ROTARY SHAFT SEAL

Abstract: 1. A rotary shaft seal with an annular or sleeve-shaped carrier housing (10) and at least two PTFE sleeves (20, 22) shaped as annular discs and each comprising a holding part and a sealing lip part (20a, 22a and 20b, 22b respectively), the sleeves (20, 22) having adjacent holding parts (20a, 22a) secured to the carrier housing (10), the sealing lip part (20b) of a first of the two sleeves having a first side facing the medium to be sealed off and a second side convex in the inserted state and having at least one radial inner sealing lip edge (20c) and a circumferential notch (34) around the axis of the seal, characterized in that the holding parts (20a, 22a) of the two sleeves (20, 22) are integral with one another, and, in order to increase the flexibility of the sealing lip part (20b) of the first sleeve (20), between the inner sealing lip edge (20c) and the holding part (20a) the said sealing lip part (20b) comprises a continuous annular circumferential area of weakening (32) passing around the axis of the seal, the wall thickness of the sealing lip part (20b) being less than the average wall thickness thereof in the areas of the sealing lip part lying radially further inwards.

Description: Radialwellendichtring Die Erfindung betrifft einen Radialwellendichtring mit einem ring- oder hülsenförmigen Trägergehäuse und mindestens zwei kreisringscheibenförmigen, jeweils einen Halte- und einen Dichtlippenteil aufweisenden PTFE Manschetten, deren einander benachbarte Halteteile am Trägergehäuse befestigt sind, wobei der Dichtlippenteil einer ersten der beiden Manschetten eine erste, dem abzudichtenden Medium zuzukehrende sowie eine zweite, im eingebauten Zustand konvexe Seite mit mindestens einer radial inneren Dichtlippenkante und einer um die Dichtringachse umlaufenden Kerbe aufweist. PTFE hat sich als ausserordentlich geeignetes Material für die Herstellung der Manschetten von Radialwellendichtringen erwiesen, u.a. wegen seiner Verschleissfestigkeit und seinem guten Abdlchtvermögen bei hohen Temperaturen, hohen Drehzahlen und gegenüber aggressiven Medien. Der Innendurchmesser der Manschette wird so bemessen, dass der Dichtlippenteil in eingebautem Zustand, d.h. wenn er die abzudichtende Welle umgibt, einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Dichtlippenteil in Richtung auf das abzudichtende Medium zeigt. Der verhältnismässig steife Werkstoff PTFE bringt jedoch bei derartigen Radialwellendichtringen den Nachteil mit sich, dass infolge der verhältnismässig hohen radialen Anpresskräfte zwischen Dichtlippenteil und Welle an letzterer ein verhältnismässig hohes Reibmoment entsteht, d.h. ein auf die Welle wirkendes Bremsmoment. Diesen Nachteil weisen auch bekannte Radialwellendichtringe der eingangs erwähnten Art auf (DE-OS 32 33 573), deren erste Manschette gegen sich auf deren konkaver Seite befindliches ö1 abdichtet und deren zweite, von der ersten wegweisende Manschette mit ihrem Dichtlippenteil eine Schutzlippe bildet, um Beschädigungen des Dichtlippenteils der ersten Manschette durch Schmutz und dergleichen zu verhindern. Bei der auf der konvexen Seite der ersten Manschette liegenden Kerbe handelt es sich um eine gewindegangartige, um die Dichtringachse umlaufende Rückfördernut, welche dem Zweck dient, unter der inneren Dichtlippenkante hindurchgetretenes öl auf die konkave Seite der Manschette zurückzufördern. Das Trägergehäuse dieser bekannten Radialwellendichtringe besitzt einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit einem Innenflansch, gegen dessen Innenseite eine elastomere, kreisringförmige Dichtscheibe anliegt, und die Halteteile der beiden -Man-sc-hetten---sin-d-zwischen--di-eser Dichtscheibe und einem im Querschnitt ebenfalls L-förmigen Klemmring eingespannt, welcher in das Trägergehäuse eingepresst und durch Umbördeln des ihm benachbarten Trägergehäuserands gesichert wird. Zusätzlich zu dem Nachteil hoher radialer Anpresskräfte weisen diese bekannten Radialwellendichtringe aber noch eine Reihe anderer Nachteile auf: Gerade wegen der Steifigkeit von PTFE-Manschetten sollten diese im Trägergehäuse exakt zentriert sein; da es sich bei dem letzteren stets um ein gezogenes Blechteil handelt, besteht die Gefahr, dass die eine Manschette beim Einpressen des Klemmrings in den Bereich des Ziehradius am Übergang zwischen Umfangsteil und Flansch des Trägergehäuses gerät und dann die öffnungen der beiden Manschetten nicht mehr konzentrisch zueinander und konzentrisch zum Aussenumfang des Trägergehäuses sind. Schliesslich kann bei diesen bekannten Radialwellendichtringen nicht ausgeschlossen werden, dass öl zwischen den beiden gegeneinander anliegenden Halteteilen hindurch nach aussen gelangt. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Radialwellendichtringe mit zwei gegen verschiedene Medien (z.B. öl und Luft) abdichtenden PTFE-Manschetten so zu verbessern, dass sich eine verringerte radiale Anpresskraft zumindest an der einen Manschette ergibt und dennoch Leckverluste des durch diese Manschette abgedichteten Mediums zuverlässig verhindert werden. Ausgehend von einem Radialwellendichtring der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, dass die Halteteile der beiden Manschetten einstückig miteinander sind und dass zur Erhöhung der Flexibilität des Dichtlippenteils der ersten Manschette dieser zwischen der inneren Dichtlippenkante und dem Halteteil eine kreisförmige, in sich geschlossene, um die Dichtringachse umlaufende Nut oder andere'Scwächungs- stelle aufweist Eine solche Nut, Stufe oder dgl., die sich auf einer Drehmaschine problemlos herstellen lässt, vermindert ganz erheblich diejenigen Biegekräfte, die erfor derlich sind, um den Dichtlippenteil so auszulenken, dass er den bogenförmigen Verlauf aufweist, den er im eingebauten Zustand besitzt, was wiederum eine Verminderung der radialen Anpresskräfte zwischen Dichtlippenteil und Welle zur Folge hat. Dies ist bei einer gewindegangartigen Kerbe, wie sie der eine Dichtlippenteil der geschilderten bekannten Radialwellendichtringe besitzt, nicht der Fall, da infolge des gewindegangförmigen Verlaufs keine kreisringförmige Schwächungsstelle entsteht, um die der radial innere Bereich des Dichtlippenteils sozusagen schwenken kann. Durch die Verringerung der radialen Anpresskräfte vermindert sich auch der Verschleiss der Dichtlippenkante, so dass die Erfindung zu einer Erhöhung der Standzeit der in Rede stehenden Radialwellendichtringe führt. Zur weiteren Verbesserung der Flexibilität des in Rede stehenden Dichtlippenteils sowie zur Erzeugung mehrerer, gegen die Welle anliegender Dichtlippenkanten wird ferner empfohlen, den Radialwellendichtring so auszubilden, dass der Dichtlippenteil der ersten Manschette durch von dessen zweiter Seite ausgehende, in sich geschlossene und zur Dichtringachse konzentrische Einschnitte teilweise ge spalten ist. Dadurch werden mehrere Dichtlippenkanten unter Beibehaltung des Vorteils geschaffen, dass der Radialwellendichtring bei jeder Drehrichtung zur Abdichtung in der Lage ist, was auf Manschetten nicht zutrifft, welche eine gewindegangartige Rückfördernut aufweisen. In sich geschlossene und zur Dichtringachse konzentrische Einschnitte sind bei Gummimanschetten an sich bekannt (Fig. 3 und 4 der CH-PS 201 408 sowie Fig. 2 der US-PS 2 415 887), jedoch verlaufen sie stets vom radial inneren Rand der Manschette aus in radialer Richtung in diese hinein, um so mehrere Teilmanschetten zu schaffen, während die Erfindung vorsieht, durch von einer Seitenfläche der Manschette ausgehende Einschnitte an einer einzigen Dichtlippe mehrere Dichtlippenkanten zu schaffen. Normalerweise wird der Dichtlippenteil der zweiten Manschette wie bei den vorstehend geschilderten bekannten Radialwellendichtringen'von der ersten Manschette wegweisen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, den Radialwellendichtring so auszubilden, dass der Dichtlippenteil der zweiten Manschette im eingebauten Zustand eine konkave, der konvexen Seite des anderen Dichtlippenteils zugekehrte Seite aufweist, d.h. dass die beiden Dichtlippenteile in dieselbe Richtung weisen. Ein solcher Radialwellendichtring lässt sich in Sonderfällen leichter montieren,rund er baut in axialer Richtung kompakter als die geschilderten bekannten Radialwellendichtringe. Erwähnenswert ist noch, dass infolge der erfindungsgemäss vorgesehenen, durch die Nut gebildeten Schwächungsstelle die vorstehend erwähnten Einschnitte auch eine Rückfördernut bilden können. Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass bei dem erfindungsgemässen Radialwellendichtring auch das unter Druck beobachtete Kaltfliessen des PTFE der beiden Manschetten nicht zu Undichtigkeiten zwischen den Halteteilen der beiden Manschetten führen kann, wie dies bei den vorstehend geschilderten bekannten Radialwellendichtringen trotz der Verwendung einer elastomeren Dichtscheibe zwischen dem Innenflansch des Trägergehäuses und den Manschetten deshalb der Fall sein kann, weil die elastomere Dichtscheibe nach und nach nicht mehr in der Lage ist, das Kaltfliessen der -Halteteile - der-- -bei-den;--Man schetten zu kompensieren. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger besonders vorteilhafter Ausführungsformen des erfindungsgemässen Radialwellendichtrings; in der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen Axialschnitt durch eine erste Aus führungsform, und zwar im auf die abzu dichtende Welle aufgeschobenen Zustand; Figuren 2a die verschiedenen Schritte der Herstellung bis 2d der PTFE-Manschette und der PTFE-Schutz manschette des in Figur 1 gezeigten Radial wellendichtrings aus einem Stück; Figur 3 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform, wobei jedoch der eingebaute Zustand nur strichpunktiert angedeutet wurde, und Figur 4 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform. Die Figur 1 zeigt ein als Blechziehteil ausgebildetes Trägergehäuse 10, bestehend aus einem Umfangsteil 12 und einem Innenflansch 14, gegen den eine elastomere Dichtscheibe 16- -anli-egt-. -Mit Hi-lfe-eines-ebenfal-ls-einen ungefähr L-fprmigen Querschnitt aufweisenden und in das Trägergehäuse 10 eingepressten Klemmrings 18 sind zwischen diesem und der Dichtscheibe 16 die beiden Halteteile 20a und 22a einer ersten und einer zweiten Manschette 20 bzw. 22 eingespannt, wobei zur axialen Sicherung des Klemmrings 18 dieser und der gemäss Figur 1 rechte Rand des Umfangsteils 12 durch ein Bördelwerkzeug oder dergleichen etwas nach innen umgebogen ist. Die beiden Manschetten 20 und 22 bestehen aus einem einzigen PTFE-Teil, welches durch einen sich in radialer Richtung von innen nach aussen erstreckenden Einschnitt 24 in die beiden im Aussenumfangsbereich des PTFE-Teils noch zusammenhängenden Manschetten unterteilt worden ist. Die erste Manschette 20 besitzt einen einen ölraum 26 begrenzenden Dichtlippenteil 20b, die zweite Manschette 22 einen einen Luftraum 28 begrenzenden Dichtlippenteil 22b, welche beide voneinander wegweisen und eine äussere konkave sowie eine innere konvexe Seite besitzen, wenn der Radialwellendichtring auf einer Welle 30 montiert ist. Zur Erhöhung der Flexibilität des Dichtlippenteils 20b der ersten Manschette 20 besitzt diese auf ihrer konvexen, inneren Seite eine zur Wellenachse 30a bzw. zum Trägergehäuse 10 konzentrische, in sich geschlossene, kreisringförmige Nut 32 sowie mehrere Einschnitte 34, welche ebenfalls in sich geschlossen, kreisringförmig und zur Wellenachse 30a konzentrisch sind. Die beiden in radialer Richtung innersten Einschnitte 34 sind ausserdem so gestaltet und angeordnet, dass der Dichtlippenteil 20b der ersten Manschette 20 zwei gegen die Welle 30 anliegende Dichtlippenkanten 20c und 20d bildet. Hingegen weist der zweite Dichtlippenteil 22b -nur-eine¯einzige Dichtlippenkante 22c auf, nachdem die Mansche v nur eine Schutzlippe bilden soll, welche ¯ den Dichtlippenteil 20b vor von aussen anfallendem Schmutz schützt. Selbstverständlich sind die Innendurchmesser der beiden Manschetten 20 und 22 so bemessen, dass sie vor dem Aufschieben des Radialwellendichtrings auf die Welle 30 kleiner sind als der Wellendurchmesser, um so sicherzustellen, dass sich mit den Dichtlippenteilen ZOb und 22b eine gute Abdichtung am Wellenumfang ergibt. Anhand der Figuren 2a bis 2d soll nun die Herstellung der über ihre Halteteile einstückig miteinander verbundenen Manschetten 20 und 22 erläutert werden. Es wird von PTFE-Stangenmaterial 40 mit einer Bohrung 42 und plangedrehter Stirnseite 44 ausgegangen. Dann wird auf einer Drehmaschine zunächst eine Stufe 46 angedreht, wenn im unverformten Zustand der Innendurchmesser der zweiten Manschette 22 grösser ist als derjenige der ersten Manschette 20. Anschliessend erzeugt man durch spanloses Einstechen den Einschnitt 24, worauf der Dichtlippenteil 22b abgespreizt wird, um die Nut 32 und die Einschnitte 34 herstellen zu können. Schliesslich werden die beiden zu sammenhängenden Manschetten von der Stange abgestochen, wobei gleichzeitig die andere Stirnseite 50 und die Stirnseite 44 des nächsten, herzustellenden PTFE-Teils entstehen. Die spanlos hergestellten Einschnitte 34 haben zunächst, d.h. im noch unverformten Zustand der beiden Manschetten, -lediglich-die Gestalt einer-Fuge oder eines Schnitts und verlaufen vorzugsweise unter 450. Der Innenflansch 14, die Dichtscheibe 16 und der Halteteil 22a können miteinander verklebt sein, wobei mit dem Klemmring 18 während des Abbindens bzw. Aushärtens des verwendeten Klebers der erforderliche Anpressdruck aufrechterhalten wird. Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform soll nur insoweit beschrieben werden, als sie von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform abweicht. Für einander entsprechende Elemente der beiden Ausführungsformen wurden dieselben Bezugszeichen verwendet, jedoch unter Hinzufügung eines Strichs für die Ausführungsform gemäss Figur 3. Bei dieser Ausführungsform weist der Umfangsteil 12' des Trägergehäuses 10' eine Schulter auf und ist mit einem Elastomer umspritzt, welches aussen einen der Abdichtung dienenden Mantel 16a' und innen eine Dichtscheibe 16b' bildet Die letztere kann dazu dienen, den Halteteil 22a' der zweiten Manschette 22' an den Innenflansch 14' des Trägergehäuses 10' anzuvulkanisieren. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform tritt an die Stelle der innen liegenden Nut 32 der Ausführungsform nach Figur 1 eine aussen liegende Nut oder Schulter 32', so dass auch bei dieser Ausführungsform die Wandstärke der innen liegenden Manschette 20 zwischen demjenigen Bereich ihres Dichtlippenteils 20b', der die Dichtlippenkanten 20c' und 20d' bildet, und dem Halteteil 20a' vermindert ist, so dass eine Schwächungsstelle entsteht, um die die radial innersten Bereiche des Dichtlippentells 20b'-wie-um ein Scharnier schwenken können. Der in Figur 4 gezeigte Radialwellendichtring unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 nur durch zwei Merkmale: Der Dichtlippenteil 22b" der äusseren Manschette 22" weist in dieselbe Richtung wie der Dichtlippenteil 20b" der inneren Manschette 20", und der Halteteil 22a" der äusseren Manschette ist unmittelbar an den Innenflansch 14" des Trägergehäuses 10" angeklebt.

Claims: ANSPRttCHE 1. Radialwellendichtring mit einem ring- oder hülsen förmigen Trägergehäuse (10) und mindestens zwei kreisringscheibenförmigen, jeweils einen Halte- und einen Dichtlippenteil (20a, 22a bzw. 20b, 22b) auf weisenden PTFE-Manschetten (20, 22), deren einander benachbarte Halteteile (20a, 22a) am Trägergehäuse (10) befestigt sind, wobei der Dichtlippenteil (20b) einer ersten der beiden Manschetten eine erste, dem abzudichtenden Medium zuzukehrende sowie eine zweite, im eingebauten Zustand konvexe Seite mit mindestens einer radial inneren Dichtlippenkantet20c)und einer um die Dichtringachse umlaufenden Kerbe L340 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteteile(20a, 22a) der beiden Manschetten (20, 22) einstückig miteinander sind und dass zur Erhöhung der Flexibilität des Dicht lippenteils (20b) der ersten Manschette (20) dieser zwischen- der inneren Dichtlippenkante (20c) und dem Halteteil (20a) einenkreisförmigen,in sich geschlos senen,um die Dichtringachse umlauf enden Schwächungs bereich (32) aufweist, in dem die Wandstärke des Dicht lippenteils (20b) kleiner als dessen mittlere Wandstärke in den radial weiter innen liegenden Bereichen des Dicht lippenteils ist. 2. Radialwellendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schwächungsbereich (32) konzentrisch zur Dichtringachse ist. 3. Radialwellendichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsbereich (32) auf der ersten Seite der ersten Manschette (20) vorgesehen ist. 4. Radialwellendichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsbereich (32) als Nut ausgebildet ist. 5. Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtlippenteil (20b) der ersten Manschette (20) durch von dessen zweiter Seite ausgehende, in sich geschlos sene, zur Dichtringachse konzentrische Einschnitte (34) teilweise gespalten ist. 6. Radialwellendichtring nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einschnitte (34) so angeordnet und gestaltet sind, dass der Dichtlippenteil (20b) der ersten Manschette (20) im eingebauten Zustand mehrere Dichtlippenkanten (20c, 20d) bildet. 7. Radialwellendichtring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einschnitte (34) bei flach gedrücktem Dichtlippenteil (20b) - bezogen auf die radiale Richtung - schräg nach aussen in das Manschetten material hineinerstrecken. 8. Radialwellendichtring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 t dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtlippenteil (22b") der zweiten Manschette (22") im eingebauten Zustand eine konkave, der konvexen Seite des anderen Dichtlippenteils (20b") zugekehrte Seite aufweist.

Inventors: BRANDT, HANS-JOACHIM, DIPL.-ING., SCHMID, HELMUT, SCHUMACHER, WALTER, DIPL.-ING.
Applicants: ELRING DICHTUNGSWERKE GMBH
Application year: 1984
Main classification: F16J15
IPC codes: F16J15