DE10021353C2 - Abdichtung für längsgeteilte Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für längsgeteilte Gehäuse, deren abzudichtende Teilflächen mit Nuten zur Aufnahme einer elastischen Dichtung versehen sind und im Bereich der Gehäuseenden an einer im Winkel zur Teilflächenebene verlaufenden anderen Fläche enden, wobei eine Nut sich über die gesamte Länge einer Teilfläche erstreckt und eine Dichtungsschnur mit verdickten Enden aufnimmt, wobei jedes Ende in einer entsprechenden Erweiterung des . Nutendes aufgenommen ist und an der im Winkel zur Teilfläche verlaufenden anderen Fläche oder in einer Aussparung derselben dichtend anliegt, und daß an der im Winkel verlaufenden anderen Fläche verstellbare, die Enden der Dichtungsschnur zusammenpressende Mittel angeordnet sind.

Eine gattungsgemäße Abdichtung ist durch die DE 33 00 505 C2 bekannt, die sich durch eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet. In Einzelfällen auftretende Undichtigkeiten im Bereich der sogenannten Kreuzfuge werden durch ein Nachspannen der zusammenpressenden Mittel behoben. Bei solchen Arbeiten zur Nachdichtung des Gehäuses traten vereinzelt weitere Undichtigkeiten auf, deren Ursachen schwer zu ermitteln waren. Aufgrund aufwendiger Untersuchungen stellte sich heraus, daß beim Nachspannen der zusammenpressenden Mittel und bedingt durch die unterschiedliche menschliche Feinmotorik teilweise unzulässig hohe Anpresskräfte erzeugt wurden. Dadurch entstanden mechanische Schäden an den Dichtmitteln, welche ursächlich für die Entstehung von Leckagen waren.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für die die Enden der Dichtungsschnur zusammenpressenden Mittel eine Möglichkeit zur Erzeugung von zulässigen Anpresskräften zu entwickeln. Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß das zusammenpressende Mittel mit einem oder mehreren, die Formänderungsarbeit der verdickten Enden und der Dichtungsschnur ganz oder teilweise ausgleichenden Energiespeicher versehen ist oder sind.

Es wurde erkannt, daß bei der vorbekannten Lösung die während einer Montage erzeugte Vorspannung zwar über einen langen Zeitraum erhalten bleibt, jedoch von den Materialeigenschaften der verwendeten Dichtungsmaterialien abhängig ist. Je nach Hersteller und Auswahl der Dichtungsmaterialien sowie der Umgebungs­ einflüsse durch die abzudichtenden Medien, Drücke, Temperaturen und Lastwechsel weisen die Dichtungsmaterialien unterschiedliche Zeitstandsfestigkeiten auf. Auch durch eine Alterung oder einen Verlust von in den Dichtungsmaterialien enthaltenen Weichmachern verlieren die Dichtungselemente ihre Vorspannung. Dies begünstigt die Gefahr von Undichtigkeiten im Bereich der Kreuzfuge, welche durch ein Nachspannen der zusammenpressenden Mittel behoben werden. Wenn aber bei einem solchen Nachspannvorgang infolge unzulässiger Anpresskräfte eine Schädigung der verdickten Mittel erzeugt wird, steigt die Gefahr von kurzfristig wieder auftretenden Undichtigkeiten. Außerdem ist das korrekte Nachspannen durch eine Fachkraft bei weltweiten Einsatzorten sehr kostenintensiv. Mit der erfindungs­ gemäßen Anordnung eines Energiespeichers, dessen Kraftwirkung so ausgelegt ist, daß die Formänderungsarbeit der verdickten Enden und dem damit verbundenen Teil der Dichtungsschnur ganz oder teilweise ausgeglichen wird, erzeugt das zusammenpressende Mittel nach der Montage und dauerhaft eine zulässige bzw. ausreichende Anpresskraft.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß im Übergang zwischen der Nut und der Erweiterung eine ein Fließen der verdickten Enden und der Dichtungsschnur begrenzende Gestaltung vorhanden ist. Üblicherweise ist die in einer Teilfläche eines längsgeteilten Gehäuses angeordnete Nut mit einem eckigen Querschnitt versehen. Eine darin eingelegte elastische Dichtung in Form einer Schnurdichtung weist dagegen häufig einen runden oder x-förmigen Querschnitt auf. Beim Zusammenfügen der Gehäuseteile erfolgt ein Zusammenpressen der elastischen Dichtungsschnur, wobei sie die Nut unter einer dichtenden Anlage an den Begrenzungsflächen nahezu vollständig ausfüllt. Es verbleiben jedoch Freiräume zwischen den durch die Nutwände gebildeten Ecken und der innerhalb der Nut angeordneten Schnurdichtung. Dies kann sich mitunter als nachteilig im Bereich des Überganges zwischen einem Nutende und einer daran angrenzenden Erweiterung zur Aufnahme des verdickten Endes einer Dichtungsschnur erweisen. Da die Erweiterung häufig als zylindrischer Hohlraum gestaltet ist, ergibt sich im Bereich des Überganges zwischen der Nut und der Erweiterung eine Zone, die ein Fließen des Dichtungsmaterials begünstigen kann. Dies ist abhängig von den Dichtungsmaterialien und den gewählten Abmessungen für die Nut und die Erweiterung. Die das verdickte Ende aufnehmende Erweiterung erstreckt sich in einen Gehäusedeckel hinein, der an der Fläche dichtend anliegt, die im Winkel zu der mit Nut und Dichtungsschnur ausgerüsteten Teilfläche verläuft. Zwischen Gehäusedeckel und der gegenüberliegenden Fläche ist häufig noch eine Flachdichtung angeordnet. Um im Bereich des Überganges zwischen Erweiterung und Flachdichtung eine Scherbeanspruchung und ein Fließen der verdickten Enden zu verhindern, ist auf eine optimierte Gestaltung der Flächenübergänge zu achten.

Infolge der bei einer Montage erzeugten Vorspannung kann das Material der verdickten Enden sowie der zugehörige Teil der Dichtungsschnur einer Fließbewegung unterliegen, wodurch die ursprünglich erzeugte Vorspannung durch die bewirkte Formänderungsarbeit in der Dichtungsschnur und deren verdickten Enden aufgebraucht wird. Die Gestaltung eines solchen Überganges mit geringen Freiräumen zwischen einer montierten Dichtungsschnur und den umgebenden Gehäuseflächen begrenzt einen Fließvorgang entscheidend. Ein dann nur noch minimales Fließen, welches beispielsweise durch eine Volumenveränderung infolge des Verlustes von Weichmachern in den Dichtungsmaterialen entstehen kann, wird kompensiert durch ein Nachspannen der zusammenpressenden Mittel aufgrund der darauf einwirkenden Kräfte des Energiespeichers. Ein solcher gleicht die Formänderungsarbeit der verdickten Enden und der Dichtungsschnur in zulässiger Weise aus. Aufgrund der bekannten Materialeigenschaften werden die vom Energiespeicher erzeugten Kräfte so bemessen, daß die Belastung immer im zulässigen Bereich erfolgt.

Hierzu sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß die verdickten Enden aus einem spritzfähigen Kunststoff bestehen. Somit besteht die Möglichkeit, die verdickten Enden bei einer Montage durch Ausspritzen der Erweiterung zu erzeugen. Ein hierfür verwendeter Kunststoff verfügt über eine ein Nachpressen erlaubende elastische Eigenschaft. Ein solcher Kunststoff, der gewöhnlich als ein Compound ausgebildet ist, füllt die Freiräume zwischen Nut, Dichtungsschnur und Erweiterung nahezu vollständig aus. Nach einer gewissen Aushärte- oder Ablüftzeit erreicht der Kunststoff seine endgültige Elastizität und kann dichtend angepreßt werden. Damit kann auch bei bestehenden Anlagen eine nachträgliche Optimierung erfolgen. Dazu wird ein fließfähiges elastisches Dichtungsmaterial, auch als sogenanntes Compound bekannt, zusätzlich in die Dichtungsnut und die Erweiterung eingebracht. Bei einer Revision oder bei einer Montage kann somit der Raum zwischen Nut und Dichtungsschnur spaltfrei angepaßt werden, wodurch das Fließverhalten einer solchen Abdichtung entscheidend verringert wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß der Energiespeicher mit Federn in Form von Teller- oder Spiralfedern versehen ist. Auch kann der Energiespeicher mit einem hydraulischen oder pneumatischen Druckraum versehen sein. Dies kann z. B. bei der Abdichtung eines Pumpengehäuses, durch den Förderdruck der Pumpe bei Bedarf hydrostatisch verstärkt werden. Mit Hilfe der Federn ist vom Prinzip her nur ein teilweiser Ausgleich der Formänderungsarbeit möglich. Wenn die in den Federn gespeicherte Energie aufgebraucht ist, ist ein weiterer Ausgleich nicht mehr möglich. Dagegen ermöglicht ein Druckraum, in dem Energie nachträglich eingespeist werden kann, einen vollständigen Ausgleich der Formänderungsarbeit.

Der oder die Energiespeicher sind Bestandteil eines ein- oder anschraubbaren Bauteiles. Somit ergibt sich die Möglichkeit zur nachträglichen Ausrüstung bestehender Maschinen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 den Stand der Technik und die

Fig. 2-4 verschiedene Bauformen von Energiespeichern

In der Fig. 1 ist ein Teil 1 eines längsgeteilten Gehäuses gezeigt, in dessen Dichtfläche 2 eine Nut 3 zur Aufnahme einer Dichtungsschnur 4 eingearbeitet ist. Im Winkel zur Dichtungsfläche 2 verläuft eine weitere Dichtungsfläche 5, wodurch eine sogenannte Kreuzfuge gebildet wird. Zur Abdichtung dieser von den Dichtungsflächen 2 und 5 gebildeten Kreuzfuge ist im Gehäuseteil 1 und dem Gehäuseteil 6 eine Erweiterung 7 angebracht, in der ein verdicktes Ende 8 der Dichtungsschnur 4 gelagert ist. Durch zusammenpressende Mittel 9, 10, welche als Anpreßscheibe und Schraubelement ausgebildet sind, wird ein verdicktes Ende 8 dichtend an die umgebenden Wandflächen gepreßt. Durch unsachgemäße Bedienung der zusammenpressenden Mittel 10 kann es zu Beschädigungen der verdickten Enden 8 kommen. Auf die Darstellung der Befestigungsmittel, welche das Gehäuseteil 6 am Gehäuseteil 1 halten, wurde verzichtet.

In der Fig. 2 ist ein Gehäuseteil 1 gezeichnet, in dessen Nut 3 eine Dichtungsschnur mit einem verdickten Ende 8 eingelegt ist. Das verdickte Ende 8 ruht in der Erweiterung 7 und dichtet die sogenannte Kreuzfuge ab, die sich zwischen dem im Schnitt dargestellten Gehäuseteil 6, beispielsweise einem Gehäusedeckel, und dem in der Zeichenebene geteilten Gehäuseteil 1 befindet. Als zusammenpressendes Mittel wirkt ein Kolben 11 auf das verdickte Ende 8 und preßt dieses dichtend in die Erweiterung 7. Mehrere Federn 12, die hier als Teller­ federpakete ausgebildet sind, sind innerhalb eines einstellbaren Halters 13 angeordnet und erzeugen in dem so gebildeten Energiespeicher 14 die zulässigen Anpresskräfte für ein verdicktes Ende 8. Anstelle der hier dargestellten Tellerfedern 12 können selbstverständlich auch Spiralfedern oder andere Federelement Verwendung finden, mit denen ein Ausgleich der Formänderungsarbeit des verdickten Endes 8 und dem damit verbundenen Teil der Dichtungsschnur 4 gewährleistet wird. Der Kolben 11 ist relativ zum Halter 13 beweglich angeordnet. Bei der erstmaligen Montage wird der Energiespeicher 14 bzw. der Halter 13 in ein Gewinde 15 so weit eingeschraubt, bis die für die jeweilige Abdichtung notwendigen Kräfte aufgebracht sind. Die dabei in den Federn gespeicherte Energie wirkt als Druckkraft auf den Kolben 11, womit eventuelle Formänderungsarbeiten eines verdickten Endes 8 kompensiert werden. Damit werden nach der Montage auftretende sowie unvermeidliche, langfristige Kriech- oder Fließvorgänge der Dichtungsmaterialien ausgeglichen und die Beibehaltung der ausreichenden Vorspannungen im erforderlichen Bereich gewährleistet.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines zusammenpressenden Mittels, das in Form eines Kolbens 16 Bestandteil eines ein- oder ausschraubbaren Bauteils 17 ist. In einem zylinder­ förmigen Raum 18 befindet sich der mit einer Dichtung 19 versehene Kolben 16. Aufgrund des im Raum 18 wirkenden Druckes wird das verdickte Ende 8 dichtend in die Erweiterung 7 und gegen die abzusperrende Fuge 20 gepreßt. Der Druck kann hier pneumatischer oder hydraulischer Art sein und wird durch die hier schematische Darstellung einer Zuleitung 21 in den Raum eingebracht. Ebenso kann die Zuleitung 21 mit einem Raum höheren Druckes des abzudichtenden Gehäuses verbunden sein, beispielsweise mit einem Druckraum eines Pumpengehäuses, um mit Hilfe des übertragenden Druckes die notwendigen zulässigen Anpresskräfte zu erhalten.

Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, kann durch Variation der Abmessungen von Druckraum 18.1, Kolben 16.1 und Dichtung 19.1, hier im Wege einer Vergrößerung, die notwendige druckübertragende Fläche erzeugt werden, um damit eine zuverlässige Anpresskraft dauerhaft zu gewährleisten. Der Druck auf das verdickte Ende 8 kann somit bei Bedarf hydrostatisch verstärkt werden.

Claims (8)

1. Abdichtung für längsgeteilte Gehäuse (1), deren abzudichtende Teilflächen (2) mit Nuten (3) zur Aufnahme einer elastischen Dichtung versehen sind und im Bereich der Gehäuseenden an einer im Winkel zur Teilflächenebene verlaufenden anderen Fläche (5) enden, wobei seine Nut (3) sich über die gesamte Länge einer Teilfläche (2) erstreckt und eine Dichtungsschnur (4) mit verdickten Enden (8) aufnimmt, wobei jedes Ende in einer entsprechenden Erweiterung (7) des Nutendes aufgenommen ist und an der im Winkel zur Teilfläche (2) verlaufenden anderen Fläche (5) oder in einer Aussparung (7) derselben dichtend anliegt und daß an der im Winkel verlaufenden anderen Fläche (5) verstellbare, die Enden (8) der Dichtungsschnur (4) zusammenpressende Mittel (11-14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammenpressende Mittel mit einem oder mehreren, die Formänderungsarbeit der verdickten Enden (8) und der Dichtungsschnur (4) ganz oder teilweise 1 ausgleichenden bzw. annähernd ausgleichenden Energiespeicher versehen ist oder sind.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang zwischen der Nut (3) und der Erweiterung (7) eine ein Fließen der verdickten Enden (8) und der damit verbundenen Dichtungsschnur begrenzende Gestaltung vorhanden ist.

3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verdickten Enden (8) aus einem spritzfähigen Kunststoff bestehen.

4. Abdichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher mit Federn (12) ausgestattet ist.

5. Abdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Teller (12)- oder Spiralfedern ausgebildet sind.

6. Abdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckraum (18) oder mehrere Druckräume (18) von hydraulischer oder pneumatischer Bauart den Energiespeicher bildet oder bilden.

7. Abdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpendruckraum den Energiespeicher bildet.

8. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher Bestandteil eines ein- oder ausschraubbaren Bauteiles (14; 17) ist.