SHAFT SEAL

Abstract: 1. Shaft seal with integrated wear sleeve (6), consisting of a dimensionally stable, profiled housing (5) with one circumferential surface for torsion-free mounting in a machine component and at least one sealing lip (7, 8) made of an elastic material and if approximate spring-loaded, which rests radially on an axial running surface of the annular wear sleeve (6) which can be slipped torsion-free onto a corresponding machine component and whose radial arm is held positively in the housing, and a sealing member disposed between the radial arm of the wear sleeve and the housing, characterized by the fact that the sealing member (16) is made of an incompletely vulcanized elastomeric material which only fully cures at opening temperature.

Description: Wellendichtung. Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung mit integriertem Laufring, bestehend aus einem formstabilen, profilierten Gehäuse mit einer Umfangsfläche zur drehfesten Aufnahme in einem Maschinenteil und mindestens einer, gegebenenfalls federbelasteten Dichtlippe aus elastischem Werkstoff, die radial auf einer axialen Lauffläche des auf ein korrespondierendes Maschinenteil drehfest aufziehbaren winkelförmigen Laufringes aufliegt, dessen Radialschenkel formschlüssig in dem Gehäuse gehalten ist sowie einem zwischen dem Radialschenkel des Laufringes und dem Gehäuse angeordneten Dichtkörper. Durch die DE-OS 31 20 795 ist eine Wellendichtung zwischen einem drehfesten und einem rotierenden Maschinenteil bekannt. Die Wellendichtung besteht aus zwei koaxial angeordneten formstabilen Teilen, die mittels kragenförmiger, abgewinkelter, axial verlaufender Ansätze formschlüssig ineinanderliegen. Die Dichtlippen eines am Radialschenkel des feststehenden Teiles angeformten Elastomerkörpers liegen auf der korrespondierenden Lauffläche des rotierenden Teiles auf. Axial zwischen beiden Teilen liegt ein ringförmiger Dichtkörper aus porösem Filtermaterial, z.B. aus einem offenzelligen Polyurethan, welches im eingebauten Zustand elastisch zusammendrückbar ist. Sinn und Zweck des Dichtkörpers sind darin zu sehen, das Eindringen von Fremdmedien beziehungsweise -körpern, wie z.B. Staub und Schlamm, in den abgedichteten Bereich zu verhindern. Nachteilig an der vorab beschriebenen Wellendichtung ist zu bemerken, dass der Dichtkörper zwar elastisch zusammendrückbar ist und somit eine gewisse Vorspannung ausübt, die jedoch bedingt durch die Materialwahl relativ schnell verlorengeht, da eine erhebliche Reibung zwischen dem Laufring und dem Dichtkörper bedingt durch Relativbewegung über einen grossen Flächenbereich stattfindet, die gegebenenfalls sogar zur Zerstörung des Dichtkörpers fuhren kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der vorab beschriebenen Wellendichtung, diese so zu verbessern, dass eine Beschädigung beziehungsweise Zerstörung des- Dichtkorpers wahrend des Betriebszustandes im wesentlichen ausgeschlossen ist und somit die Lebensdauer der gesamten Wellendichtung beträchtlich erhoEt wird. Ferner soll verhindert werden, dass nach dem Einpressvorgang der Wellendichtung auf die Welle beziehungsweise in ein Aulfnahmegehäuse die einander gegenüberliegenden, ulicherweise aus Metall bestehenden Schenkel des Laufringes und des Gehäuses im Betriebszustand gegeneinanderlaufen und so zu Beschädigungen der Wellendichtung führen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Dichtkörper aus einem unvollständig vernetzten Elastomer-Werkstoff besteht, der erst bei auftretender Betriebstemperatur vollständig vernetzt. Der vorzugsweise vom Schlauch abgestochene Dichtkörper, der im Neuzustand der-Wellendichtung als Axialfeder wirkt, nimmt, bedingt durch die Reitervernetzung, erst wihrend der Einlaufperiode seine endgültige Gestalt an. Durch dise Massnahme wird erreicht, dass die Anfangs-Reibverluste wesentlich geringer als beim Stand der Technik ausfallen. Vorzugsweise besteht der Dichtkörper aus Nitrilbutadien Kautschuk und weist vor seiner Montage ein etwa rechteckiges Querschnittsprofil auf. Andere Materialien - wie z.B. Chloropren-Kautschuk, Styrolbutadien-Kautschuk oder dergleichen - mit anderen Profilen - wie z.B. gerundet, mehreckig oder dergleichen - sind jedoch im Rahmen der Erfindung auch verwendbar. Die Auswahl von Werkstoff und/oder Form sollten hierbei vom jeweiligen Einsatzgebiet der Wellendichtung beziehungsweise deren Kontur ab hangig gemacht werden. Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäss weist der den Dichtkörper aufnehmende Raum zwischen Gehäuse und Laufring ein zum Laufring sich erstreckendes konisches Querschnittsprofil auf. Durch diese Massnahme wird sichergestellt, dass zum einen der Dichtkörper axial unter gering fügiger Auswölbung in dem Gehäuse fixiert werden kann und zum anderen, bedingt durch die eine konische Abstützfläche, sowohl eine Radial- als auch eine Axialkraftkomponente im Neuzustand ausüben kann. Vorzugsweise weist der mit dem Dichtkörper im unvollständig vernetzten Zustand in Beruhrung stehende Radialschenkel des Laufringes eine konvex gekrümmte Berührungsfläche auf. Damit ist der Vorteil verbunden, dass nur eine relativ kleine Fläche des Radialschenkels während der Relativdrehbewegung mit dem Dichtkörper in Berührung kommt, der Verschleiss somit auch nur auf diesem Bereich begrenzt bleibt. Die im Neuzustand zunächst vorhandene Axialkraftkomponente wird während der Einlaufperiode, d.h. während der Weitervernetzung des Dichtkörpers, aufgehoben, wobei sich der Einbausituation angepasste Labyrinthspalte einstellen, die die Toleranzen und die vorgegebene Einbaulage ausgleichen. Um nun eine Beschädigung der Wellendichtung bei der Montage zu vermeiden und gleichzeitig eine Wellendichtung zu schaffen, die universell von beiden Stirnflächen aus mit den korrespondierenden Maschinenteilen verbunden werden kann, wird ferner vorgeschlagen, dass im Bereich der einander etwa axial gegenüberliegenden Radialschenkel beziehungsweise Schenkelbereiche des Laufringes und des Gehäuses Anschlagflächen gebildet sind. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Anfangs-Reibverluste wesentlich geringer als beim Stand der Technik ausfallen. Durch die Anschlagflächen wird ferner gewährleistet, dass beim Einpressvorgang klare Bezugflächen vorhanden sind, durch die Beschädigungen vermieden werden. Prinzipiell wäre es natürlich ausreichend, die Anschlagflächen einfach nach der Montage der Wellendichtung umzubördeln, hier konnte jedoch die Gefahr bestehen, dass diese im Betriebszustand noch gegeneinanderlaufen und so Störungen durch Tempera turerhöhung verursachen. Eine bevorzugte Variante des Axialanschlages ist darin zu sehen, die Anschlagflächen aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff, wie z.B. Delrin oder dergleichen zu bilden, um so der unzulässigen Temperaturerhöhung innerhalb der Wellendichtung entgegenzutreten. Verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung innerhalb der Wellendichtung bieten sich an; Zum einen besteht die Möglichkeit, die jeweilige Anschlagfläche scheibenförmig auszubilden und lose axial zwischen die jeweiligen Radialschenkel einzulegen. Eine andere Möglichkeit ist darin zu sehen, die Anschlagfläche fest, z.B. durch Verkleben oder dergleichen mit dem beziehungsweise den jeweiligen Radialschenkeln des Gehäuses und/oder des Laufringes zu verbinden. Eine weitere Möglichkeit ist in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall darin zu sehen, den Elastomerwerkstoff der Dichtlippe zumindest bis in den zwischen den Anschlagflächen gebildeten Bereich des die Dichtlippe tragenden Gehäuses hinein zu verlängern. Durch diese Massnahme wird zunächst eine deformierbare Anschlagfläche gebildet, die im Betriebszustand bei geringstmöglicher Reibung zwischen den Schenkeln des Laufringes und des Gehäuses zu geringster Temperaturerhöhung innerhalb der Wellendichtung führt. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 Dichtungseinheit im Einbauzustand, d.h. mit vollständig vernetztem Dichtkörper Figur 2 Dichtungseinheit mit nur teilweise ver netztem Dichtkörper in der Einbaulage Figuren 3-5 Dichtungseinheit mit nur teilweise vernetztem Dichtkörper in der Einbaulage mit unterschiedlich angeordneten Anschlagflächen. Figur 1. zeigt die erfindungsgemässe Wellendichtung 1 im eingebauten Zustand. Die Wellendichtung 1 ist hier als Abdichtung eines unter starker Schmutzeinwirkung stehenden Lagers-2 für das Rad 3 eines nicht weiter dargestellten-Schleppers eingesetzt. Die Wellendichtung 1 besteht aus einem mit dem Lagergehäuse 4 drehfest verbundenen, ein etwa U-förmiges Querschnittsprofil aufweisenden Gehäuses 5, einem winkelförmigen Laufring 6, der formschlüssig in dem Gehäuse 5 gehalten ist, einem Dichtelement mit zwei Dichtlippen 7,8, von denen die eine 7 federbelastet 9 ist. Die federbelastete Dichtlippe 7 weist in Richtung des abzudichtenden Mediums, d.h. in Richtung des Lagers 2, während die nicht federbelastete Dichtlippe 8 als reine Schmutzabdichtung dient. Der dem Laufring 6 zugewandte axial verlaufende Schenkel 10 des Gehäuses 5 ist in Richtung des Laufringes konisch sich verjüngend ausgebildet. Der Radialschenkel 11 des winkelförmigen Laufringes 6 ist etwa in der Ebere des konischen Gehäuseschenkels 10 zunächst axial auf diesen zu abgebogen 12, dann jedoch wieder auf den mit dem Lagergehäuse 4 zusammenwirkenden Axialschenkel 13 des Gehäuses 5 radial abgebogen. Die formschlüssige Verbindung zwischen Laufring 6 und Gehäuse 5 wird dadurch hergestellt, dass aus dem Axialschenkel 13 des Gehäuses 5 federnde Zungen 14 herausgebogen sind, die in Form eines Schnappverschlusses im zusammengebauten Zustand axial hinter den Radialschenkel 11 greifen. Die Wellendichtung 1 ist, wie vorab schon angesprochen, im eingebauten Zustand dargestellt. In dem zwischen den Schenkeln 10,13 des Gehäuses 5 und dem Radialschenkel 11 begrenzten Raum 15 ist ein aus Nitrilbutadien-Kautschuk bestehender Dichtkörper 16 angeordnet, der im vorvernetzten Zustand in den Raum 15 eingebracht worden ist. Durch Temperatureinwirkung während der Einlaufperiode wurde der Dichtkörper 16 vollständig vernetzt und nahm sowohl dadurch, als auch durch die Relativdrehbewegung zwischen dem Dichtkörper 16 und dem Radialschenkel 11 seine endgültige Gestalt an. Durch den im Neuzustand als Axialfeder wirkenden vorvernetzten Dichtkörper 16 reduzieren sich u.a. die Anfangs Reibverluste und es bildet sich ein der Einbausituation angepasster (vergrössert dargestellter) Labyrinthspalt 17 zwischen Dichtkörper 16 und Radialschenkel 11, wobei Toleranzen und die vorgegebene Einbaulage ausgeglichen werden. In Figur 2 ist die in Figur 1 abgebildete Wellendichtung 1 in vergrösserter und leicht abgewandelter Form dargestellt, und zwar in der Einbaulage. Der Radialschenkell des Laufringes 6 ist ähnlich, wie vorab beschrieben, zunächst etwa axial in Richtung auf das Gehäuse 5 abgebogen 12, dann aber, ein konvex gekrümmte8 Querschnittsprofil 18 bildend, unter einem Winkel in Richtung des profilierten Axialschenkels 13 des Gehäuses 5 abgebogen. Gleichzeitig ist der Axialschenkel 13 im Bereich seines freien Endes 19 radial in Richtung auf den Laufring 6 abgebogen. Durch diese Massnahme wird der Laufring 6 für Transport und Montage formschlüssig in dem Gehäuse 5 gehalten. Der nur teilweise vernetzte Dichtkörper 16 ist in dem durch die Schenkel 10,11 und 13 begrenzten Raum 15 angeordnet, dergestalt, dass er unter axialer Vorspannung ausschliesslich an dem konvex gekrümmten Teil 18 des Radialschenkels 11 anliegt. Auch hier wird sich analog zur in Figur 1 dargestellten Einbausituation ein Labyrinthspalt einstellen, nachdem der Dichtkörper 16 vollständig vernetzt seine endgültige Form angenommen hat. In den Figuren 3 - 5 ist eine Wellendichtung analog zu Figur 2 dargestellt. Diese ist jedoch zur Vermeidung von Beschädigungen wairend des Einpressvorganges sowie von Folgeschäden im Betriebszustand durch unzulässige Tempe raturerhbung mit Anschlagflächen versehen. Figur 3 zeigt, dass der Radialschenkel 13 im Bereich seines freien Endes 19 mit einer radialen Abbiegung 20 versehen ist. Diese wird durch Umbördeln erzeugt, nachdem die Teile der Wellendichtung 1 axial ineinandergesteckt worden sind. Am, dieser Abbiegung axial gegenüberliegen- den, Schenkelteil 21 des Radialschenkels 11 des Laufringes 6 ist eine Anschlagfläche 22 aus einem selbstschmierenden Lagerwerkstoff, wie z.B. Delrin, angeformt. Diese verhindert zum einen Beschädigungen an den Metallteilen beim Einpressen und vermindert zum anderen, bedingt durch gute Gleiteigenschaft, unzulässige Tempera turerhöhung innerhalb der Wellendichtung 1 im Betriebs zu- stand. Figur 4 zeigt, dass der Elastomerwerkstoff der Dichtlippen 7,8 radial nach aussen bis in den Bereich der Anschlagflächen 23,24 hinein verlängert ist 25. Diese werden gebildet durch den etwa radial verlaufenden Teil 18 des Radialschenkels 11 des Laufringes sowie durch einen vom etwa axial verlaufenden Schenkel 10 radial abgebogenen Bereich 27. Figur 5 ist zu entnehmen, dass axial zwischen den beiden Anschlagflächen 23,24 ein separater, scheibenförmiger Körper 26 vorgesehen ist, der vorzugsweise ebenfalls aus einem selbstschmierenden Lagerwerkstoff gebildet ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Wellendichtung mit integriertem Laufring, bestehend aus einem formstabilen, profilierten Gehäuse mit einer Umfangsfläche zur drehfesten Aufnahme in einem Maschinenteil und mindstens einer, gegebenenfalls federbelasteten Dichtlippe aus elastischem Werk stoff, die radial auf einer axialen Lauffläche des auf ein korrespondierendes Maschinenteil drehfest aufziehbaren winkelförmigen Laufringes aufliegt, dessen Radialschenkel formschlüssig in dem Gehäuse gehalten ist sowie einem zwischen dem Radialschenkel des Laufringes und dem Gehäuse angeordneten Dicht körper, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (16) aus einem unvollständig vernetzten Elastomer Werkstoff besteht, der erst bei auftretender Be triebs temperatur vollständig vernetzt. 2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Dichtkörper (16) aus Nitrilbutadien Kautschuk besteht. 3. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (16) vor dessen Montage ein etwa rechteckiges Querschnittsprofil aufweist. 4. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, dass der den Dichtköreer (16) aufneh mende Raum (15) zwischen Gehäuse (5) und Laufring (6) ein zum Laufring (6) sich erstreckendes ko nisches Querschnittsprofil aufweist. 5. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Dichtkörper (16) im unvollständig vernetzten Zustand in Berührung ste hende Radialschenkel (11) des Laufringes (6) eine konvex gekrümmte Berührungsfläche (18) aufweist. 6. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekenn zeichnet durch einen im vollständig vernetzten Zu stand des Dichtkörpers (16) sich einstellenden, der Kontur der Fläche des Radialschenkels (11) im wesentlichen folgenden axialen Labyrinthspalt (17) zwischen Dichtkörper (16) und Radialschenkel (11). 7. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der einander etwa axial gegenüberliegenden Schenkel (20,21,10,18) des Laufringes (6) und des Gehäuses (5) Anschlagsflächen (22,23,24) gebildet sind. 8. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (22,25-,26) aus einem elastomeren oder thermoplastischen Material gebildet sind. 9. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (22,25) aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff ge bildet sind. 10. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (26) durch lose zwischen den Radialschenkeln beziehungsweise Schenkelbereichen (27,18) des Gehäuses (5) und des Laufringes (6) eingelegte scheibenförmige Elemente (26) gebildet sind. 11. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (22,25) mit den korrespondierenden Radialschenkeln beziehungs weise Schenkelbereichen (21,27) des Gehäuses (5) und/oder des Laufringes (6) fest verbunden sind. 12. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial der Dicht lippen (7,8) zumindest bis in den die Anschlag flächen (23,24) bildenden Bereich des die Dicht lippen (7,8) tragenden Gehäuses (5) verlängert ist.

Inventors: DEURING, HANS, ECKER, RAINER, DIPL.-ING., ENGELBERTH, WOLFGANG, DIPL.-ING., FRITZ, ERWIN, IWEN, ECKHARD, OTTO, VOLKMAR, DIPL.-ING.
Applicants: GOETZE AG
Application year: 1983
Main classification: F16J15
IPC codes: F16J15