DE102015204799A1 - sealing device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für zylindrische oder konische Öffnungen, bestehend aus einem länglichen Dichtkörper (1) aus elastisch verformbarem Material, wobei zur Verformung des Dichtkörpers (1) folgende Bauteile vorgesehen sind: – ein sich durch den mittleren, freien Durchgangsbereich des Dichtkörpers (1) erstreckender Zugbolzen (6), – eine am inneren Ende des Zugbolzens (6) sitzende Zugbuchse (2), – ein am äußeren Ende des Zugbolzens (6) angeordneter Gegenhalter (3), durch den der Zugbolzen (6) hindurchgreift, und – ein auf das äußere, durch den Gegenhalter (3) hindurchragende Ende des Zugbolzens (6) einwirkendes Betätigungselement, das bei Ausübung einer Zugkraft auf den Zugbolzen (6) den Dichtkörper (1) und dabei dessen äußeren Umfang vergrößert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Dichtungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine schonende Umlenkung der axial wirkenden Kräfte in eine radial ausgerichtete Kräfteverteilung entsteht, um hohe Standzeiten bei geringem Verschleiß zu erreichen, wobei gleichzeitig gewährleistet sein soll, dass die Dichtungsvorrichtung auch als zuverlässiges Spannelement zum Greifen des abzudichtenden Bauteils verwendbar ist.The invention relates to a sealing device for cylindrical or conical openings, consisting of an elongated sealing body (1) of elastically deformable material, wherein for deformation of the sealing body (1) the following components are provided: - a through the middle, free passage region of the sealing body (1 ) extending tension bolt (6), - at the inner end of the tie bolt (6) seated Zugbuchse (2), - at the outer end of the tie bolt (6) arranged counter-holder (3) through which the draw bolt (6) passes through, and - a on the outer, by the counter-holder (3) projecting end of the tie bolt (6) acting actuator which increases upon exertion of a tensile force on the tie bolt (6) the sealing body (1) and thereby its outer periphery. The invention has the object of developing such a sealing device such that a gentle deflection of the axially acting forces is formed in a radially aligned force distribution to achieve long service life with low wear, while ensuring that the sealing device as a reliable clamping element is usable for gripping the component to be sealed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für zylindrische oder konische Öffnungen, bestehend aus einem länglichen Dichtkörper aus elastisch verformbarem Material, wobei zur Verformung des Dichtkörpers folgende Bauteile vorgesehen sind:
- – ein sich durch den mittleren, freien Durchgangsbereich des Dichtkörpers erstreckender Zugbolzen,
- – eine am inneren Ende des Zugbolzens sitzende Zugbuchse,
- – ein am äußeren Ende des Zugbolzens angeordneter Gegenhalter, durch den der Zugbolzen hindurchgreift, und
- – ein auf das äußere, durch den Gegenhalter hindurchragende Ende des Zugbolzens einwirkendes Betätigungselement, das bei Ausübung einer Zugkraft auf den Zugbolzen den Dichtkörper zusammenzieht und dabei dessen äußeren Umfang vergrößert.
- A tension bolt extending through the middle, free passage region of the sealing body,
- A seated at the inner end of the draw bolt Zugbuchse,
- - An arranged at the outer end of the tie bolt counterholder, through which the tie bolt engages, and
- - An acting on the outer, projecting through the anvil end of the tension bolt actuating element which contracts the sealing body upon exertion of a tensile force on the tension bolt, thereby increasing the outer circumference.
Dichtungsvorrichtungen der genannten Art sind seit langer Zeit als Flaschenverschlüsse bekannt, wobei der Dichtkörper, der zwischen der Zugbuchse und dem Gegenhalter angeordnet ist, an seinem Außenumfang eine zylindrische Gestalt aufweist. Zur Ausübung einer Zugkraft auf den Zugbolzen dient dabei ein Exzenter, der mit einem Handhebel versehen ist. Derartige Flaschenverschlüsse sind aber nicht für industrielle Zwecke geeignet, wo es auf präzise und sichere Dichtungen ankommt.Sealing devices of the type mentioned are known for a long time as bottle caps, wherein the sealing body, which is arranged between the Zugbuchse and the counter-holder, on its outer circumference has a cylindrical shape. To exert a tensile force on the tension bolt is an eccentric, which is provided with a hand lever. Such bottle caps are not suitable for industrial purposes, where it depends on precise and safe seals.
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine schonende Umlenkung der axial wirkenden Kräfte in eine radial ausgerichtete Kräfteverteilung entsteht, um hohe Standzeiten bei geringem Verschleiß zu erreichen, wobei gleichzeitig gewährleistet sein soll, dass die Dichtungsvorrichtung auch als zuverlässiges Spannelement zum Greifen des abzudichtenden Bauteils verwendbar ist.The invention is therefore based on the object, a sealing device of the type mentioned in such a way that a gentle deflection of the axially acting forces is formed in a radially aligned force distribution to achieve long service life with low wear, while ensuring that the sealing device Also useful as a reliable clamping element for gripping the component to be sealed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Dichtkörper über seine Länge konkav ausgebildet ist, dass die beiden an die engste Stelle angrenzenden Bereiche des Dichtkörpers im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet sind und dass, wenn der Zugbolzen betätigt wird, mittels der in axialer Richtung wirkenden Kraft eine schonende radial ausgerichtete Kräfteverteilung erzielbar ist, wobei zwischen dem Dichtkörper und der abzudichtenden Öffnung zwei Anpresszonen (hintere Dichtlippe, vordere Dichtlippe) entstehen..According to the invention this object is achieved in that the sealing body is concave over its length, that the two adjacent to the narrowest point areas of the sealing body are formed substantially frusto-conical and that when the tension bolt is actuated, by means of the force acting in the axial direction a gentle radially oriented distribution of forces can be achieved, between the sealing body and the opening to be sealed two contact pressure zones (rear sealing lip, front sealing lip) arise ..
Aufgrund der konkaven Ausbildung des Dichtkörpers und seiner speziellen Geometrie wird eine völlig neue Abdichtungstechnik geschaffen. Der Dichtkörper ist über seine Länge konkav polygonförmig ausgebildet, sodass die in Axialrichtung wirkenden Kräfte extrem schonend in eine radial ausgerichtete Kräfteverteilung umgelenkt werden. Bei der Stauchung entstehen zwei Dichtlippen bzw. zwei Anpresszonen zwischen dem Dichtkörper und der abzudichtenden Öffnung bzw. Bohrung von Werkstücken, die eine sehr zuverlässige und stabile Dichtung bewirken.Due to the concave design of the sealing body and its special geometry, a completely new sealing technology is created. The sealing body is concave polygonal over its length, so that the forces acting in the axial direction are extremely gently deflected into a radially oriented distribution of forces. During compression, two sealing lips or two contact zones between the sealing body and the sealed opening or bore of workpieces, which cause a very reliable and stable seal.
Beim Stauchen des Dichtkörpers erfolgt ein Ab- und Ineinanderrollen der einzelnen Bereiche des Dichtkörpers. In einem ersten Schritt der Kraftaufbringung geschieht ein Aufbäumen des mittleren, relativ dünnen Materials, welches in den folgenden Schritten zu zwei ausgeprägten Dichtlippen gefaltet wird.When upsetting the sealing body is a Ab- and rolling into each other of the individual regions of the sealing body. In a first step of applying force occurs a rearing of the middle, relatively thin material, which is folded in the following steps to two distinct sealing lips.
Der Dichtungseffekt wird also nicht, wie bei der bekannten Dichtungsvorrichtung, allein durch reine Stauchung und damit Vergrößerung des äußeren Durchmessers erzielt, sondern insbesondere durch die Faltung des Materials des Dichtkörpers und das Entstehen zweier Dichtlippen.The sealing effect is thus not achieved, as in the known sealing device, solely by pure compression and thus enlargement of the outer diameter, but in particular by the folding of the material of the sealing body and the emergence of two sealing lips.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist es darüber hinaus möglich, für die Herstellung des Dichtkörpers Materialien zu verwenden, die eine relativ hohe Härte aufweisen. Vorzugsweise besteht der Dichtkörper aus einem Elastomer mit einer Shore-Härte von über 75.Due to the construction according to the invention, it is also possible for the production of the Seal body to use materials that have a relatively high hardness. The sealing body preferably consists of an elastomer having a Shore hardness of more than 75.
Um eine optimale radiale Ausdehnung des konkav ausgebildeten Dichtkörpers zu erzielen, liegt die engste Stelle des Dichtkörpers etwa in seinem mittleren Bereich.In order to achieve an optimal radial expansion of the concave sealing body, the narrowest point of the sealing body is approximately in its central region.
Eine besonders vorteilhafte Konstruktion besteht darin, dass die beiden an die engste Stelle angrenzenden Bereiche des Dichtkörpers im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet sind.A particularly advantageous construction consists in that the two areas of the sealing body adjoining the narrowest point are of substantially frusto-conical form.
Die Öffnungswinkel der beiden aneinander angrenzenden kegelstumpfförmigen Bereiche können gleich sein. Eine besonders wirksame Konstruktion besteht aber darin, dass der Öffnungswinkel des auf der Seite des Gegenhalters liegenden kegelstumpfförmigen Bereichs größer als der auf der Seite der Zugbuchse angeordnete kegelstumpfförmige Bereich ist. Das Prinzip funktioniert aber auch, wenn das Dicht- und Spannelement um 180° um seine Hochachse gedreht wird. Dies ist nur in dem Sinn relevant, ob das Bauteil, konisch oder zylindrisch istThe opening angles of the two adjoining frusto-conical regions may be the same. However, a particularly effective construction is that the opening angle of the truncated-cone-shaped portion located on the side of the counter-holder is greater than the frustoconical portion arranged on the side of the pull-in bushing. The principle also works when the sealing and clamping element is rotated by 180 ° about its vertical axis. This is only relevant in the sense of whether the component is conical or cylindrical
Um einen guten Sitz der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung in einem abzudichtenden Hohlzylinder zu erzielen, kann der Durchmesser der Zugbuchse dem Querschnitt der abzudichtenden zylindrischen Öffnung mit geringem Untermaß angepasst sein. Dadurch wird bereits von Beginn an ein optimaler Sitz der Dichtungsvorrichtung in der abzudichtenden Öffnung erzielt, und es wird dadurch ein günstiger Verformungsmechanismus des Dichtkörpers während des Abrrollprozesses unterstützt.In order to achieve a good fit of the sealing device according to the invention in a hollow cylinder to be sealed, the diameter of the pull bushing can be adapted to the cross section of the cylindrical opening to be sealed with a small undersize. As a result, an optimum fit of the sealing device in the opening to be sealed is achieved already from the beginning, and it is thereby a favorable deformation mechanism of the sealing body supported during the Abrrollprozesses.
Der an die Zugbuchse angrenzende Bereich des Dichtkörpers wird so ausgelegt, dass er einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Zugbuchse aufweist. Das gleiche gilt auch für den an den Gegenhalter angrenzenden Bereich des Dichtkörpers, der dort ebenfalls einen geringfügig kleineren Durchmesser als die abzudichtende Öffnung aufweist. Diese Maßnahme gewährt einen sehr guten Kantenschutz, wodurch der Verschleiß an diesen hochsensiblen Zonen erheblich vermindert und somit die Standzeit der Vorrichtung erhöht wird.The region of the sealing body adjoining the draw-in bushing is designed such that it has a slightly smaller diameter than the draw-in bushing. The same applies to the region of the sealing body adjacent to the counter-holder, which also has a slightly smaller diameter there than the opening to be sealed. This measure provides a very good edge protection, whereby the wear on these highly sensitive zones is significantly reduced and thus the service life of the device is increased.
Zur Vermeidung unnötiger Verschleißkanten können die beiden kegelstumpfförmigen Bereiche des Dichtkörpers an ihren voneinander abgewandten Enden zylindrische Abflachungen aufweisen, wodurch die Wirkung des Kantenschutzes noch weiter verbessert wird.To avoid unnecessary wear edges, the two frustoconical regions of the sealing body may have cylindrical flats at their ends remote from each other, whereby the effect of the edge protection is further improved.
Ferner kann der Dichtkörper an seinen beiden Enden im Durchmesser reduzierte, ringzylindrische Abschnitte aufweist, die in entsprechende Aufnahmebereiche der Zugbuchse und des Gegenhalters eingreifen. Dadurch wird ein besonders guter Sitz des Dichtkörpers erzielt und eine optimale axiale Krafteinleitung in dem Dichtkörper erreicht.Further, the sealing body at its two ends reduced in diameter, having annular cylindrical portions which engage in corresponding receiving areas of the draw bush and the counter-holder. As a result, a particularly good fit of the sealing body is achieved and optimum axial force introduction in the sealing body is achieved.
Darüber hinaus kann im entspannten Zustand des Dichtkörpers zwischen den äußeren Stirnenden der kegelstumpfförmigen Bereiche und den äußeren Anlageenden der Zugbuchse und des Gegenhalters je ein Luftspalt vorgesehen sein.In addition, may be provided in the relaxed state of the sealing body between the outer ends of the frustoconical portions and the outer abutment ends of the draw bush and the counter-holder ever an air gap.
Das Betätigungselement, das auf den Zugbolzen eine Zugkraft ausübt, kann diverse Konstruktionsmerkmale aufweisen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Betätigungselement als schwenkbar mit dem äußeren Ende des Zugbolzens verbundener Exzenter ausgebildet ist, der mit einem Hebel zur Verschwenkung des Exzenters ausgestattet ist.The actuator, which exerts a tensile force on the tension bolt, may have various design features. A preferred embodiment is that the actuating element is designed as a pivotally connected to the outer end of the tension bolt eccentric, which is equipped with a lever for pivoting the eccentric.
Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung kann ebenso gut auch zum schnellen und sicheren Greifen und Lösen von Bauteilen verwendet werden, die mit Bohrungen zum Innengreifen versehen sind.The sealing device according to the invention can just as well be used for fast and secure gripping and releasing of components which are provided with bores for internal gripping.
Um ein leichtes und schnelles Einführen in die entsprechende abzudichtende bzw. zu ergreifende Bohrung zu ermöglichen, kann sich an die Zugbuchse ein Führungselement anschließen.To allow easy and quick insertion into the appropriate sealed or to be taken bore, a guide element can connect to the pull bushing.
Durch die mannigfaltige Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung kann der Greif- und Dichtvorgang mit anschließenden Dichtigkeitsprüfungen oder Befüllungsoperationen kombiniert werden, sodass die Arbeitsabläufe auf diesem Gebiet noch intensiver optimierbar sind.Due to the manifold applicability of the sealing device according to the invention, the gripping and sealing process can be combined with subsequent leak tests or filling operations, so that the work processes in this field can be optimized even more intensively.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und im Nachstehenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated by way of example in the drawing and described in detail below with reference to the drawing. Show it:
Gemäß
Zur Herstellung einer Dichtfunktion wird der Dichtkörper
Zur Verformung des Dichtkörpers
Als Betätigungselement ist bei dem in
Wenn der Hebel
In dem in
In den
Wie aus den
Wie insbesondere aus
Wie aus
Im entspannten Zustand des Dichtkörpers
Obgleich in der Zeichnung nicht besonders hervorgehoben, kann der Öffnungwinkel des auf der Seite des Gegenhalters
Wie weiterhin aus den
In den
Wenn der Verformungsprozess weiter fortschreitet, entstehen vor und hinter der Abrollzone
Durch das Ineinanderrollen der beiden winkligen Flächen werden die axialen Kräfte auf eine sehr schonende Art und Weise in radial wirkende Kräfte umgewandelt. Dabei ist insbesondere in
Durch das Zusammenziehen des Dichtkörpers
Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung kann über ihre Aufgabe als Dichtelement auch zum schnellen und sicheren Greifen und Lösen von Bauteilen verwendet werden, die mit Bohrungen zum Innengreifen versehen sind.The sealing device according to the invention can be used on their task as a sealing element for quick and secure gripping and loosening of components that are provided with holes for internal engagement.
Im Sinne einer optimalen und schlanken Produktion kann die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung sehr vielseitig eingesetzt werden, und zwar beispielsweise zum Greifen von Bauteilen mit der gleichzeitigen Möglichkeit, eine Dichtigkeitsprüfung oder Befülloperation durchzuführen.In terms of an optimal and streamlined production, the sealing device according to the invention can be used very versatile, for example, for gripping of components with the simultaneous possibility to perform a leak test or Befülloperation.
Hierzu eignet sich beispielsweise die in
Um das Greifen eines entsprechenden Werkstücks
Weitere Anwendungsbeispiele in der automatisierten Produktionstechnik sind möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist immer dann einsetzbar, wenn Teile beschädigungsfrei, sicher und effizient transportiert bzw. befüllt oder abgedichtet werden müssen.Further application examples in automated production technology are possible. The device according to the invention can always be used when parts have to be transported without damage, safely and efficiently, or must be filled or sealed or sealed.
In
Der Fluss des Mediums geht über ein Anschlussfitting
Durch die hohe radiale Kraftübertragung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, kann ein Transportieren von Bauteilen in der Fertigung beschädigungsfrei ermöglicht werden. Die Spannkraft ist über die Zugbuchse
Ein weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine übergangslose Verbindung zweier Rohrenden, wie sie in
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Dichtkörper sealing body
- 22
- Zugbuchse Zugbuchse
- 33
- Gegenhalter backstop
- 44
- Druckplatte printing plate
- 55
- Exzenter eccentric
- 66
- Zugbolzen tension bolt
- 77
- Hebel lever
- 88th
- Werkstück workpiece
- 99
- Abrollzone rolling interface
- 1010
- hintere Dichtlippe rear sealing lip
- 1111
- vordere Dichtlippe front sealing lip
- 1212
- Pneumatik- oder Hydraulikzylinder Pneumatic or hydraulic cylinder
- 1313
- Werkstück mit konischer Bohrung Workpiece with conical bore
- 1414
- Werkstück mit zylindrischer Bohrung Workpiece with cylindrical bore
- 1515
- Führungselement guide element
- 1616
- Pfeile arrows
- 1717
- kegelstumpfförmiger Bereich frusto-conical area
- 1818
- kegelstumpfförmiger Bereich frusto-conical area
- 1919
- Gelenkstift pintle
- 2020
- Pfeil arrow
- 2121
- Ringspalt annular gap
- 2222
- zylindrische Abflachungen cylindrical flattening
- 2323
- ringzylindrische Abschnitte annular cylindrical sections
- 2424
- Luftspalt air gap
- 2525
- Anschlussfitting Branch fitting
- 2626
- Rundschieberelement Round slide element
- 2727
- Zugbolzen tension bolt
- 2828
- Führungselement guide element
- 2929
- Zugbolzen mit Linksgewinde Draw bolt with left-hand thread
- 3030
- Zugbolzen mit Rechtsgewinde Draw bolt with right-hand thread
- 3131
- Spannschlossmutter Turnbuckle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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