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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989009901A1
    申请号:PCT/EP1989/000350
    申请日:1989-04-01
    公开日:1989-10-19
    发明作者:Manfred Diesing；Walter Schuhmacher
    申请人:Elring Dichtungswerke Gmbh；
    IPC主号:F16J15-00
    专利说明:
    [0001] Magnetische DichtungsvorrÄchtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
    [0002] Die Erfindung betrifft eine magnetische Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtring aus einem permanent magnetisierten Kunststoffkörper, der eine drehbar .gelagerte Welle umschließt und auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer ringförmigen Aussparung versehen ist, wobei die seitlich dieser Aussparung gelegenen Bereiche des Dichtrings als Polringe wirken und mit der Oberfläche der Welle je einen Spalt bilden, der mit Ferrofluid gefüllt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung.
    [0003] Magnetische Dichtungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-PS 36 44 697 und der DE-PS 37 13 567 bekannt. Die ringförmige Dichtungsvorrichtung ist mit ihrer äußeren Umfangsflache in ein Gehäuse eingepreßt. Durch den sich ausbildenden geschlossenen magnetischen Kraftfluß wird das Ferrofluid im Luftspalt unter den beiden Polringen gehalten. Hierdurch ist eine gasdichte Abdichtung zwischen der linken und rechten Seite der Dichtungsvorrichtung gewährleistet. Bei den bekannten magnetischen Dichtungsvorrichtungen sind die aus einem dauermagnetischen Kunststoffblock herausgearbeiteten Polringe durch eine ringförmige Aussparung in Form eines rechteckigen Einschnitts voneinander ge- trennt. Die bekannten Vorrichtungen haben folgende Nachteile:
    [0004] Durch den rechteckigen Einschnitt sind die beiden Polringe anfällig gegen ein Ausbrechen, und zwar hauptsächlich dann, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse eingepreßt wird. Der ringförmige Kunststoffkörper ist in axialer Richtung durchmagnetisiert, d.h. auf der linken Planseite der Dichtung befindet sich z.B. der magnetische Nordpol und auf der rechten Planseite der magnetische Südpol. Aufgrund dieser axialen Magnetisierung läßt sich nur eine begrenzte Dichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erzielen, da dort die Dichte des magnetischen Kraftflusses verhältnismäßig klein ist. Wegen der axial gerichteten Magnetisierung muß die bekannte DichtungsVorrichtung in ein Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff eingepreßt werden, damit im Bereich des Preßsitzes kein magnetischer Kurzschluß entsteht, der den nutzbaren magnetischen Kraftfluß an den beiden Polringen schwächen würde. Durch den rechteckigen Einschnitt zwischen den beiden Polringen werden die magnetischen Kraftlinien an den beiden Ecken des Einschnitts sehr stark umgelenkt, was Verluste im Magnetfluß und eine geringere Abdichtwirkung zur Folge hat. Um auch an ihrer radial außen gelegenen Umfangsflache der Dichtung, also dort, wo sie in das Gehäuse eingepreßt ist, eine zuverlässige Abdichtung ("statische Abdichtung") zu erzielen, erhält die bekannte Dichtungsvorrichtung einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses . Beim Einpressen in das Gehäuse wird somit durch die elastische Vorspannung des die Dichtung bildenden Kunststoffkörpers statisch abgedichtet. Dies wiederum hat zur Folge, daß, bedingt durch die benötigte Vorspannung, beim Einschieben der Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse sehr hohe Einpreßkräfte aufgebracht werden müssen. Dabei können sich außerdem leicht Riefen im Gehäuse oder in der äußeren Umfangsfläche oder sogar Deformationen der ganzen Magnetdichtung ausbilden, was eben- falls zu einer mangelhaften Dichtwirkung führen kann.
    [0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und eine gattungsgemäße Dichtung so zu verbessern, daß bei Gewährleistung einer einfachen Herstellung und Magnetisierung der Dichtung sowie eines leichten Ein- und Ausbaus derselben die Dichtwirkung erheblich gesteigert ist.
    [0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Aussparung zwischen den beiden Polringen im Querschnitt radial nach auswärts verjüngt, und daß der Kunststoffkörper im Bereich der Polringe bogenförmig magnetisiert ist.
    [0007] Durch die sich radial nach auswärts verjüngende, insbesondere bogenförmige Querschnittsform der Aussparung werden die beiden Polringe selbst stabiler und unempfindlicher gegenüber der Gefahr eines Ausbrechens. Die bogenförmig verlaufenden Kraftlinien ergeben einen starken magnetischen Fluß , durch den die Abdichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erhöht ist.
    [0008] Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
    [0009] Fig. 1 schematisch eine magnetische Wellendichtung im Axialsciinitt; Fig. 2 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines bogenförmig verlaufenden Magnetflusses in der Wellendichtung nach Fig. 1;
    [0010] Fig. 3 Schematisch die Formgebung der äußeren bis 6 ümfangsfläche der Wellendichtung nach Fig. 1;
    [0011] Fig. 7 schematisch Maßnahmen zur Verbesserung bis 10 der statischen Abdichtung an der äußeren ümfangsfläche der Dichtung nach Fig. 1 und
    [0012] Fig.11 einen Wellendichtring mit Abstandsbund.
    [0013] Die Fig. 1 zeigt die Grundausführung einer bevorzugten Ausführungsform einer magnetischen Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Dichtungsvorrichtung umfaßt einen Dichtring 1 aus einem magnetisierbaren Kunststoffkörper, an dem beidseits einer ringförmigen Aussparung 2 zwei Polringe ausgebildet sind. Die magnetischen Kraftlinien 4 verlaufen in den Polringen 3 und in einer von den Polringen 3 umschlossenen, drehend gelagerten Welle 5 bogenförmig, wobei die Kraftlinien im Dichtring 1 insbesondere im wesentlichen der Kontur der Aussparung 2 folgen. Der Kunststoffkörper des Dichtringes 1 ist in ein äußeres Gehäuse 6 abgedichtet eingepreßt. Die radial innengelegenen, zylindrischen Flächen der Polschuhe 3 bilden zusammen mit der Oberfläche der Welle 5 einen (Luft-) Spalt, in dem in bekannter Weise ein Ferrofluid 7, also eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an magnetisierbaren Teilchen, eingebracht ist. Das Ferrofluid 7 wird im Spalt von den bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 gehalten und dichtet zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 gasdicht ab.
    [0014] Wie dargestellt, ist die Aussparung 2 zwischen den beiden Polringen 3 im Bereich ihres Grundes bogenförmig gestaltet. Hierdurch steht den magnetischen Kraftlinien 4 dort - im Gegensatz zu einer rechtwinklig ausgebildeten Aussparung - mehr magnetisierbares Material zur Verfügung, so daß sie dort gleichmäßiger und dichter verlaufen können und insgesamt zu einem stärkeren Kraftfluß im Bereich des Luft- spaltes zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führen.
    [0015] Da das Ferrofluid durch einen stärkeren magnetischen Kraftfluß eine stabilere Halterung im Luftspalt erfährt, ist insgesamt durch die beschriebene Ausbildung des Dichtrings seine Abdichtwirkung erheblich gesteigert.
    [0016] Auch andere geometrische Querschnittsformen der Aussparung 2 sind möglich. Statt einen Halbkreisbogen zu bilden, könnten die beiden Schenkel der Polringe auch radial nach außen spitz aufeinander zulaufen, wobei die Spitze auch abgerundet sein könnte. Wegen der bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 kommt es bei der Querschnittsgestaltung der Aussparung 2 lediglich darauf an, daß diese sich radial nach auswärts verjüngt, um so genügend Raum für die Kraftlinien 4 bereitzustellen.
    [0017] An der radial außen gelegenen ümfangsfläche des Dichtrings 1 ist zur Herabsetzung des erforderlichen Kraftaufwandes beim Einnressen des Rinσes 1 in das Gehäuse 6 sowie zur Erhöhung der statischen Dichtheit eine Dichtprofilierung 10 in Gestalt einer ringsum laufenden Nut ausgebildet. Zwei an den jeweiligen Außenrändern des Dichtrings 1 vorgesehene Fasen 8 erleichtern vor und während des Ein- pressens die genaue Zentrierung des Ringes 1. Im Bereich 9 des Dichtrings 1 liegt keine Magnetisierung des den Ring bildenden Kunststoffkörpers vor. Somit ist auch ein Einbau des Ringes 1 in magnetisch leitende Gehäuse 6 möglich.
    [0018] Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bogenförmigen magnetischen Kraftlinienverlaufs im Dichtring 1 durch Gegeninduktions-magnetisierung.
    [0019] Auf ein Unterteil 23 aus nichtmagnetisierbarem Kunststoff wird ein Ring 22 oder auch eine Scheibe aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (Metall) aufgesteckt bzw. aufgeklebt. Der Ring 22 oder die Scheibe könnten auch als Dauermagnete vorliegen. Der (noch nicht magnetisierte) Dichtungsring 1 wird im Unterteil 23 zentriert und durch ein Oberteil 24 gehalten, z.B. eingespannt. Die gesamte, aus Unter- und Oberteil 23, 24 bestehende Haltevorrichtung befindet sich im Innern einer Magnetisierungsspule 25, deren Achse parallel zur Pfeilrichtung F verläuft.
    [0020] Durch eine Kondensatorentladung wird in der Spule 25 ein kräftiges, axial in Richtung des Pfeiles F verlaufendes magnetisches Feld erzeugt. Durch die dabei im Werkstoff des Ringes 22 oder der Scheibe entstehenden Wirbelströme bzw. durch die entgegengesetzte Polung des als Dauermaσner ausgebildeten Ringes 22 oder der Scheibe wird ein zum axial gerichteten Feld der Magnetisierungsspule 25 entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, welches das axial verlaufende Feld bogenförmig ablenkt und hier- durch den Dichtring 1 entsprechend magnetisiert. Dabei werden die Feldlinien 26, wie in der linken Hälfte von Fig. 2 angedeutet, im Bereich des Dichtrings in der dargestellten Weise bogenförmig ausgebildet, so daß sie später in der Anordnung nach Fig. 1 im wesentlichen senkrecht zu den einander gegenüberliegenden Flächen der Polringe 3 und der Welle 5 verlaufen.
    [0021] Mit Hilfe des gleichen Verfahrens und einer entsprechend angepaßten Vorrichtung können auch mehrere Dichtringe 1 gleichzeitig bogenförmig magnetisiert werden.
    [0022] Die Fig. 3 zeigt noch einmal die Profilierung 10 der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 in Gestalt der ringsum verlaufenden Nut 10. Die Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausgestaltungen dieser Dichtprofilierung in Gestalt mehrerer, nebeneinander verlaufender Nuten, mehrerer wellenförmiger Einbuchtungen bzw. in Gestalt eines kammartigen Profils.
    [0023] In Fig. 7 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1 mit einer Beschichtung 41 aus einem Elastomer mit wellenförmiger Oberflächengestaltung beschichtet, um die statische Abdichtwirkung des Ringes 1 im Gehäuse 6 zu verbessern. In Fig. 8 ist das Elastomer 41 in einer entsprechenden Nut an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist in eine äußere Nut des Dichtrings 1 ein O-Ring 42 aus elastomerem Material zum Zwecke einer verbesserten Abdichtung eingelegt. Die Beschichtung mit dem Elastomer 41 (Fig. 7 und 8) kann durch Aufvulkanisieren oder durch Aufkleben mit dem Dichtungsring 1 fest verbunden sein. In Fig. 10 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1, die beispielsweise noch ziemlich rauh sein kann, mit einem nicht ausgasenden Fett oder einem Dichtlack 51, z.B. auf Polyurethanbasis beschichtet. Auch hierdurch ist eine bessere statische Abdichtung gewährleistet, da der Dichtlack 51 beim Einpressen des Dichtrings 1 in das Gehäuse 6 in Oberflächenrauhigkeiten des Gehäuses eindringen kann.
    [0024] Bei der Ausführungsform einer Wellendichtung nach Fig. 11 ist in eine entsprechende Aussparung des Gehäuses 6 zunächst ein üblicher Kugellagerring 71 eingefügt. Anschließend wird ein Dichtring 1 der beschriebenen Art eingepreßt. In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausführungsformen hat der Dichtring nach Fig. 13 auf seiner dem Kugellagerring 71 zugewandten Seite einen vorstehenden, ringförmigen Abstandsbund 72, mit dem er am Kugellagerring 71 anliegt. Hierdurch ist die Position des Dichtringes 1 im Gehäuse 6 und der Abstand zwischen Kugellagerring 71 und Dichtungsring 1 festgelegt.
    [0025] Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß ein wesentliches Merkmal der Erfindung im bogenförmigen Verlauf des Magnetflusses besteht, der zu einer verbesserten Halterung des Ferrofluids 7 im Luftspalt zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führt. Durch diesen bogenförmigen Magnetfluß werden die Elementarmagnete im Kunststoffkörper des Dichtungsringes 1 entsprechend ausgerichtet. Die bogenförmige Magnetisierung des Dichtringes 1 führt zu dem weiteren Effekt, daß der Ring auch in ein Gehäuse 6 aus magnetisch leitendem Material eingepreßt werden kann, weil durch die bogenförmige Magnetisierungsform im radial außen gelegenen Bereich 9 des Dichtringes 1 ein unmagnetischer Bereich entsteht, mit dessen Hilfe magnetische Kurzschlüsse am Außenumfang des Ringes 1 vermieden werden können. Durch das Einarbeiten der beschriebenen Dichtprofilierungen bzw. durch das Beschichten des Außenumfanges des Dichtringes (Fig. 3 bis 10) können die Einpreßkräfte erniedrigt und/oder die statischen Abdichteigenschaften der Dichtringe 1 verbessert werden. Eine Deformation des Dichtrings beim Einpressen oder eine Beschädigung der Aufnahmebohrung im Gehäuse 6 ist damit ausgeschlossen.

    Magnetische Dichtungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
    Die Erfindung betrifft eine magnetische Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtring aus einem permanent magnetisierten Kunststoffkörper, der eine drehbar gelagerte Welle umschließt und auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer ringförmigen Aussparung versehen ist, wobei die seitlich dieser Aussparung gelegenen Bereiche des Dicnt- rings als Polringe wirken und mit der Oberfläche der Welle je einen Spalt bilden, der mit Ferrofluid gefüllt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung.
    Magnetische Dichtungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-PS 36 44 697 und der DE-PS 37 13 567 bekannt. Die ringförmige Dichtungsvorrichtung ist mit ihrer äußeren Ümfangsfläche in ein Gehäuse eingepreßt. Durch den sich ausbildenden geschlossenen magnetischen Kraftfluß wird das Ferrofluid im Luftspalt unter den beiden Polringen gehalten. Hierdurch ist eine gasdichte Abdichtung zwischen der linken und rechten Seite der Dichtungsvorrichtung gewährleistet. Bei den bekannten magnetischen Dichtungsvorrichtungen sind die aus einem dauermagnetischen Kunststoffblock herausgearbeiteten Polringe durch eine ringförmige Aussparung in Form eines rechteckigen Einschnitts voneinander ge trennt. Die bekannten Vorrichtungen haben folgende Nachteile:
    Durch den rechteckigen Einschnitt sind die beiden Polringe anfällig gegen ein Ausbrechen, und zwar hauptsächlich dann, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse eingepreßt wird. Der ringförmige Kunststoffkörper ist in axialer Richtung durchmagnetisiert, d.h. auf der linken Planseite der Dichtung befindet sich z.B. der magnetische Nordpol und auf der rechten Planseite der magnetische Südpol. Aufgrund dieser axialen Magnetisierung läßt sich nur eine begrenzte Dichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erzielen, da dort die Dichte des magnetischen Kraftflusses verhältnismäßig klein ist. Wegen der axial gerichteten Magnetisierung muß die bekannte Dichtungsvorrichtung in ein Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff eingepreßt werden, damit im Bereich des Preßsitzes kein magnetischer Kurzschluß entsteht, der den nutzbaren magnetischen Kraftfluß an den beiden Polringen schwächen würde . Durch den rechteckigen Einschnitt zwischen den beiden Polringen werden die magnetischen Kraftlinien an den beiden Ecken des Einschnitts sehr stark umgelenkt, was Verluste im Magnetfluß und eine geringere Abdichtwirkung zur Folge hat. Um auch an ihrer radial außen gelegenen ümfangsfläche der Dichtung, also dort, wo sie in das Gehäuse eingepreßt ist, eine zuverlässige Abdichtung ("statische Abdichtung") zu erzielen, erhält die bekannte Dichtungsvorrichtung einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses. Beim Einpressen in das Gehäuse wird somit durch die elastische Vorspannung des die Dichtung bildenden Kunststoffkörpers statisch abgedichtet. Dies wiederum hat zur Folge, daß, bedingt durch die benötigte Vorspannung, beim Einschieben der Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse sehr hohe Einpreßkräfte aufgebracht werden müssen. Dabei können sich außerdem leicht Riefen im Gehäuse oder in der äußeren ümfangsfläche oder sogar Deformationen der ganzen Magnetdichtung ausbilden, was ebenfalls zu einer mangelhaften Dichtwirkung führen kann.
    Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und eine ga_ttungsgemäße Dichtung so zu verbessern, daß bei Gewährleistung einer einfachen Herstellung und Magnetisierung der Dichtung sowie eines leichten Ein- und Ausbaus derselben die Dichtwirkung erheblich gesteigert ist.
    Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Aussparung zwischen den beiden Polringen im Querschnitt radial nach auswärts verjüngt, und daß der Kunststoffkörper im Bereich der Polringe bogenförmig magnetisiert ist.
    Durch die sich radial nach auswärts verjüngende, insbesondere bogenförmige Querschnittsform der Aussparung werden die beiden Polringe selbst stabiler und unempfindlicher gegenüber der Gefahr eines Ausbrechens. Die bogenförmig verlaufenden Kraftlinien ergeben einen starken magnetischen Fluß, durch den die Abdichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erhöht ist.
    Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
    Fig. 1 schematisch eine magnetische Wellendichtung im Axialschnitt; Fig. 2 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines bogenförmig verlaufenden Magnetflusses in der Wellendichtung nach Fig. 1 ;
    Fig. 3 Schematisch die Formgebung der äußeren bis 6 ümfangsfläche der Wellendichtung nach Fig. 1;
    Fig. 7 schematisch Maßnahmen zur Verbesserung bis 10 der statischen Abdichtung an der äußeren ümfangsfläche der Dichtung nach Fig. 1 und
    Fig.11 einen Wellendichtring mit Abstandsbund.
    Die Fig. 1 zeigt die Grundausführung einer bevorzugten Ausführungsform einer magnetischen Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Dichtungsvorrichtung umfaßt einen Dichtring 1 aus einem magπetisierbaren Kunststoffkörper, an dem beidseits einer ringförmigen Aussparung 2 zwei Polringe ausgebildet sind. Die magnetischen Kraftlinien 4 verlaufen in den Polringen 3 und in einer von den Polringen 3 umschlossenen, drehend gelagerten Welle 5 bogenförmig, wobei die Kraftlinien im Dichtring 1 insbesondere im wesentlichen der Kontur der Aussparung 2 folgen. Der Kunststoffkörper des Dichtringes 1 ist in ein äußeres Gehäuse 6 abgedichtet eingepreßt. Die radial innengelegenen, zylindrischen Flächen der Polschuhe 3 bilden zusammen mit der Oberfläche der Welle 5 einen (Luft-) Spalt, in dem in bekannter Weise ein Ferrofluid 7, also eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an magnetisierbaren Teilchen, eingebracht ist. Das Ferrofluid 7 wird im Spalt von den bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 gehalten und dichtet zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 gasdicht ab.
    Wie dargestellt, ist die Aussparung 2 zwischen den beiden Polringen 3 im Bereich ihres Grundes bogenförmig gestaltet. Hierdurch steht den magnetischen Kraftlinien 4 dort - im Gegensatz zu einer rechtwinklig ausgebildeten Aussparung - mehr magnetisierbares Material zur Verfügung, so daß sie dort gleichmäßiger und dichter verlaufen können und insgesamt zu einem stärkeren Kraftfluß im 3ereich des Luft- spaltes zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führen. Da das Ferrofluid durch einen stärkeren magnetischen Kraftfluß eine stabilere Halterung im Luftspalt erfährt, ist insgesamt durch die beschriebene Ausbildung des Dichtrings seine Abdichtwirkung erheblich gesteigert.
    Auch andere geometrische Querschnittsformen der Aussparung 2 sind möglich. Statt einen Halbkreisbogen zu bilden, könnten die beiden Schenkel der Pclringe auch radial nach außen spitz aufeinander zulaufen, wobei die Spitze auch abgerundet sein könnte. Wegen der bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 kommt es bei der Querschnittsgestaltung der Aussparung 2 lediglich darauf an, daß diese sich radial nach auswärts verjüngt, um so genügend Raum für die Kraftlinien 4 bereitzustellen.
    An der radial außen gelegenen ümfangsfläche des Dichtrings 1 ist zur Herabsetzung des erforderlichen Kraftaufwandes beim Einnressen des Rinαes 1 in das Gehäuse 6 sowie zur Erhöhung der statischen Dichtheit eine Dichtprofilierung 10 in Gestalt einer ringsum laufenden Nut ausgebildet. Zwei an den jeweiligen Außenrändern des Dichtrings 1 vorgesehene Fasen 8 erleichtern vor und während des Ein- pressens die genaue Zentrierung des Ringes 1. Im Bereich 9 des Dichtrings 1 liegt keine Magnetisierung des den Ring bildenden Kunststoffkörpers vor. Somit ist auch ein Einbau des Ringes 1 in magnetisch leitende Gehäuse 6 möglich.
    Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bogenförmigen magnetischen Kraftlinienverlaufs im Dichtring 1 durch Gegeninduktions-magnetisierung.
    Auf ein Unterteil 23 aus nichtmagnetisierbarem Kunststoff wird ein Ring 22 oder auch eine Scheibe aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (Metall) aufgesteckt bzw. aufgeklebt. Der Ring 22 oder die Scheibe könnten auch als Dauermagnete vorliegen. Der (noch nicht magnetisierte) Dichtungsring 1 wird im Unterteil 23 zentriert und durch ein Oberteil 24 gehalten, z.B. eingespannt. Die gesamte, aus Unter-- und Oberteil 23, 24 bestehende Haltevorrichtung befindet sich im Innern einer Magnetisierungsspule 25, deren Achse parallel zur Pfeilrichtung F verläuft.
    Durch eine Kondensatorentladung wird in der Spule 25 ein kräftiges, axial in Richtung des Pfeiles F verlaufendes magnetisches Feld erzeugt. Durch die dabei im Werkstoff des Ringes 22 oder der Scheibe entstehenden Wirbelströme bzw. durch die entgegengesetzte Pclung des als Dauermaσnet ausσebildeten Rinσes 22 oder der Scheibe wird ein zum axial gerichteten Feld der Magnetisierungsspule 25 entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, welches das axial verlaufende Feld bogenförmig ablenkt und hierdurch den Dichtring 1 entsprechend magnetisiert. Dabei werden die Feldlinien 26, wie in der linken Hälfte von Fig. 2 angedeutet, im Bereich des Dichtrings in der dargestellten Weise bogenförmig ausgebildet, so daß sie später in der Anordnung nach Fig. 1 im wesentlichen senkrecht zu den einander gegenüberliegenden Flächen der Polringe 3 und der Welle 5 verlaufen.
    Mit Hilfe des gleichen Verfahrens und einer entsprechend angepaßten Vorrichtung können auch mehrere Dichtringe 1 gleichzeitig bogenförmig magnetisiert werden.
    Die Fig. 3 zeigt noch einmal die Profilierung 10 der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 in Gestalt der ringsum verlaufenden Nut 10. Die Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausgestaltungen dieser Dichtprofilierung in Gestalt mehrerer, nebeneinander verlaufender Nuten, mehrerer wellenförmiger Einbuchtungen bzw. in Gestalt eines kammartigen Profils.
    In Fig. 7 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1 mit einer Beschichtung 41 aus einem Elastomer mit wellenförmiger Oberflächengestaltung beschichtet, um die statische Abdichtwirkung des Ringes 1 im Gehäuse 6 zu verbessern. In Fig. 8 ist das Elastomer 41 in einer entsprechenden Nut an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist in eine äußere Nut des Dichtrings 1 ein O-Ring 42 aus elastomerem Material zum Zwecke einer verbesserten Abdichtung eingelegt. Die 3eschichtung mit dem Elastomer 41 (Fig. 7 und 8) kann durch Aufvulkanisieren oder durch Aufkleben mit dem Dichtungsring 1 fest verbunden sein. In Fig. 10 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1, die beispielsweise noch ziemlich rauh sein kann, mit einem nicht ausgasenden Fett oder einem Dichtlack 51, z.B. auf Polyurethanbasis beschichtet. Auch hierdurch ist eine bessere statische Abdichtung gewährleistet, da der Dichtlack 51 beim Einpressen des Dichtrings 1 in das Gehäuse 6 in Oberflächenrauhigkeiten des Gehäuses eindringen kann.
    Bei der Ausführungsform einer Wellendichtung nach Fig. 11 ist in eine entsprechende Aussparung des Gehäuses 6 zunächst ein üblicher Kugellagerring 71 eingefügt. Anschließend wird ein Dichtring 1 der beschriebenen Art eingepreßt. In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausführungsformen hat der Dichtring nach Fig. 13 auf seiner dem Kugellagerring 71 zugewandten Seite einen vorstehenden, ringförmigen Abstandsbund 72, mit dem er am Kugellagerring 71 anliegt. Hierdurch ist die Position des Dichtringes 1 im Gehäuse 6 und der Abstand zwischen Kugellagerring 71 und Dichtungsring 1 festgelegt.
    Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß ein wesentliches Merkmal der Erfindung im bogenförmigen Verlauf des Magnetflusses besteht, der zu einer verbesserten Halterung des Ferrofluids 7 im Luftspalt zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führt. Durch diesen bogenförmigen Magnetfluß werden die Elementarmagnete im Kunststoffkörper des Dichtungsringes 1 entsprechend ausgerichtet. Die bogenförmige Magnetisierung des Dichtringes 1 führt zu dem weiteren Effekt, daß der Ring auch in ein Gehäuse 6 aus magnetisch leitendem Material eingepreßt werden kann, weil durch die bogenförmige Magnetisierungsform im radial außen gelegenen Bereich 9 des Dichtringes 1 ein unmagnetischer Bereich entsteht, mit dessen Hilfe magnetische Kurzschlüsse am Außenumfang des Ringes 1 vermieden werden können. Durch das Einarbeiten der beschriebenen Dichtprofilierungen bzw. durch das Beschichten des Außenumfanges des Dichtringes (Fig. 3 bis 10) können die Einpreßkräfte erniedrigt und/oder die statischen Abdichteigenschaften der Dichtringe 1 verbessert werden. Eine Deformation des Dichtrings beim Einpressen oder eine Beschädigung der Aufnahmebohrung im Gehäuse 6 ist damit ausgeschlossen.
    Magnetische Dichtungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
    Die Erfindung betrifft eine magnetische Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtring aus einem permanent magnetisierten Kunststoffkörper, der eine drehbar .gelagerte Welle umschließt und auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer ringförmigen Aussparung versehen ist, wobei die seitlich dieser Aussparung gelegenen Bereiche des Dicntrings als Polringe wirken und mit der Oberfläche der Welle je einen Spalt bilden, der mit Ferrofluid gefüllt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung.
    Magnetische Dichtungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-PS 36 44 697 und der DE-PS 37 13 567 bekannt. Die ringförmige Dichtungsvorrichtung ist mit ihrer äußeren Ümfangsfläche in ein Gehäuse eingepreßt. Durch den sich ausbildenden geschlossenen magnetischen Kraftfluß wird das Ferrofluid im Luftspalt unter den beiden Polringen gehalten. Hierdurch ist eine gasdichte Abdichtung zwischen der linken und rechten Seite der Dichtungsvorrichtung gewährleistet. Bei den bekannten magnetischen Dichtungsvorrichtungen sind die aus einem dauermagnetischen Kunststoffblock herausgearbeiteten Polringe durch eine ringförmige Aussparung in Form eines rechteckigen Einschnitts voneinander ge trennt. Die bekannten Vorrichtungen haben folgende Nachteile:
    Durch den rechteckigen Einschnitt sind die beiden Polringe anfällig gegen ein Ausbrechen, und zwar hauptsächlich dann, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse eingepreßt wird. Der ringförmige Kunststoffkörper ist in axialer Richtung durchmagnetisiert, d.h. auf der linken Planseite der Dichtung befindet sich z.B. der magnetische Nordpol und auf der rechten Planseite der magnetische Südpol. Aufgrund dieser axialen Magnetisierung läßt sich nur eine begrenzte Dichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erzielen, da dort die Dichte des magnetischen Kraftflusses verhältnismäßig klein ist. Wegen der axial gerichteten Magnetisierung muß die bekannte Dichtungsvorrichtung in ein Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff eingepreßt werden, damit im Bereich des Preßsitzes kein magnetischer Kurzschluß entsteht, der den nutzbaren magnetischen Kraftfluß an den beiden Polringen schwächen würde. Durch den rechteckigen Einschnitt zwischen den beiden Polringen werden die magnetischen Kraftlinien an den beiden Ecken des Einschnitts sehr stark umgelenkt, was Verluste im Magnetfluß und eine geringere Abdichtwirkung zur Folge hat. Um auch an ihrer radial außen gelegenen ümfangsfläche der Dichtung, also dort, wo sie in das Gehäuse eingepreßt ist, eine zuverlässige Abdichtung ("statische Abdichtung") zu erzielen, erhält die bekannte Dichtungsvorrichtung einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses. Beim Einpressen in das Gehäuse wird somit durch die elastische Vorspannung des die Dichtung bildenden Kunststoffkörpers statisch abgedichtet. Dies wiederum hat zur Folge, daß, bedingt durch die benötigte Vorspannung, beim Einschieben der Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse sehr hohe Einpreßkräfte aufgebracht werden müssen. Dabei können sich außerdem leicht Riefen im Gehäuse oder in der äußeren Ümfangsfläche oder sogar Deformationen der ganzen Magnetdichtung ausbilden,, was ebenfalls zu einer mangelhaften Dichtwirkung führen kann.
    Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und eine gattungsgemäße Dichtung so zu verbessern, daß bei Gewährleistung einer einfachen Herstellung und Magnetisierung der Dichtung sowie eines leichten Ein- und Ausbaus derselben die Dichtwirkunσ erheblich gesteigert ist.
    Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Aussparung zwischen den beiden Polringen im Querschnitt radial nach auswärts verjüngt, und daß der Kunststoffkörper im Bereich der Polringe bogenförmig magnetisiert ist.
    Durch die sich radial nach auswärts verjüngende, insbesondere bogenförmige Querschnittsform der Aussparung werden die beiden Polringe selbst stabiler und unempfindlicher gegenüber der Gefahr eines Ausbrechens. Die bogenförmig verlaufenden Kraftlinien ergeben einen starken magnetischen Fluß, durch den die Abdichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erhöht ist.
    Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
    Fig. 1 schematisch eine magnetische Wellendichtung im Axialschnitt; Fig. 2 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines bogenförmig verlaufenden Magnetflusses in der Wellendichtung nach Fig. 1;
    Fig. 3 schematisch die Formgebung der äußeren bis 6 ümfangsfläche der Wellendichtung nach
    Fig. 1 ;
    Fig. 7 schematisch Maßnahmen zur Verbesserung bis 10 der statischen Abdichtung an der äußeren ümfangsfläche der Dichtung nach Fig. 1 und
    Fig.11 einen Wellendichtring mit Abstandsbund.
    Die Fig. 1 zeigt die Grundausführung einer bevorzugten Ausführungsform einer magnetischen Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Dichtungsvorrichtung umfaßt einen Dichtring 1 aus einem magnetisierbaren Kunststoffkörper, an dem beidseits einer ringförmigen Aussparung 2 zwei Polringe ausgebildet sind. Die magnetischen Kraftlinien 4 verlaufen in den Polringen 3 und in einer von den Polringen 3 umschlossenen, drehend gelagerten Welle 5 bogenförmig, wobei die Kraftlinien im Dichtring 1 insbesondere im wesentlichen der Kontur der Aussparung 2 folgen. Der Kunststoffkörper des Dichtringes 1 ist in ein äußeres Gehäuse 6 abgedichtet eingepreßt. Die radial innengelegenen, zylindrischen Flächen der Polschuhe 3 bilden zusammen mit der Oberfläche der Welle 5 einen (Luft-) Spalt, in dem in bekannter Weise ein Ferrofluid 7, also eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an magnetisierbaren Teilchen, eingebracht ist. Das Ferrofluid 7 wird im Spalt von den bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 gehalten und dichtet zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 gasdicht ab.
    Wie dargestellt, ist die Aussparung 2 zwischen den beiden Polringen 3 im Bereich ihres Grundes bogenförmig gestaltet. Hierdurch steht den magnetischen Kraftlinien 4 dort - im Gegensatz zu einer rechtwinklig ausgebildeten Aussparung - mehr magnetisierbares Material zur Verfügung, so daß sie dort gleichmäßiger und dichter verlaufen können und insgesamt zu einem stärkeren Kraftfluß im Bereich des Luft- spaltcs zwischen den Pciringen 3 und der Welle 5 führen. Da das Ferrofluid durch einen stärkeren magnetischen Kraftfluß eine stabilere Halterung im Luftspalt erfährt, ist insgesamt durch die beschriebene Ausbildung des Dichtrings seine Abdichtwirkung erheblich gesteigert.
    Auch andere geometrische Querschnittsformen der Aussparung 2 sind möglich. Statt einen Halbkreisbogen zu bilden, könnten die beiden Schenkel der Polringe auch radial nach außen spitz aufeinander zulaufen, wobei die Spitze auch abgerundet sein könnte. Wegen der bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 kommt es bei der Querschnittsgestaltung der Aussparung 2 lediglich darauf an, daß diese sich radial nach auswärts verjüngt, um so genügend Raum für die Kraftlinien 4 bereitzustellen.
    An der radial außen gelegenen ümfangsfläche des Dichtrings 1 ist zur Herabsetzung des erforderlichen Kraftaufwandes beim Einpressen des Ringes 1 in das Gehäuse 6 sowie zur Erhöhung der statischen Dichtheit eine Dichtprofilierung 10 in Gestalt einer ringsum laufenden Nut ausgebildet. Zwei an den jeweiligen Außenrändern des Dichtrings 1 vorgesehene Fasen 8 erleichtern vor und während des Ein- pressens die genaue Zentrierung des Ringes 1. Im Bereich 9 des Dichtrings 1 liegt keine Magnetisierung des den Ring bildenden Kunststoffkörpers vor. Somit ist auch ein Einbau des Ringes 1 in magnetisch leitende Gehäuse 6 möglich.
    Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bogenförmigen magnetischen Kraftlinienverlaufs im Dichtring 1 durch Gegeninduktionsmagnetisierung.
    Auf ein Unterteil 23 aus nichtmagnetisierbarem Kunststoff wird ein Ring 22 oder auch eine Scheibe aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (Metall) aufgesteckt bzw. aufgeklebt. Der Ring 22 oder die Scheibe könnten auch als Dauermagnete vorliegen. Der (noch nicht magnetisierte) Dichtungsring 1 wird im Unterteil 23 zentriert und durch ein Oberteil 24 gehalten, z.B. eingespannt. Die gesamte, aus Unter- und Oberteil 23, 24 bestehende Haltevorrichtung befindet sich im Innern einer Magnetisierungsspule 25, deren Achse parallel zur Pfeilrichtung F verläuft.
    Durch eine Kondensatorentladung wird in der Spule 25 ein kräftiges, axial in Richtung des Pfeiles F verlaufendes magnetisches Feld erzeugt. Durch die dabei im Werkstoff des Ringes 22 oder der Scheibe entstehenden Wirbelströme bzw. durch die entgegengesetzte Polunc des als Dauermaσnet ausσebildeten Rinσes 22 oder der Scheibe wird ein zum axial gerichteten Feld der Magnetisierungsspule 25 entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, welches das axial verlaufende Feld bogenförmig ablenkt und hierdurch den Dichtring 1 entsprechend magnetisiert. Dabei werden die Feldlinien 26 , wie in der linken Hälfte von Fig. 2 angedeutet, im Bereich des Dichtrings in der dargestellten Weise bogenförmig ausgebildet, so daß sie später in der Anordnung nach Fig. 1 im wesentlichen senkrecht zu den einander gegenüberliegenden Flächen der Polringe 3 und der Welle 5 verlaufen.
    Mit Hilfe des gleichen Verfahrens und einer entsprechend angepaßten Vorrichtung können auch mehrere Dichtringe 1 gleichzeitig bogenförmig magnetisiert werden.
    Die Fig. 3 zeigt noch einmal die Profilierung 10 der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 in Gestalt der ringsum verlaufenden Nut 10. Die Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausgestaltungen dieser Dichtprofilierung in Gestalt mehrerer, nebeneinander verlaufender Nuten, mehrerer wellenförmiger Einbuchtungen bzw. in Gestalt eines kammartigen Profils.
    In Fig. 7 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1 mit einer Beschichtung 41 aus einem Elastomer mit wellenförmiger Oberflächengestaltung beschichtet, um die statische Abdichtwirkung des Ringes 1 im Gehäuse 6 zu verbessern. In Fig. 8 ist das Elastomer 41 in einer entsprechenden Nut an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist in eine äußere Nut des Dichtrings 1 ein O-Ring 42 aus elastomerem Material zum Zwecke einer verbesserten Abdichtung eingelegt. Die 3eschichtung mit dem Elastomer 41 (Fig. 7 und 8) kann durch Aufvulkanisieren oder durch Aufkleben mit dem Dichtungsring 1 fest verbunden sein. In Fig. 10 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1, die beispielsweise noch ziemlich rauh sein kann, mit einem nicht ausgasenden Fett oder einem Dichtlack 51, z.B. auf Polyurethanbasis beschichtet. Auch hierdurch ist eine bessere statische Abdichtung gewährleistet, da der Dichtlack 51 beim Einpressen des Dichtrings 1 in das Gehäuse 6 in Oberflächenrauhigkeiten des Gehäuses eindringen kann.
    Bei der Ausführungsform einer Wellendichtung nach Fig. 11 ist in eine entsprechende Aussparung des Gehäuses 6 zunächst ein üblicher Kugellagerring 71 eingefügt. Anschließend wird ein Dichtring 1 der beschriebenen Art eingepreßt. In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausführungsformen hat der Dichtring nach Fig. 13 auf seiner dem Kugellagerring 71 zugewandten Seite einen vorstehenden, ringförmigen Abstandsbund 72, mit dem er am Kugellagerring 71 anliegt. Hierdurch ist die Position des Dichtringes 1 im Gehäuse 6 und der Abstand zwischen Kugellagerring 71 und Dichtungsring 1 festgelegt.
    Aus dem Voranstellenden ergibt sich, daß ein wesentliches Merkmal der Erfindung im bogenförmigen Verlauf des Magnetflusses besteht, der zu einer verbesserten Halterung des Ferrofluids 7 im Luftspalt zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führt. Durch diesen bogenförmigen Magnetfluß werden die Ξlementarmagnete im Kunststoffkörper des Dichtungsringes 1 entsprechend ausgerichtet. Die bogenförmige Magnetisierung des Dichtringes 1 führt zu dem weiteren Effekt, daß der Ring auch in ein Gehäuse 6 aus magnetisch leitendem -Material eingepreßt werden kann, weil durch die bogenförmige Magnetisierungsform im radial außen gelegenen Bereich 9 des Dichtringes 1 ein unmagnetischer Bereich entsteht, mit dessen Hilfe magnetische Kurzschlüsse am Außenumfang des Ringes 1 vermieden werden können. Durch das Einarbeiten der beschriebenen Dichtprofilierungen bzw. durch das Beschichten des Außenumfanges des Dichtringes (Fig. 3 bis 10) können die Einpreßkräfte erniedrigt und/oder die statischen Abdichteigenschaften der Dichtringe 1 verbessert werden. Eine Deformation des Dichtrings beim Einpressen oder eine Beschädigung der Aufnahmebohrung im Gehäuse 6 ist damit ausgeschlossen.
    Magnetische Dichtungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
    Die Erfindung betrifft eine magnetische Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtring aus einem permanent magnetisierten Kunststoffkörper, der eine drehbar gelagerte Welle umschließt und auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer ringförmigen Aussparung versehen ist, wobei die seitlich dieser Aussparung gelegenen Bereicne des Dicntrings als Polringe wirken und mit der Oberfläche der Welle je einen Spalt bilden, der mit Ferrofluid gefüllt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung.
    Magnetische Dichtungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-PS 36 44 697 und der DE-PS 37 13 567 bekannt. Die ringförmige Dichtungsvorrichtung ist mit ihrer äußeren Ümfangsfläche in ein Gehäuse eingepreßt. Durch den sich ausbildenden geschlossenen magnetischen Kraftfluß wird das Ferrofluid im Luftspalt unter den beiden Polringen gehalten. Hierdurch ist eine gasdichte Abdichtung zwischen der linken und rechten Seite der Dichtungsvorrichtung gewährleistet. Bei den bekannten magnetischen Dichtungsvorrichtungen sind die aus einem dauermagnetischen Kunststoffblock herausgearbeiteten Polringe durch eine ringförmige Aussparung in Form eines rechteckigen Einschnitts voneinander getrennt. Die bekannten Vorrichtungen haben folgende Nachteile:
    Durch den rechteckigen Einschnitt sind die beiden Polringe anfällig gegen ein Ausbrechen, und zwar hauptsächlich dann, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse eingepreßt wird. Der ringförmige Kunststoffkörper ist in axialer Richtung durchmagnetisiert, d.h. auf der linken Planseite der Dichtung befindet sich z.B. der magnetische Nordpol und auf der rechten Planseite der magnetische Südpol. Aufgrund dieser axialen Magnetisierung läßt sich nur eine begrenzte Dichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erzielen, da dort die Dichte des magnetischen Kraftflusses verhältnismäßig klein ist. Wegen der axial gerichteten Magnetisierung muß die bekannte Dichtungsvorrichtung in ein Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff eingepreßt werden, damit im Bereich des PreßSitzes kein magnetischer Kurzschluß entsteht, der den nutzbaren magnetischen Kraftfluß an den beiden Polringen schwächen würde. Durch den rechteckigen Einschnitt zwischen den beiden Polringen werden die magnetischen Kraftlinien an den beiden Ecken des Einschnitts sehr stark umgelenkt, was Verluste im Magnetfluß und eine geringere Abdichtwirkung zur Folge hat. Um auch an ihrer radial außen gelegenen ümfangsfläche der Dichtung, also dort, wo sie in das Gehäuse eingepreßt ist, eine zuverlässige Abdichtung ("statische Abdichtung") zu erzielen, erhält die bekannte Dichtungsvorrichtung einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses. Beim Einpressen in das Gehäuse wird somit durch die elastische Vorspannung des die Dichtung bildenden Kunststoffkörpers statisch abgedichtet. Dies wiederum hat zur Folge, daß, bedingt durch die benötigte Vorspannung, beim Einschieben der Dichtungsvorrichtung in das Gehäuse sehr hohe Einpreßkräfte aufgebracht werden müssen. Dabei können sich außerdem leicht Riefen im Gehäuse oder in der äußeren ümfangsfläche oder sogar Deformationen der ganzen Magnetdichtung ausbilden, was ebenfalls zu einer mangelhaften Dichtwirkung führen kann.
    Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und eine gattungsgemäße Dichtung so zu verbessern, daß bei Gewährleistung einer einfachen Herstellung und Magnetisierung der Dichtung sowie eines leichten Ein- und Ausbaus derselben die Dichtwirkung erheblich gesteigert ist.
    Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Aussparung zwischen den beiden Polringen im Querschnitt radial nach auswärts verjüngt, und daß der Kunststoffkörper im Bereich der Polringe bogenförmig magnetisiert ist.
    Durch die sich radial nach auswärts verjüngende, insbesondere bogenförmige Querschnittsform der Aussparung werden die beiden Polringe selbst stabiler und unempfindlicher gegenüber der Gefahr eines Ausbrechens. Die bogenförmig verlaufenden Kraftlinien ergeben einen starken magnetischen Fluß, durch den die Abdichtwirkung im Bereich des Ferrofluids erhöht ist.
    Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
    Fig. 1 schematisch eine magnetische Wellendichtung im Axialschnitt; Fig. 2 schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines bogenförmig verlaufenden Magnetflusses in der Wellendichtung nach Fig. 1;
    Fig. 3 schematisch die Formgebung der äußeren bis 6 ümfangsfläche der Wellendichtung nach Fig. 1;
    Fig. 7 schematisch Maßnahmen zur Verbesserung bis 10 der statischen Abdichtung an der äußeren ümfangsfläche der Dichtung nach Fig. 1 und
    Fig.11 einen Wellendichtring mit Abstandsbund.
    Die Fig. 1 zeigt die Grundausführung einer bevorzugten Ausführungsform einer magnetischen Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die DichtungsVorrichtung umfaßt einen Dichtring 1 aus einem magnetisierbaren Kunststoffkörper, an dem beidseits einer ringförmigen Aussparung 2 zwei Polringe ausgebildet sind. Die magnetischen Kraftlinien 4 verlaufen in den Polringen 3 und in einer von den Polringen 3 umschlossenen, drehend gelagerten Welle 5 bogenförmig, wobei die Kraftlinien im Dichtring 1 insbesondere im wesentlichen der Kontur der Aussparung 2 folgen. Der Kunststoffkörper des Dichtringes 1 ist in ein äußeres Gehäuse 6 abgedichtet eingepreßt. Die radial innengelegenen, zylindrischen Flächen der Polschuhe 3 bilden zusammen mit der Oberfläche der Welle 5 einen (Luft-) Spalt, in dem in bekannter Weise ein Ferrofluid 7, also eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an magnetisierbaren Teilchen, eingebracht ist. Das Ferrofluid 7 wird im Spalt von den bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 gehalten und dichtet zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 gasdicht ab.
    Wie dargestellt, ist die Aussparung 2 zwischen den beiden Polringen 3 im Bereich ihres Grundes bogenförmig gestaltet. Hierdurch steht den magnetischen Kraftlinien 4 dort - im Gegensatz zu einer rechtwinklig ausgebildeten Aussparung - mehr magnetisierbares Material zur Verfügung, so daß sie dort gleichmäßiger und dichter verlaufen können und insgesamt zu einem stärkeren Kraftfluß im Bereich des Luft-spaltcs zwischen den Polringen 3 und der Weile 5 führen. Da das Ferrofluid durch einen stärkeren magnetischen Kraftfluß eine stabilere Halterung im Luftspalt erfährt, ist insgesamt durch die beschriebene Ausbildung des Dichtrings seine Abdichtwirkung erheblich gesteigert.
    Auch andere geometrische Querschnittsformen der Aussparung 2 sind möglich. Statt einen Halbkreisbogen zu bilden, könnten die beiden Schenkel der Polringe auch radial nach außen spitz aufeinander zulaufen, wobei die Spitze auch abgerundet sein könnte. Wegen der bogenförmig verlaufenden magnetischen Kraftlinien 4 kommt es bei der Querschnittsgestaltung der Aussparung 2 lediglich darauf an, daß diese sich radial nach auswärts verjüngt, um so genügend Raum für die Kraftlinien 4 bereitzustellen.
    An der radial außen gelegenen ümfangsfläche des Dichtrings 1 ist zur Herabsetzung des erforderlichen Kraftaufwandes beim Einpressen des Ringes 1 in das Gehäuse 6 sowie zur Erhöhung der statischen Dichtheit eine Dichtprofilierung 10 in Gestalt einer ringsum laufenden Nut ausgebildet. Zwei an den jeweiligen Außenrändern des Dichtrings 1 vorgesehene Fasen 8 erleichtern vor und während des Ein- pressens die genaue Zentrierung des Ringes 1. Im Bereich 9 des Dichtrings 1 liegt keine Magnetisierung des den Ring bildenden Kunststoffkörpers vor. Somit ist auch ein Einbau des Ringes 1 in magnetisch leitende Gehäuse 6 möglich.
    Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines bogenförmigen magnetischen Kraftlinienverlaufs im Dichtring 1 durch Gegeninduktions-magnetisierung.
    Auf ein Unterteil 23 aus nichtmagnetisierbarem Kunststoff wird ein Ring 22 oder auch eine Scheibe aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (Metall) aufgesteckt bzw. aufgeklebt. Der Ring 22 oder die Scheibe könnten auch als Dauermagnete vorliegen. Der (noch nicht magnetisierte) Dichtungsring 1 wird im Unterteil 23 zentriert und durch ein Oberteil 24 gehalten, z.B. eingespannt. Die gesamte, aus Unter- und Oberteil 23, 24 bestehende Haltevorrichtung befindet sich im Innern einer Magnetisierungsspule 25, deren Achse parallel zur Pfeilrichtung F verläuft.
    Durch eine Kondensatorentladung wird in der Spule 25 ein kräftiges, axial in Richtung des Pfeiles F verlaufendes magnetisches Feld erzeugt. Durch die dabei im Werkstoff des Ringes 22 oder der Scheibe entstehenden Wirbelströme bzw. durch die entgegengesetzte Polung des als Dauermagnet ausgebildeten Ringes 22 oder der Scheibe wird ein zum axial gerichteten Feld der Magnetisierungsspule 25 entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, welches das axial verlaufende Feld bogenförmig ablenkt und hierdurch den Dichtring 1 entsprechend magnetisiert. Dabei werden die Feldlinien 26, wie in der linken Hälfte von Fig. 2 angedeutet, im Bereich des Dichtrings in der dargestellten Weise bogenförmig ausgebildet, so daß sie später in der Anordnung nach Fig. 1 im wesentlichen senkrecht zu den einander gegenüberliegenden Flächen der Polringe 3 und der Welle 5 verlaufen.
    Mit Hilfe des gleichen Verfahrens und einer entsprechend angepaßten Vorrichtung können auch mehrere Dichtringe 1 gleichzeitig bogenförmig magnetisiert werden.
    Die Fig. 3 zeigt noch einmal die Profilierung 10 der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 in Gestalt der ringsum verlaufenden Nut 10. Die Fig. 4 bis 6 zeigen andere Ausgestaltungen dieser Dichtprofilierung in Gestalt mehrerer, nebeneinander verlaufender Nuten, mehrerer wellenförmiger Einbuchtungen bzw. in Gestalt eines kammartigen Profils.
    In Fig. 7 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1 mit einer Beschichtung 41 aus einem Elastomer mit wellenförmiger Oberflächengestaltung beschichtet, um die statische Abdichtwirkung des Ringes 1 im Gehäuse 6 zu verbessern. In Fig. 8 ist das Elastomer 41 in einer entsprechenden Nut an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist in eine äußere Nut des Dichtrings 1 ein O-Ring 42 aus elastomerem Material zum Zwecke einer verbesserten Abdichtung eingelegt. Die 3eschichtung mit dem Elastomer 41 (Fig. 7 und 8) kann durch Aufvulkanisieren oder durch Aufkleben mit dem Dichtungs¬ring 1 fest verbunden sein. In Fig. 10 ist die äußere ümfangsfläche des Dichtrings 1, die beispielsweise noch ziemlich rauh sein kann, mit einem nicht ausgasenden- Fett oder einem Dichtlack 51, z.B. auf Polyurethanbasis beschichtet. Auch hierdurch ist eine bessere statische Abdichtung gewährleistet, da der Dichtlack 51 beim Einpressen des Dichtrings 1 in das Gehäuse 6 in Oberflächenrauhigkeiten des Gehäuses eindringen kann.
    Bei der Ausführungsform einer Wellendichtung nach Fig. 11 ist in eine entsprechende Aussparung des Gehäuses 6 zunächst ein üblicher Kugellagerring 71 eingefügt. Anschließend wird ein Dichtring 1 der beschriebenen Art eingepreßt. In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausführungsformen hat der Dichtring nach Fig. 13 auf seiner dem Kugellagerring 71 zugewandten Seite einen vorstehenden, ringförmigen Abstandsbund 72, mit dem er am Kugellagerring 71 anliegt. Hierdurch ist die Position des Dichtringes 1 im Gehäuse 6 und der Abstand zwischen Kugellagerring 71 und Dichtungsring 1 festgelegt.
    Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß ein wesentliches Merkmal der Erfindung im bogenförmigen Verlauf des Magnetflusses besteht, der zu einer verbesserten Ξalterung des Ferrofluids 7 im Luftspalt zwischen den Polringen 3 und der Welle 5 führt. Durch diesen bogenförmigen Magnetfluß werden die Elementarmagnete im Kunststoffkörper des Dichtungsringes 1 entsprechend ausgerichtet. Die bogenförmige Magnetisierung des Dichtringes 1 führt zu dem weiteren Effekt, daß der Ring auch in ein Gehäuse 6 aus magnetisch leitendem Material eingepreßt werden kann, weil durch die bogenförmige Magnetisierungsform im radial außen gelegenen Bereich 9 des Dichtringes 1 ein unmagnetischer Bereich entsteht, mit dessen Hilfe magnetische Kurzschlüsse am Außenumfang des Ringes 1 vermieden werden können. Durch das Einarbeiten der beschriebenen Dichtprofilierungen bzw. durch das Beschichten des Außenumfanges des Dichtringes (Fig. 3 bis 10) können die Einpreßkräfte erniedrigt und/oder die statischen Abdichteigenschaften der Dichtringe 1 verbessert werden. Eine Deformation des Dichtrings beim Einpressen oder eine Beschädigung der Aufnahmebohrung im Gehäuse 6 ist damit ausgeschlossen.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e ;
    1. Magnetische Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtring aus einem permanent magnetisierten Kunststoffkörper, der eine drehbar gelagerte Welle umschließt und auf seiner der Welle zugewandten Seite mit einer ringförmigen Aussparung versehen ist, wobei die seitlich dieser Aussparung gelegenen Bereiche des Dichtrings als Polringe wirken und mit der Oberfläche der Welle je einen Spalt bilden, der mit Ferrofluid gefüllt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Aussparung (2) zwischen den beiden Polringen (3) im Querschnitt radial nach auswärts verjüngt, und daß der Kunststoffkörper im Bereich der Polringe bogenförmig (4) magnetisiert ist.
    2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) im Querschnitt bogenförmig ist.
    3.. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) im Querschnitt in den Kunststoffkörper spitz zulaufend ausgebildet ist.
    4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die bogenförmige Magnetisierung (4) im radial außen gelegenen Bereich (9) des Dichtrings (1) ein nichtmagnetisierter Bereich vorhanden ist.
    5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der statischen Dichtheit an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings (1) eine Dichtprofilierung (10) eingearbeitet ist.
    6. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ümfangsfläche des Dichtrings (1) ganz oder teilweise mit einem Elastomer (41) beschichtet ist.
    7. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer (41) aufgeklebt oder auf- vulkanisiert ist.
    8. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung an der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings (1) ein O-Ring (42) vorgesehen ist.
    9. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ümfangsfläche des Dichtrings (1) mit einem Dichtlack (51) beschichtet ist.
    10. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ümfangsfläche des Dichtrings (1) mit einem nicht ausgasenden Fett beschichtet ist.
    11. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Rändern der äußeren ümfangsfläche des Dichtrings (1) eine Fase (8) ausgebildet ist.
    12. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stirnseite des Dichtrings (1) einstückig ein Abstandsbund (72) angeordnet ist.
    13. Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der bogenförmigen Magnetisierung des Kunststoffkörpers in einem axial ausgerichteten Magnetfeld ein Ring oder eine Scheibe aus elektrisch leitendem Werkstoff oder aus dauermagnetischem Material koaxial zum Kunststoff- körper so angeordnet wird, daß der Ring oder die Scheibe das axial ausgerichtete Magnetfeld bogenförmig ablenkt.
    14 . Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kunststoffkörper gleichzeitig bogenförmig magnetisiert werden.
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    KR900700806A|1990-08-17|
    EP0410985A1|1991-02-06|
    DE3822198A1|1989-10-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-10-19| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
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    1990-04-05| COP| Corrected version of pamphlet|Free format text: PAGE 15,CONTINUATION OF THE DECLARATION UNDER ARTICLE 19,ADDED |
    1990-06-14| COP| Corrected version of pamphlet|Free format text: PAGE 15,STATEMENT UNDER ARTICLE 19,REPLACED BY NEW PAGE 15 |
    1990-09-25| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989904056 Country of ref document: EP |
    1991-02-06| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989904056 Country of ref document: EP |
    1992-11-05| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989904056 Country of ref document: EP |
    优先权:
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