Radialwellendichtungen werden im allgemeinen eingesetzt, um Wellendurchführungen abzudichten, bei denen auf beiden Seiten ein fluides Medium mit unterschiedlichem Druck vorliegt.

Aus der DE-A-198 41 123 ist ein Radialwellendichtring bekannt, der einen im wesentlichen scheibenförmigen Stützkörper umfasst, auf den ein Membrankörper mit einer Vorspannung so aufgezogen ist, dass er an einer Stirnseite des Stützkörpers anliegt. Der Stützkörper weist ein Zentrierteil mit einem radial außen lie- genden Rand auf, der vom Membrankörper nicht überzogen ist und beim Einbau des Dichtrings in ein Lagergehäuse an dessen Innen- seite anlegbar ist.

Ein Dichtring dieser Art kann zur Abdichtung einer Wellendurch- führung in das geschlossene Gehäuse eines Kompressors verwendet werden. Solche Kompressoren werden beispielsweise zum Verdich- ten des Kältemittels in Kältemaschinen, z. B. in Klimaanlagen für Fahrzeuge, verwendet.

Nachteilig dabei ist, dass der Dichtring nur in einer Richtung abdichtet. Dies ist für den Normalbetrieb des Kompressors zwar ausreichend, wenn der Druck im Gehäuse stets größer als der Au- ßendruck ist. Will man jedoch vor dem Einfüllen des Kältemit-

tels im Rahmen der Herstellung, Wartung oder Reparatur Fremdga- se wie Luft und Wasserdampf durch Evakuieren des Gehäuses ent- fernen, dann lässt der Dichtring Außenluft in das Gehäuse ein- treten.

Die erwähnte Offenlegungsschrift beschreibt auch eine Anordnung aus zwei gleichen Dichtringen, die gegeneinander gestellt sind.

Damit wird eine Abdichtung in beiden Richtungen erreicht. Je- doch wird auch die durch die Reibung der Membrankörper an der Welle verursachte Verlustleistung und die abzuführende Wärme- leistung beträchtlich erhöht. Außerdem befinden sich an beiden Stirnseiten dieser Anordnung Membrankörper aus elastischem Ma- terial. Dadurch ist keine stabile Fixierung des Dichtringes in axialer Richtung möglich.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Radialwellendicht- ring anzugeben, der von den vorstehend erwähnten Nachteilen frei ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Radialwellen- dichtring der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem auf der zweiten Stirnseite des Stützkörpers, die dem dort genannten ersten Membrankörper gegenüberliegt, ein zweiter Membrankörper angeordnet ist.

Der zweite Membrankörper kann so bemessen werden, dass er nur mit einer sehr geringen Vorspannung auf der abzudichtenden Wel- le aufliegt, da er nicht, wie der erste Membrankörper, gegen einen relativ hohen Druck, beispielsweise 1 bis 10 MPa, sondern nur gegen den Atmosphärendruck von etwa 0,1 MPa zu dichten braucht. Daher ist die von diesem Membrankörper verursachte Reibleistung klein und erhöht die gesamte Reibleistung allen- falls geringfügig.

Vorteilhaft ist der zweite Membranköper in einer radial innen liegenden Ausnehmung der zweiten Stirnseite des Stützkörpers

angeordnet. Der Stützkörper besteht bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise Lagerbronze. Da der zweite Membrankörper die zweite Stirnseite des Stützkörpers nicht bedeckt, sondern in einer Ausnehmung in der Stirnseite angebracht ist, bleibt der radial außen liegende Bereich dieser Stirnseite frei und kann fest auf einem entsprechenden Widerlager am Gehäuse aufliegen.

Bevorzugt weist der erste und/oder der zweite Membrankörper am radial innen liegenden Endbereich eine Dichtlippe auf, die in einer vom Stützkörper weg weisenden Richtung schräg gestellt ist.

Vorteilhaft ist der zweite Membrankörper von einem zweiten Stützkörper gestützt. Dieser kann beispielsweise die Form eines Ringes haben. Der zweite Membrankörper kann so gestaltet sein, dass er den radial außen liegenden Rand des zweiten Stützkör- pers, ggf. mit einer Vorspannung, überzieht. Der den Rand über- ziehende Bereich kann ein gewisses Übermaß zur Weite der Aus- nehmung haben, so dass er beim Einsetzen in die Ausnehmung e- lastisch verformt wird und mit einer Flächenpressung an der In- nenwand der Ausnehmung anliegt.

Da der zweite Membrankörper gewöhnlich nur bei ruhender Welle gegen den Atmosphärendruck zu dichten braucht, wirkt er in die- sem Fall auch ohne Stützung im radial innen liegenden Bereich hinreichend. Vorzugsweise besitzt der zweite Stützkörper aber auch in seinem radial innen liegenden Endbereich eine zum zwei- ten Membrankörper hin weisende Abschrägung.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Stützkörper auf seiner druckseitigen Stirnseite mit einer radi- al innen liegenden kreisförmigen Ausnehmung versehen, in die ein Dichtring aus einem plastisch verformbaren Material mit Schmierungseigenschaft so eingelegt ist, dass er vom ersten Membrankörper überdeckt und axial gehalten wird. Wird nun die Dichtung mit Druck belastet, dann wirkt dieser über den Memb-

rankörper auf den zweiten Dichtring. Dieser verformt sich bei hinreichend großem Druck plastisch, wobei er sich radial nach innen ausdehnt und an die Welle anlegt. Dabei kann er auch in die druckseitige Öffnung des Dichtspalts eintreten. Da das Ma- terial des zweiten Dichtrings schmierende Eigenschaften hat, tritt fast keine Reibung zwischen ihm und der Welle auf. Ande- rerseits deckt er mit seinem inneren Rand den Dichtspalt ab und verhindert so wirksam, dass der innere Rand der elastischen Dichtlippe in den Dichtspalt gezogen wird. Geschieht dieses Einformen bei der erstmaligen Druckbeaufschlagung bei rotieren- der Welle, dann wird eine optimale Dichtung hinsichtlich etwai- ger Exzentrizität und/oder Unrundheit der Welle erreicht. Die plastische Verformung beim Einformen hört auf, wenn das plas- tisch verformbare Material des zweiten Dichtrings sich soweit an die Welle angelegt hat, dass es von dieser hinreichend ge- stützt wird. Zusätzlich erfolgt beim Einformen ein dichtes An- pressen an den radial außen liegenden Rand der Ausnehmung im Stützkörper, sodass der zweite Dichtkörper verdrehsicher in der Ausnehmung festgelegt wird.

Vorzugsweise sind die radial innen, d. h. zur Welle hin liegen- den Ränder von Dichtlippe des Membrankörpers, zweitem Dichtring und/oder Stützkörper zur Druckseite hin schräg geformt.

Der Innendurchmesser der von der Welle durchsetzten Bohrung des Dichtrings ist vorzugsweise höchstens so groß wie der Innen- durchmesser der entsprechenden Bohrung des Stützkörpers. Das Einformen des Dichtrings bei der Druckbeaufschlagung wird vor- teilhaft erleichtert, wenn die Bohrung leicht konisch verläuft, sodass sich ihr Innendurchmesser zur Druckseite hin vermindert.

Für das Material des Dichtrings kommt jedes plastisch verform- bare Material mit Schmiereigenschaft in Frage, beispielsweise ein Lagermetall. Bevorzugt besteht der zweite Dichtring aus ei- nem Kunststoff. Besonders bevorzugt ist dieser Kunststoff ein Polytetrafluorethylen, in dem ein teilchenförmiges Gleitmittel,

bevorzugt Graphit in Teilchenform, dispergiert ist.

Als Material für den ersten und den zweiten Membrankörper eig- nen sich Polymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE) und insbe- sondere Fluorelastomere, beispielsweise Viton (ISO-Kennzeichen FPM), und Nitrilkautschuk, der ggf. hydriert sein kann, bei- spielsweise Therban (ISO-Kennzeichen HNBR). Diese Elastomere können mit üblichen Verfahren, wie Schwefel-oder Peroxidvulka- nisation, vernetzt sein. Sie können auch Schmierpartikel, bei- spielsweise Graphit, sowie zur Steigerung der Festigkeit Fasern wie Glas-oder Kohlenstofffasern enthalten.

Vorteilhaft kann der Zwischenraum zwischen den Stützkörpern mit einem Schmierstoff gefüllt sein, um eine Dauerschmierung zu er- zielen.

Die erfindungsgemäßen. Dichtringe eignen sich insbesondere für die Verwendung in Kompressoren. Solche Kompressoren werden bei- spielsweise in Kältemaschinen für Klimaanlagen verwendet. Be- sonders geeignet sind sie für Kompressoren, die mit Kohlendi- oxid als Kältemittel arbeiten. Gegenüber den hierfür bisher üb- lichen Gleitringdichtungen verursachen sie wesentlich geringere Reibungsverluste und haben eine längere Lebensdauer. Bei rela- tiv einfachem Aufbau ermöglichen sie sowohl eine Hochdruckdich- tung im Laufbetrieb als auch in der Gegenrichtung eine Nieder- druckdichtung im Stand.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ra- dialwellendichtung, Fig. 2 einen weiteren axialen Schnitt durch eine andere Aus- führungsform der Dichtung im eingebauten Zustand.

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ra- dialwellendichtung mit plastisch verformbarem Dicht- ring als halber axialer Schnitt.

Fig. 4 die Radialwellendichtung nach Figur 3 nach dem Einfor- men.

Die in Figur 1 gezeigte Dichtungsanordnung besteht aus dem Ra- dialwellendichtring 1 und der Welle 14. Der Dichtring 1 weist einen ersten Stützkörper 4 auf, an dessen Stirnseite der erste Membrankörper 2 anliegt. Dieser erstreckt sich über den radial äußeren Rand des Stützkörpers und ist in einer Nut 9 axial fi- xiert. Mittels des Zentrierteils 15 ist der Stützkörper an der Innenseite eines hier nicht gezeigten Lagergehäuses anlegbar.

Der radial innen liegende Bereich des ersten Membrankörpers läuft in einer schräg gestellten Dichtlippe 11 aus, die von der Abschrägung 8 am Stützkörper gestützt wird. Deren radial innen liegender Rand bildet mit der Wellenoberfläche einen engen ringförmigen Dichtspalt 12. Auf der dem ersten Membrankörper 2 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des ersten Stützkörpers 4 ist eine Ausnehmung 6 angebracht. In diese ist ein zweiter Stützkörper 5 in Form eines flachen scheibenförmigen Rings ein- gelegt. Ein zweiter Membrankörper 3 aus Elastomer ist über den äußeren Rand des zweiten Stützkörpers gezogen und liegt an den radial äußeren Bereichen von dessen beiden Stirnseiten an.

Durch Flächenpressung auf die Innenseite 7 der Ausnehmung sind Membrankörper 3 und Stützkörper 5 axial und radial festgelegt.

Der Spalt 13 zwischen dem Innenrand des Stützkörpers 5 und der Oberfläche der Welle 14 ist in diesem Falle größer, da wegen des geringeren und nur im Stillstand auf den Membrankörper wir- kenden Drucks die Gefahr der Spaltextrusion (Hineinziehen des Membrankörpers in den Spalt) gering ist. Entsprechend liegt die schräg vom ersten und zweiten Stützkörper hinweg gestellte Dichtlippe 12 des zweiten Membrankörpers 3 nur mit geringer Vorspannung auf der Oberfläche der Welle 14 auf.

In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsge- mäßen Radialwellendichtrings dargestellt, der in das Gehäuse 22 eines Kohlendioxid-Kompressors eingebaut ist. Die Welle 21 des hier nicht gezeigten Kompressors ist im Lager 23 in der Wellen- durchführung 24 gelagert. Der Stützkörper 25 des Dichtrings stützt sich auf der Niederdruckseite axial auf einen in die Durchführung eingelegten Feder-oder Sicherungsring 30. Mittels des Zentrierteils 31 ist der Stützkörper 25 in der Wellendurch- führung 24 radial festgelegt. Ein erster Membrankörper 27 liegt auf der dem Innenraum des Kompressors zugewandten Stirnseite des Stützkörpers 25 an, überzieht dessen äußeren Rand und ist in einer Nut 26 festgelegt. In der Ausnehmung 29 auf der gege- nüberliegenden Stirnseite des Stützkörpers 25 befindet sich ein zweiter Membrankörper 28, der mit seinem äußeren Rand mit ge- ringer Pressung an der Innenseite der Ausnehmung 29 und mit seinem Innenrand an der Oberfläche der Welle 21 anliegt. Be- reits ohne einen besonderen Stützkörper dichtet dieser zweite Membrankörper beim Evakuieren des Kompressorgehäuses hinrei- chend gegen den Atmosphärendruck ab.

In Figur 3 ist der Stützkörper 41 für den ersten Membrankörper 2 auf seiner druckseitigen Stirnseite mit einer radial innen liegenden Ausnehmung 42 versehen. In diese ist ein Dichtring 43 aus Polytetrafluorethylen, in dem Graphitteilchen dispergiert sind, locker eingelegt. Sein innerer Rand 44 ist ebenfalls ge- gen die Druckrichtung schräg gestellt, sodass er auf dem schrä- gen Innenrand des Stützkörpers 41 aufliegt und so zentriert wird, ohne dass er am äußeren Rand der Ausnehmung 42 anliegen muss. Stützkörper 41 und Dichtring 43 werden druckseitig vom ersten Membrankörper 2 abgedeckt.

Figur 4 zeigt den Zustand der Radialwellendichtung nach Figur 3 nach dem Einformen durch Druckbeaufschlagung. Die Dichtlippe 10 des Membrankörpers 2 ist durch den Druck elastisch verformt und liegt nun mit einem gegenüber dem drucklosen Zustand verbrei- terten Bereich 46 an der Welle 14 an. Der über den Membrankör-

per 2 auf den plastischen Dichtring 43 wirkende Druck hat die- sen so verformt, dass sich an seinem Innenrand 44 eine fußarti- ge Verbreiterung 47 gebildet hat. Gleichzeitig hat sich der Dichtring-was in diesem Detail nicht zu sehen ist-unter plastischer Verformung fest und verdrehsicher an die Innenwand der Ausnehmung 42 (Figur 3) angelegt. Die Verbreiterung 47 liegt weitgehend dicht an der Welle 14 an und erstreckt sich in den druckseitigen Öffnungsbereich des Dichtspalts 12. Hierdurch wird das Einziehen des Randes der elastischen Dichtlippe 10 in den Dichtspalt 12 sicher vermieden, da dieser von der Verbrei- terung 47 des Dichtrings 43 völlig verschlossen ist. Während also ohne zweiten Dichtring ein Dichtspalt konstruktiv vorgese- hen werden muss, um Fertigungsabweichungen auszugleichen und eine Berührung der Welle mit dem metallischen Stützkörper zu vermeiden, ermöglicht die Verwendung des plastischen Dichtrings eine wesentlich verbesserte Dichtung unter Ausgleich der Abwei- chungen.

Radialwellendichtring und dessen Verwendung Bezugszeichenliste 1 Radialwellendichtring 2 erster Membrankörper 3 zweiter Membrankörper 4 erster Stützkörper 5 zweiter Stützkörper 6 Ausnehmung 7 Innenwand der Ausnehmung 8 Abschrägung 9 Nut 10 Dichtlippe 11 Dichtlippe 12 Dichtspalt 13 Spalt 14 Welle 15 Zentrierteil 21 Welle 22 Gehäuse 23 Lager 24 Wellendurchführung 25 Stützkörper 26 Nut 27 erster Membrankörper 28 zweiter Membrankörper 29 Ausnehmung

30 Federring 31 Zentrierteil 41 erster Stützkörper 42 Ausnehmung 43 Dichtring 44 Innenrand des Dichtrings 45 konischer Randbereich 46 verbreiterter Innenrand der Dichtlippe 47 verbreiterter Innenrand des Dichtrings