CH653110A5

CH653110A5 - Sealing ring and process for producing it

Info

Publication number: CH653110A5
Application number: CH7554/80A
Authority: CH
Inventors: Richard Wallner; Konrad Fallmann
Original assignee: Simmerwerke Simmer Kg
Priority date: 1979-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1985-12-13
Also published as: AT363286B; ATA657279A; DE8026062U1

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Dichtring, insbesondere für Wellen, der aus einem elastischen Werkstoff ist und eine von einem Grundkörper (1) unter Bildung eines Spaltes (4) abstehende Dichtlippe (2) aufweist, wobei die Dicke der Dichtlippe (2) von ihrer Verbin- dungsstelle mit dem Grundkörper (1) aus zunächst ansteigt und danach abnimmt, wobei sich der Spalt (4) bei radialer Druckeinwirkung auf die Dichtlippe (2) schliesst und bei axialer Druckeinwirkung auf die Dichtlippe erweitert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (2) mit einer gleitfähigen Auflage (3) gekrümmter Querschnittsform versehen ist, welche Auflage (3) zum Anliegen an die abzudichtende Fläche (5, 5') bestimmt ist, und dass die Dicke der Auflage (3) kleiner ist als die Dicke der Dichtlippe (2).

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Auflage (3) derart ist, dass die Auflage (3) einen Liniendruck auf die abzudichtende Fläche ausüben kann.

3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage die Dichtlippe (2) nur in dem der abzudichtenden Fläche zuzuwendendem Bereich abdeckt.

4. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Auflage (3) am Lippenrand derart ist, dass der Ring als Axial- und/oder Radialdichtung eingesetzt werden kann.

5. Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Auflage (3) eine Knickstelle (6) aufweist, mit welcher die Auflage (3) bei Verwendung als Radialdichtung an der abzudichtenden Fläche (5) anliegt
6. Verfahren zur Herstellung eines Dichtringes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage aus einem gleitfähigen Material als Formkörper in einem Arbeitsgang hergestellt wird, dass die Auflage in einem zweiten Arbeitsgang nach chemischer Oberflächenbehandlung der anzuhaftenden Fläche und darauffolgendem Auftragen eines Haftmittels in die Pressform für Grundkörper und Dichtlippe eingelegt wird, und dass in einem weiteren Arbeitsgang eine Pressmasse in die Form eingebracht und in dieser unter Verbindung mit der Auflage ausvulkanisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gleitfähige Material Superpolyamid oder Polytetra fluoräthylen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmasse aus Butadien-Acrilnitril-Kautschuk, Fluorelastomer-Kautschuk oder Chloroprene-Kautschuk ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtring, gemäss dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ein Dichtring dieser Art ist bereits bekannt (vgl. SE AS 391 792). Bei diesem Dichtring ist eine Dichtlippe mit dem Grundkörper des Ringes leicht schwenkbar verbunden, und die Dichtlippe ist vom Grundkörper nur durch einen schmalen Spalt getrennt. Wird bei einem derartigen Dichtring die Dichtlippe in Richtung zum Grundkörper hin belas- tet, so weicht sie zunächst ohne wesentlichen Widerstand aus.

Erhöht sich die aufgebrachte Kraft auf einen Wert, wie er bei der im Betrieb üblichen Vorspannung immer gegeben ist, so schliesst sich der Eingang des Spaltes und die Dichtlippe ist einer erheblichen Biegbeanspruchung ausgesetzt, der sie elastischen Widerstand entgegensetzt. Nachteilig an diesem bekannten Dichtring ist die Tatsache, dass es durch die Biegebeanspruchung der in ihrem Mittelbereich bei geschlossenem Spalt am Grundkörper abgestützten Dichtlippe zu einem grossflächigen Anliegen der Lippen an der abzudichtenden Fläche kommt. Die erheblichen zwischen Dichtlippe und abzudichtender Fläche wirksamen Kräfte verteilen sich damit über einen grösseren Bereich, es kommt nirgends zu dem erwünschten wohl definierten hohen Liniendruck und der Abrieb an der Berührungsfläche ist erheblich.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Arten von Dichtringen durch eine Massnahme, die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 definiert ist.

Die Auflage, die aus einem gleitfähigen Material hoher Abriebfestigkeit, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, bestehen soll, weist vorzugsweise nur ganz geringe Dicke auf, um den elastisch wirksamen Teil der Dichtlippe nicht wesentlich zu vermindern.

In der üblichen Verwendung bildet der vorgeschlagene Dichtring eine Dichtung zwischen zwei einander umschliessenden zylindrischen Flächen, die sich in axialer oder in Umfangsrichtung gegeneinander bewegen. Dabei ist es gleichgültig, ob der Dichtring an der äusseren oder inneren Fläche befestigt ist. Die Dichtlippe also nach innen oder nach aussen weist. Während sich die Anwendbarkeit in pneumatisch, hydraulisch oder drucklos arbeitenden Einrichtungen erwiesen hat, sind die auffallendsten Fortschritte gegenüber dem Stand der Technik bei pneumatischen Geräten festgestellt worden, die nach neuesten Vorschriften mit ölfreier Luft arbeiten müssen, was bei reinen Gummidichtungen zu erheblichen Verschleisserscheinungen führt.

Handelt es sich bei der angegebenen Verwendungsart um eine ausschliessliche, so genügt es, dafür Sorge zu tragen, dass die Auflage den gesamten Bereich der Dichtlippe bedeckt, die während des Schliessens des Spaltes jeweils an die vom Grundkörper am weitesten entfernte Stelle gelangt. Ist jedoch eine Verwendung des Dichtringes zur Auflage auf einer Fläche bestimmt, die normal zu den Zylinderflächen steht, zwischen denen der Dichtring eingeschlossen ist (Axialdichtung), so ist wieder jener Bereich der Dichtlippe mit einer Auflage zu versehen, welcher am weitesten in Richtung zur abzudichtenden Fläche vorsteht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich bei diesem Belastungsfall der vorgesehene Spalt öffnet und nicht schliesst.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Ausbildung einer Axialdichtung vor allem dann, wenn sie wahlweise auch als Radialdichtung eingesetzt werden kann, wozu es allerdings notwendig ist, beide als Berührungsflächen in Betracht kommenden Bereiche des Lippenrandes mit einer (vorzugsweise gemeinsamen) Auflage zu versehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Dabei zeigt:
Fig. 1 den Schnitt durch eine Radialdichtung in verschiedenen Stadien der Einspannung,
Fig. 2 analoge Schnitte für eine Axialdichtung, und
Fig. 3 eine wahlweise zur Aufnahme von Belastungen in Radial- oder Axialrichtung geeignete Ausführung ebenfalls im Schnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Dichtring besteht aus einem im Querschnitt etwa rechteckigen Grundkörper 1, an den sich eine Dichtlippe 2 anschliesst, die an der Stelle ihrer geringsten Dicke mit dem Grundkörper verbunden ist und etwa dreieckigen Querschnitt aufweist. Zwischen der Dichtlippe 2 und dem Grundkörper 1 erstreckt sich ein schmaler Spalt 4 mit parallelen Begrenzungswänden, der bei Belastung der Dichtlippe in Radialrichtung zunehmend verschwindet. Der Spalt 4 erlaubt zunächst eine Verschwenkung der Dichtlippe unter geringem Kraftaufwand und somit eine leichte Montage des Dichtringes. Sobald sich der Spalt 4 geschlossen hat, nimmt die elastische Spannung in der Dichtlippe 2

wesentlich zu, wobei, wie aus Fig. 1 hervorgeht, ein verschiedener Grad der Verformung gewählt werden kann. Aufjeden Fall liegt im Betrieb der Dichtring mit jenem exakten schmalen Bereich der Auflage 3 an der abzudichtenden Fläche 5 an, an welcher er eine Knickstelle 6 aufweist. Zu beachten ist, dass die Auflage 3 trotz ihrer geringen Dicke aufgrund des verwendeten Materiales nur geringen Formänderungen unterliegt, so dass bei jeder Betriebsart eine wohl definierte Berührungszone gegeben ist.

Das bisher Gesagte gilt mutatis mutandis auch in dem in Fig. 2 dargestellten Fall, wo die Belastung der Dichtlippe 2 in Richtung einer Vergrösserung des Spaltes 4 erfolgt, da die abzudichtende Fläche 5 normal zu den Zylinderflächen verläuft, zwischen denen der Dichtring eingeschlossen ist.

Ihren besonderen Vorteil zeigt die Erfindung dann, wenn es darum geht, einen sowohl bei radialer als auch axialer Belastung einsetzbaren Dichtring zu schaffen, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist die Auflage 3 so angebracht, dass sie sowohl im einen wie im anderen Belastungsfall unabhängig von der Verformung des Spaltes 4jenen Bereich der Dichtlippe abdeckt, der durch die abzudichtende Fläche 5 bzw. 5' beansprucht ist.

Für die Herstellung des erinfindungsgemässen Dichtringes kommen die üblicherweise verwendeten Kautschukarten in Betracht. Die Auflage kann aus jedem Kunststoff mit hoher Verschleissfestigkeit und geringem Reibungskoeffizienten hergestellt werden, der sich mit dem Material der Dichtlippe gut verbindet.

Die Auflage und der Kautschukteil des Dichtringes können in gesonderten Arbeitsgängen hergestellt und in einem dritten Arbeitsgang durch Ausvulkanisieren verbunden werden. Als besonders günstig hat es sich jedoch erwiesen, dass die Auflage aus einem Superpolyamid, Polyte trafluoräthylen od. dgl. als Formkörper in einem Arbeitsgang hergestellt, in einem zweiten Arbeitsgang nach chemischer Oberflächenbehandlung der anzuhaftenden Fläche und dar auffolgendem Auftragen eines Haftmittels in die Pressform für Grundkörper und Dichtlippe eingelegt wird und in einem folgenden Arbeitsgang die vorzugsweise Raumtemperatur aufweisende Pressmasse aus Butadien-Acrylnitril-Kautschuk, Fluorelastomer-Kautschuk, Chloroprene-Kautschuk od. dgl. in die Form eingebracht und in dieser unter Verbindung mit der Auflage ausvulkanisiert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Dichtring, insbesondere für Wellen, der aus einem elastischen Werkstoff ist und eine von einem Grundkörper (1) unter Bildung eines Spaltes (4) abstehende Dichtlippe (2) aufweist, wobei die Dicke der Dichtlippe (2) von ihrer Verbin- dungsstelle mit dem Grundkörper (1) aus zunächst ansteigt und danach abnimmt, wobei sich der Spalt (4) bei radialer Druckeinwirkung auf die Dichtlippe (2) schliesst und bei axialer Druckeinwirkung auf die Dichtlippe erweitert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (2) mit einer gleitfähigen Auflage (3) gekrümmter Querschnittsform versehen ist, welche Auflage (3) zum Anliegen an die abzudichtende Fläche (5, 5') bestimmt ist, und dass die Dicke der Auflage (3) kleiner ist als die Dicke der Dichtlippe (2).
2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Auflage (3) derart ist, dass die Auflage (3) einen Liniendruck auf die abzudichtende Fläche ausüben kann.
3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage die Dichtlippe (2) nur in dem der abzudichtenden Fläche zuzuwendendem Bereich abdeckt.
4. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Auflage (3) am Lippenrand derart ist, dass der Ring als Axial- und/oder Radialdichtung eingesetzt werden kann.
5. Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Auflage (3) eine Knickstelle (6) aufweist, mit welcher die Auflage (3) bei Verwendung als Radialdichtung an der abzudichtenden Fläche (5) anliegt
6. Verfahren zur Herstellung eines Dichtringes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage aus einem gleitfähigen Material als Formkörper in einem Arbeitsgang hergestellt wird, dass die Auflage in einem zweiten Arbeitsgang nach chemischer Oberflächenbehandlung der anzuhaftenden Fläche und darauffolgendem Auftragen eines Haftmittels in die Pressform für Grundkörper und Dichtlippe eingelegt wird, und dass in einem weiteren Arbeitsgang eine Pressmasse in die Form eingebracht und in dieser unter Verbindung mit der Auflage ausvulkanisiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gleitfähige Material Superpolyamid oder Polytetra fluoräthylen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmasse aus Butadien-Acrilnitril-Kautschuk, Fluorelastomer-Kautschuk oder Chloroprene-Kautschuk ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtring, gemäss dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ein Dichtring dieser Art ist bereits bekannt (vgl. SE AS 391 792). Bei diesem Dichtring ist eine Dichtlippe mit dem Grundkörper des Ringes leicht schwenkbar verbunden, und die Dichtlippe ist vom Grundkörper nur durch einen schmalen Spalt getrennt. Wird bei einem derartigen Dichtring die Dichtlippe in Richtung zum Grundkörper hin belas- tet, so weicht sie zunächst ohne wesentlichen Widerstand aus.

Erhöht sich die aufgebrachte Kraft auf einen Wert, wie er bei der im Betrieb üblichen Vorspannung immer gegeben ist, so schliesst sich der Eingang des Spaltes und die Dichtlippe ist einer erheblichen Biegbeanspruchung ausgesetzt, der sie elastischen Widerstand entgegensetzt. Nachteilig an diesem bekannten Dichtring ist die Tatsache, dass es durch die Biegebeanspruchung der in ihrem Mittelbereich bei geschlossenem Spalt am Grundkörper abgestützten Dichtlippe zu einem grossflächigen Anliegen der Lippen an der abzudichtenden Fläche kommt. Die erheblichen zwischen Dichtlippe und abzudichtender Fläche wirksamen Kräfte verteilen sich damit über einen grösseren Bereich, es kommt nirgends zu dem erwünschten wohl definierten hohen Liniendruck und der Abrieb an der Berührungsfläche ist erheblich.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Arten von Dichtringen durch eine Massnahme, die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 definiert ist.

Die Auflage, die aus einem gleitfähigen Material hoher Abriebfestigkeit, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, bestehen soll, weist vorzugsweise nur ganz geringe Dicke auf, um den elastisch wirksamen Teil der Dichtlippe nicht wesentlich zu vermindern.

In der üblichen Verwendung bildet der vorgeschlagene Dichtring eine Dichtung zwischen zwei einander umschliessenden zylindrischen Flächen, die sich in axialer oder in Umfangsrichtung gegeneinander bewegen. Dabei ist es gleichgültig, ob der Dichtring an der äusseren oder inneren Fläche befestigt ist. Die Dichtlippe also nach innen oder nach aussen weist. Während sich die Anwendbarkeit in pneumatisch, hydraulisch oder drucklos arbeitenden Einrichtungen erwiesen hat, sind die auffallendsten Fortschritte gegenüber dem Stand der Technik bei pneumatischen Geräten festgestellt worden, die nach neuesten Vorschriften mit ölfreier Luft arbeiten müssen, was bei reinen Gummidichtungen zu erheblichen Verschleisserscheinungen führt.

Handelt es sich bei der angegebenen Verwendungsart um eine ausschliessliche, so genügt es, dafür Sorge zu tragen, dass die Auflage den gesamten Bereich der Dichtlippe bedeckt, die während des Schliessens des Spaltes jeweils an die vom Grundkörper am weitesten entfernte Stelle gelangt. Ist jedoch eine Verwendung des Dichtringes zur Auflage auf einer Fläche bestimmt, die normal zu den Zylinderflächen steht, zwischen denen der Dichtring eingeschlossen ist (Axialdichtung), so ist wieder jener Bereich der Dichtlippe mit einer Auflage zu versehen, welcher am weitesten in Richtung zur abzudichtenden Fläche vorsteht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich bei diesem Belastungsfall der vorgesehene Spalt öffnet und nicht schliesst.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Ausbildung einer Axialdichtung vor allem dann, wenn sie wahlweise auch als Radialdichtung eingesetzt werden kann, wozu es allerdings notwendig ist, beide als Berührungsflächen in Betracht kommenden Bereiche des Lippenrandes mit einer (vorzugsweise gemeinsamen) Auflage zu versehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Dabei zeigt: Fig. 1 den Schnitt durch eine Radialdichtung in verschiedenen Stadien der Einspannung, Fig. 2 analoge Schnitte für eine Axialdichtung, und Fig. 3 eine wahlweise zur Aufnahme von Belastungen in Radial- oder Axialrichtung geeignete Ausführung ebenfalls im Schnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Dichtring besteht aus einem im Querschnitt etwa rechteckigen Grundkörper 1, an den sich eine Dichtlippe 2 anschliesst, die an der Stelle ihrer geringsten Dicke mit dem Grundkörper verbunden ist und etwa dreieckigen Querschnitt aufweist. Zwischen der Dichtlippe 2 und dem Grundkörper 1 erstreckt sich ein schmaler Spalt 4 mit parallelen Begrenzungswänden, der bei Belastung der Dichtlippe in Radialrichtung zunehmend verschwindet. Der Spalt 4 erlaubt zunächst eine Verschwenkung der Dichtlippe unter geringem Kraftaufwand und somit eine leichte Montage des Dichtringes. Sobald sich der Spalt 4 geschlossen hat, nimmt die elastische Spannung in der Dichtlippe 2 **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.