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Schleifringdichtung zum Einbau zwischen sich relativ drehenden, koaxialen Maschinenteilen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifringdichtung zum Einbau zwischen sich relativ drehenden, koaxialen Maschinenteilen, bei welcher zur axialen Anpressung des Schleifringes ein Ring aus ela- stischem, verformbarem, nichtmetallischem Werkstoff vorgesehen ist, der zwischen einer sich axial an einem entsprechenden Stützring oder unmittelbar an einem Teil der Maschine abstützenden Innenmanschette und einer entgegengesetzt gerichteten Aussenmanschette einen radialen Verbindungsteil aufweist, der mit der Aussenmanschette einen Stützring mit einer zum Verbindungsteil gerichteten Ausnehmung umfasst.
Bei den bisher bekannten Schleifringdichtungen der einleitend beschriebenen Art wurde nicht die Tatsache berücksichtigt, dass Dichtungsringe aus Elastomeren, wie synthetischer Kautschuk u. dgl. zwar elastisch verformbar, aber kaum kompressibel sind. Ein aus elastomerem Werktstoff hergestellter ringförmiger Körper kani daher bei axialem Zusammenpressen, wegen radial entstandener, nach innengerichteter Druckkomponenten. nicht so einfach verfoym werden, dass sich sein Innendurchmesser gleichmässig verringert, sondern er widersteht einem solchen Versuch selbst bei Anwendung grösster axialer Kräfte in annähernd gleicher Weise wie ein starrer Körper.
Infolgedessen ist eine gleichmässig konzentrische Verformung des elastischen Ringes durch radial entstandene einwärtsgerichtete Druckkräfte unmöglich, und die Forderung der radialen Stabilität des Schleifringes in seiner konzentrischen Lage ist nicht erfüllbar. Unter der Wirkung solcher einwärtsgerichteter Stauchkräfte treten unvermeidlich Knickungen in Erschei- nung, die zur Folge haben können, dass der erwähnte verformbare Ringkörper unkomrollierbar eine von der Kreisform abweichende wellenförmige Gestalt annimmt, so dass sich der Schleifring bei den bisher bekannten Schleifringdichtungen in einem äusserst labilen Zustand gegenüber der Lauffläche befindet,
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in relativerknickungen wird der Schleifring schief und exentrisch auf die Lauffläche angepresst und sofort durch die Reibung zum Schleudern, Flattern und Taumeln gebracht, was rasch zur Undichtheit und zuhohem Ver- schleiss führt.
Um eine, die angeführten Mängel vermeidende Schleifringdichtung zu erhalten, weist bei einer einleitend beschriebenen Schleifringdichtung der elastische Ring im unverformten Zustande am radialen Verbindungsteil unterhalb der Aussenmanschette einen massiven Ringwulst auf, der eine konvexe Krümmung besitzt, die im Querschnitt gesehen mit einer an die Krümmung gelegten Tangente parallel zur Wellenachse a n den radialen Verbindungteil anschliesst, und dass die zum Ringwulst gerichtete Ausnehmung des Stützringes konkav ist und eine Krümmung aufweist, die geringer als die Krümmung des konvexen Profils des Ringwulstes ist, so dass bei axialer Kompression der Schleifringdichtung die konvexe Krümmung des Ringwulstes sich an der Fläche der konkaven Wölbung des Stützringes satt abwälzt.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Schleifringdichtu. 1g sind die Nachteile der bisher bekannten Dichtungen einwandfrei dadurch beseitigt, dass infolge der besonderen Gestaltung des elastischen Ringes und des mit ihm zusammenwirkenden Stützringes dafür Sorge getragen ist, dass auf den elastischen Ring bei axialer Zusammenpressung der Dichtung keine inneren Kräfte einwirken können, die bestrebt sind, den elastischen Ring zu stauchen oder zu verknicken und dadurch eine gleichmässige konzentrische
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Verformung unmöglich machen, die für eine radiale Stabilität und genau-z Zentrierung unerlässlich ist.
Bei der erfindungsgemässen Ausbildung des elastischen Ringes und des zugehörigen Stützringes verformt sich der elastische Ring bei seiner axialen Zusammenpressung so, dass der massive konvexe Ringwulst dieses elastischen Ringes sich reibungsfrei auf der konkaven inneren Fläche des Stützringes abwälzt, wobei sich der Wulst nur radial und absolut konzentrisch erweitern kann. Bei einer solchen radialen Erweiterung ist das Material des massiven Ringwulstes nun kreisrund und einwandfrei konzentrisch auf Dehnung beansprucht, so dass sämtliche inneren Stauchkräfte und jede mögliche Knickung des Wulstes restlos ausgeschaltet sind. Hiedurch ist mit der erfindungsgemäss neuartigen Gestaltung nach dem Abwälzprinzip eine grosse axiale Nachgiebigkeit erzielt.
Gleichzeitig ist dem Schleifring die grösste radiale Stabilität
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fläche.
In weiteren erfindungsgemässen Ausbildungen besteht der konkave Stützring in an sich bekannter Wei- se aus starrem Material und dient gleichzeitig als Schleifring ; er ist vorzugsweise aus einem verformba- ren, nichtmetallischen Material angefertigt.
Die Innenmanschette des elastischen Ringes verjüngt sich, nach ihrem äusseren Ende hin innen oder aussen konisch und ist mit ihrem Endteil in eine entsprechend geformte Ringnut eines Stützkörpers einge- passt. Weiters ist erfindungsgemäss die sich in axialer Richtung erstreckende Ringnut an der Rückseite eines Schleifringes in diesen eingearbeitet, wobei die Aussenfläche der Ringnut zu einer sich in die In- nenmanschette des elastischen Ringes erstreckenden Büchse verlängert ist, die am1 einem Stück mit dem
Schleifring besteht oder einen gesondert gefertigten Bauteil bildet. In abgeänderter Ausführung kann die gesamte Ringnut in einen der sich relativ drehenden Maschinenteile eingearbeitet sein.
Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung sind nachfolgend verschiedene Ausfüh- rungsformen zur Erläuterung und ohne Beschränkung als Beispiele beschrieben und in der Zeichnung dar- gestellt, in welcher Fig. 1 im Vertikalschnitt eine Schleifringdichtung im entspannten elastischen Zustande während der Montage. und Fig. 2 in gleicher Darstellung fertig montiert für den Betrieb zeigt.
Die Fig. 3,4 und 5 veranschaulichen in ähnlichen Schnitten, wie Fig. 2 drei abweichende Verwendungsarten.
In Fig. 1 ist mit 1 die gesamte Schleifringdichtung nach der Erfindung und mit 2 und 3 die Teile einer Maschine bezeichnet, von welchen sich einer gegen den andern oder beide drehen und die abzudichten sind. Der durch die Bezugszeichen 4,8, 10,11, 13 und 14 in seiner Gesamtheit gekennzeichnete elastische Ring der Schleifringdichtung 1 von teilweise im wesentlichen S-förmigem Querschnitt, enthält einen ringförmigen, massiven Teil 4, der nachfolgend "Ring\V"1llst" genannt ist.
Um die nachfolgende Beschreibung zu erleichtern, kann man annahmen, dass dieser elastische Ring durch die Rotation des vorerwähnten S-förmigen Querschnittes um und mit einem gewissen Abstand von einer geometrischen Achse x-x erzeugt ist.
Der Ringwulst 4 ist, im Querschnitt gesehen, zum Teil von einem konvexen Profil 5 begrenzt, das, wobei es nach aussen schwenkt, mit einer Tangente parallel zu der gemeinsamen geometrischen Achse x-x an den radialen Verbindungsteil 8 des elastischen Ringes anschliesst. Gegen den äusseren Umfang des Ringswulstes 4 liegt ein Stützring 7 an, in dessen Ausnehmung 6 sich der Ringwulst 4 erstreckt, wobei sich der elastische Ring mit seinem radialen Verbindungsteil 8 auf dem Rande 9 des Stützringes ', abstützt.
Der radiale Verbindungsteil 8 erweitert sich nachfolgend axial in Form einer Manschette 10, die aussen mit dem Körper des Stützringes 7 verbunden ist und in einem umgelegten Rand 11 endet, der kreisförmig hinter einer Schulter angebracht ist, welche der Stützring 7 auf seiner axialen Anlageseite gegen den angrenzendenMaschinenteil 3 aufweist.
Die Ausnehmung 6 des Stützringes 7 ist in ihrem grössten Teil allmählich konvergierend gemäss einer schwächeren Krümmung ausgebildet. als diejenige des Profils 5 des Ringwulstes 4 im entspannten elastischen Zustande, so dass ein freier Raum 12 zwischen dem konvexen. profil 5 des Ringwulstes 4 und der genannten Ausnehmung 6 vorhanden ist. Dieser Zwischenraum 12 ist notwendig, um die radiale Erweiterung des Ringswulstes 4 zu ermöglichen und um die axiale Elastizität der Schleifringdichtung zu sichern, nachdem sie montiert und im Betrieb axial zusammengedrückt worden ist.
Bei dieser Ausführung besteht vorzugsweise der Stützring 7 selbst auch aus verformbarem Material, wobei die Verwendung von starren Stoffen, wie später beschrieben. möglich ist.
Der elastische Ring zeigt an seinem Innenrand und am Rücken des Ringwulstes 4 axial und konzentrisch eine Innenmanschette 13, die in einem kegelstumpfförmigen Teil 14 endet, der in einer Ringnut 15 liegt, die in einem Schleifring 16 gebildet ist, der mit einer Büchse 17 verbunden ist, die für die Aufnahme der Innenmanschette 13 eine Nabe bildet.
Der Schleifring 16 ist dafür bestimmtste Dichtheit
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sehr schwierigen Falle zu erhalten, wo die koaxialen, in realtiver Drehung befindlichen Maschinentei- le 35, 36 durch ihre Anordnung und ihre Abmessungen nur einen sehr beschränkten axialen Platz für die
Unterbringung eines Dichtungselementes bieten, wie es bei Wälzlagergebäusen, den Achsgehäusen mit
Wälzlagern der Eisenbahnwagen, der Loren oder andern Fahrzeugen, den Werkzeugmaschinen, den Tex- tilmaschinen usw. der Fall ist.
In der Fig. 5, wo man den S-förmigen Querschnitt des elastischen Ringes wiederfindet, stellt man zuerst fest, dass die Schleifringdichtung im Betrieb mit dem gleichen axialen Kompressionsverhältnis und mit der gleichen Deformation des Ringwulstes 4 montiert ist, wie in Fig. 2. Die Aussenmansehette lOa des elastischen Ringes hält den umgelegten Radialrand 33 eines konkaven Ringes 34 in Napfform mit ver- hältnismässig dünner Wand, vorzugsweise aus Pressblech fest, in den sich der Ringwulst 4 einlegt.
Da der umgebogene Rand 33 eine geringe Dicke hat, weist die Aussenmanschette lOa axial ebenfalls eine äusserst verminderte Länge auf. Mit dem abstehenden Rand llb der Aussenmanschetre 10a stützt sich die Schleifringdichtung auf dem Maschinenteil 35 ab, so dass die erforderliche Tiefe der Ausnehmung desselben für die Unterbringung der Aussenmanschette und ihren umgebogenen Rand lib selbst ebenfalls auf ein Minimum verringert ist.
Es ist dadurch möglich. die Schleifringdichtung ohne Schwierigkeit in einem verhältnismässig dünnen Maschinenteil 35, z. B. der Wand eines Wälzlagergehäuses zu montieren.
Aus Fig. 5 ist zu ersehen, dass der sich auf der Fläche 19a abstützende Schleifring 16b, die Büch- se 17, die Innenmanschette 13 mit dem kegelstumpfförmigen Teil 14 in gleicher Weise wie beim Aus- ftihrungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ausgebildet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schleifringdichtung zum Einbau zwischen sich relativ drehenden ; koaxialen Maschinenteilen, bei welcher zur axialen Anpressung des Schleifringes ein Ring aus elastischem, verformbarem, nichtmetallschem Werkstoff vorgesehen ist, der zwischen einer sich axial an einem entsprechenden Stützring oder unmittelbar an einem Teil der Maschine abstützende Innenmanschette und einer entgegengesetzt gerichteten Aussenmanschette einen radialen Verbindungsteil aufweist, der mit der Aussenmanschette einen Stützring mit einer zum Verbindungsteil gerichteten Ausnehmung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring im unverformten Zustande am radialen Verbindungsteil (8) unterhalb der Aussenman- schette (10) einen massiven Ringwulst (4) aufweist, der ein konvexes Profil (5) besitzt,
das im Querschnitt gesehen mit einer an die Krümmung gelegten Tangente parallel zur Wellenachse an den radialen Verbindungsteil (8) anschliess), und dass die zum Ringwulst (4) gerichteteAusnehmung (6) des StützringeS (7) konkav ist und eine Krümmung aufweist, die geringer als die Krümmung des konvexen Profils (5) des Ringwulstes (4) ist, so dass bei axialer Kompression der Schleifringdichtung das konvexe Profil (5) des Ringwulstes (4) sich an der Fläche der konkaven Wölbung (6) des Stützringes (7) satt abwälzt.