauswahl können
unterschiedliche Steifigkeiten bzw. Elastizitäten eingestellt werden, um die gewünschte
Dichtflächenpressungsverteilung zu erhalten.
-
Als Material für die Ringabschnitte kommen Kunststoffe, Metalle, gewebte
Textilien aus Natur- oder Kunstfasern in Frage. Die Kunststoffe, Metalle oder Textilien
können in Kombination in einer Manschette vorgesehen sein. Selbstverständlich können
aber innerhalb einer Manschette auch unterschiedliche Kunststoffe oder unterschiedliche
Metalle oder unterschiedliche Textilien für die Ringabschnitte verwendet werden.
-
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 13 bis 17 sind in der Manschette
Ringabschnitte 15.12 aus Metall vorgesehen, während die anderen Ringabschnitte 15.121
aus Kunststoff, aus Textil oder einem anderen Material bestehen können.
-
Der in Aufschieberichtung 10 vorderste Ringabschnitt 15.12 besteht
aus Metall. Damit eine Federwirkung erzielt werden kann, weist er radial verlaufende
Schlitze 16 auf (Fig. 14), die sich vom radial inneren Rand 4.12 der Manschette
aus radial erstrecken. Dadurch werden zwischen den Schlitzen 16 Zungen 17 gebildet,
die sich vom radial inneren Rand 4.12 aus verbreitern. Die nicht aus Metall bestehenden
Ringabschnitte 15.121 können ebenfalls geschlitzt sein, müssen aber solche Schlitze
jedoch nicht unbedingt aufweisen, da sie in der Regel ausreichend elastisch verformbar
sind.
-
Um die Verformbarkeit der metallischen Ringabschnitte zu erleichtern,
sind die Zungen 17.13 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15, in Axialrichtung gesehen,
durch dreieckförmige Ausnehmungen 18 voneinander getrennt. Dadurch können in Umfangsrichtung
benachbarte Zungen 17.13 einander nicht berühren, wenn sie beim Aufschieben auf
den abzudichtenden Bauteil elastisch verformt werden.
-
Wie die Fig. 16 und 17 zeigen, können die Zungen der metallischen
Ringabschnitte unterschiedlich gestaltet sein.
-
So können die Zungen 17.14 (Fig. 16) gekrümmt verlaufende Seitenrnder
19 und 20 aufweisen, die derart stetig gekrümmt sind, daß sich die Zungen 17.14
in Richtung auf den radial inneren Rand 4.14 der Manschette in der Breite verjüngen.
-
Die Seitenränder 19.15 und 20.15 der Zungen 17.15 können auch konkav
gekrümmt sein (Fig. 17). Auch dadurch wird eine Verjüngung der Zungen 17.15 in Richtung
auf den radial
inneren Rand 4.15 der Manschette erreicht.
-
Die Zungen der metallischen Ringabschnitte können auch noch andere
zweckmäßige und für den jeweiligen Dichtfall geeignete Umrißformen haben.
-
Die Verwendung von metallischen Ringabschnitten hat den Vorteil, daß
durch elastische Verformung der Dichtteile der Manschetten eine konstante Dichtpressung
gewährleistet werden kann.
-
Die Manschetten gemäß den beschriebenen Ausführungsformen können aus
Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, bestehen. Insbesondere Polytetrafluoräthylen
hat den Vorteil einer hohen Beständigkeit gegen abzudichtende Medien und einer geringen
Reibung und damit einer hohen Gebrauchsdauer.
-
Infolge der lamellenförmigen Ausbildung hat der Dichtteil bei sämtlichen
Ausführungsformen eine hohe Flexibilität und Elastizität. Die Manschette läßt sich
dadurch einfach auf den abzudichtenden Bauteil aufziehen. Auch die Uberdeckung 7
kann wegen der Elastizität klein gehalten werden, wodurch die Gebrauchsdauer der
Manschette erhöht wird. Außerdem ist dadurch die Belastung des abzudichtenden Bauteiles
gering, und die Reibverluste werden klein gehalten.
-
Die Elastizität des Dichtteiles läßt sich durch die unterschiedliche
Länge der Dichtabschnitte einfach einstellen.
-
Je kürzer die Dichtabschnitte sind, desto stärker ist der Anpreßdruck
in der Einbaulage. In Verbindung mit den unterschiedlichen Materialien und Dicken
kann somit die Dichtflachenpressungsverteilung optimal eingestellt werden.