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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Dichtelementen.
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Dichtelemente, insbesondere Dichtringe, sind aufgrund ihres Kontakts zu umlaufenden Maschinenelementen, wie zum Beispiel Wellen, einem gewissen Verschleiß ausgesetzt. Wenn dieser Verschleiß ein bestimmtes Maß überschreitet, ist die Dichtwirkung der Dichtelemente nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund werden einzelne Dichtelemente geprüft, um beispielsweise die Lebensdauer einer gesamten Charge von Dichtelementen oder auch einer bestimmten Konstruktionsform derselben zu ermitteln.
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Eine solche Prüfung wird häufig mit Hilfe eines Mikroskops durchgeführt, wobei es zur Erlangung eines aussagekräftigen Prüfergebnisses erforderlich ist, die Dichtkante des zu prüfenden Dichtelements in den Fokus desselben zu legen. Im Falle von Dichtelementen werden diese während der Prüfung meist um ihre Mittelachse gedreht, um die gesamte Dichtkante prüfen zu können.
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Da die zu prüfende Dichtkante häufig in einem von 90° unterschiedlichen Winkel zu der Auflagefläche des Dichtelements verläuft, werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn das Dichtelement schräggestellt wird, da sich dann ein senkrechter Blick auf die Dichtkante ergibt. Je nach Verschleiß der Dichtkante befindet sich diese jedoch an einer anderen Position, weshalb es erforderlich sein kann, das Dichtelement zu bewegen, um die Dichtkante in den Fokus zu bringen.
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Aus der
US 4,634,273 A ist eine Vorrichtung zur Prüfung von Dichtungsringen bekannt. Dabei kann der Dichtungsring mittels einer Spindel und eines zugehörigen Motors um seine Achse rotiert werden. Um sowohl den Innendurchmesser als auch den Außendurchmessers des Dichtungsrings betrachten zu können, muss der Dichtungsring in zwei unterschiedlichen Halteeinrichtungen aufgenommen werden.
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Die
DE 101 38 207 A1 beschreibt eine weitere Vorrichtung zum Prüfen der Oberfläche von Dichtungselementen.
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In der
US 2012/0210935 A1 ist eine weitere Prüfvorrichtung für Dichtungselemente beschrieben.
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Aus „Moderne visuelle Untersuchungsmethoden für die Verschleißanalyse am Beispiel Radial-Wellendichtring“ von Matthias Baumann und Frank Bauer in International Sealing Conference. Fachverband Fluidtechnik im VDMA e.V., 20th ISC, Oct. 10 - 11, 2018, S. 93-104. ISBN 978-3-8163-0727-3 sind Methoden und Messgeräte zur Verbesserung der Verschleiß- und Schadensanalyse an Radial-Wellendichtringen bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Prüfung von Dichtelementen zu schaffen, mit der eine sehr einfache und schnelle Prüfung der Dichtelemente möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Schwenkeinrichtung zum Schwenken der Aufnahmeplatte auf, mit der ein Schwenken des zu prüfenden Dichtelements auf eine solche Art und Weise möglich ist, dass die Position der Dichtkante des zu prüfenden Dichtelements beim Schwenken der Aufnahmeplatte relativ zu der Umlenkeinrichtung im Wesentlichen gleich bleibt. Dadurch kann die Aufnahmeplatte mit dem darauf angeordneten Dichtelement während des Prüfens geschwenkt werden, ohne dass die Dichtkante den Fokusbereich verlässt und es ist, mit Ausnahme des sehr einfachen Schwenkvorgangs, keine weitere Verstellung der Vorrichtung notwendig. Auch die zum Erreichen der gewünschten Position der Dichtkante erforderliche Bewegung lässt sich auf sehr einfache Weise durchführen. Von der Angabe „Prüfen“ ist im vorliegenden Fall auch eine visuelle Untersuchung des Dichtelements umfasst, d.h. für die Prüfung ist nicht zwingend ein Messgerät erforderlich.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird also sichergestellt, dass die Dichtkante bzw. die Verschleißfläche oder der Verschleißbereich der Dichtkante stets im Fokus liegt, und dass eine das Dichtelement prüfende Person stets im Wesentlichen senkrecht auf die Verschleißfläche der Dichtkante schaut. Dadurch kann die gesamte Dichtkante eines Dichtelements innerhalb sehr kurzer Zeit geprüft werden, wodurch die Kosten für die Prüfung wesentlich reduziert werden. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung, schrägstehende, innere Dichtkanten von Dichtringen senkrecht zur Oberfläche zu prüfen, beispielsweise mit Hilfe eines Mikroskops.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass die Schwenkeinrichtung wenigstens eine mit einem wenigstens annähernd konstanten Radius gekrümmte Lauffläche und wenigstens zwei Rollen aufweist, an denen die wenigstens eine Lauffläche anliegt. Durch eine solche mit einem wenigstens annähernd konstanten Radius gekrümmte Lauffläche, die an wenigstens zwei Rollen anliegt, kann die beschriebene Verschwenkung der Aufnahmeplatte sehr einfach realisiert werden.
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Um die Lage der Aufnahmeplatte fixieren zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Schwenkeinrichtung wenigstens ein Klemmelement zum Fixieren der Position der Schwenkeinrichtung aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Aufnahmeplatte gegenüber einer Grundplatte verschieblich gelagert ist. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr einfach auf unterschiedliche Dichtelemente einstellen.
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Eine besonders einfache Verstellung der Aufnahmeplatte gegenüber der Grundplatte ergibt sich, wenn die Aufnahmeplatte mittels einer Linearführung gegenüber der Grundplatte verschieblich gelagert ist.
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Eine weitere Verstellmöglichkeit zum Einstellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf unterschiedliche Dichtelemente ergibt sich, wenn die Aufnahmeplatte einen Verstellabschnitt zur Verschiebung des Dichtelements relativ zu der Umlenkeinrichtung aufweist.
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Eine einfache Fixierung der Position des Dichtelements auf der Aufnahmeplatte kann erreicht werden, wenn die Aufnahmeplatte wenigstens ein Anschlagelement zum Anlegen des Dichtelements aufweist.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Umlenkeinrichtung ein Prisma, einen Spiegel und/oder ein poliertes Metallbauteil aufweist, so kann eine einfache Fokussierung beispielsweise eines Mikroskops gegenüber der Dichtkante des Dichtelements erreicht werden.
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Um das zu prüfende Dichtelement möglichst optimal ausleuchten zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Umlenkeinrichtung mehrere LEDs aufweist.
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Dabei kann die Prüfung des Dichtelements erleichtert werden, wenn die LEDs bezüglich ihrer Einschaltzeit und ihrer Leistungsaufnahme einzeln und/oder gruppenweise ansteuerbar sind.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung von Dichtelementen mit einem darauf angeordneten Dichtelement;
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einer zweiten Position;
- 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung in der Position gemäß 1;
- 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung in der Position gemäß 2;
- 5 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 6 die Vorrichtung aus 5 in einer weiteren Position;
- 7 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil VII aus 3;
- 8 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie VIII aus 7;
- 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX aus 7; und
- 10 eine vergrößerte Darstellung nach der Linie X-X aus 9.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Prüfung von Dichtelementen 2. Bei den zu prüfenden Dichtelementen 2, von denen in 1 eines in seiner zu prüfenden Position auf der Vorrichtung 1 dargestellt ist, handelt es sich im vorliegenden Fall um Dichtringe, die zur Abdichtung an rotierenden Wellen eingesetzt werden. Die Prüfung der Dichtelemente 2 kann zum Beispiel mittels eines oberhalb der Vorrichtung 1 angeordneten, nicht dargestellten Mikroskops erfolgen. Zur Umlenkung und/oder Fokussierung des für die Interaktion mit dem Mikroskop erforderlichen Strahlengangs dient eine Umlenkeinrichtung 3, welche den Strahlengang auf eine Dichtkante 4 des zu prüfenden Dichtelements 2 lenkt. Durch die dargestellte Anordnung der Umlenkeinrichtung 3 innerhalb des Dichtelements 2 bzw. durch die Anordnung des Dichtelements 2 derart, dass dasselbe die Umlenkeinrichtung 3 umgibt, ergibt sich ein freier Blick auf die innenliegende Dichtkante 4 des Dichtelements 2.
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Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine Aufnahmeplatte 5 zum Aufnehmen bzw. Auflegen des Dichtelements 2 sowie eine Schwenkeinrichtung 6 zum Schwenken der Aufnahmeplatte 5 auf. Wie nachfolgend näher beschrieben, ist die Schwenkeinrichtung 6 so ausgeführt, dass eine Schwenkachse 7 der Schwenkeinrichtung 6, also eine Achse, um welche die Aufnahmeplatte 5 geschwenkt wird, so angeordnet ist, dass bei einem Schwenken der Aufnahmeplatte 5 mit dem darauf angeordneten Dichtelement 2 mittels der Schwenkeinrichtung 6 die Position der Dichtkante 4 des Dichtelements 2 relativ zu der Umlenkeinrichtung 3 im Wesentlichen gleich bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass bei einem Schwenken des Dichtelements 2 die Dichtkante 4 stets in dem zuvor eingestellten Fokus, der durch die Position der Umlenkeinrichtung 3 bestimmt wird, sich befindet. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Prüfung der Dichtelemente 2 möglich. In 2 ist die Aufnahmeplatte 5 in ihrem verschwenkten Zustand dargestellt. Die Schwenkachse 7 ist in der vergrößerten Darstellung von 10 bezeichnet.
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Da der Winkel der Dichtkante 4 des Dichtelements 2 nicht bei jedem Dichtelement 2 und auch nicht über den Verlauf der Dichtkante 4 identisch ist, wird die beschriebene Verschwenkung mittels der Schwenkeinrichtung 6 durchgeführt. Durch das Verschwenken der Aufnahmeplatte 5 mit dem sich darauf befindenden Dichtelement 2 mittels der Schwenkeinrichtung 6 kann die Dichtkante 4 senkrecht zu dem durch die Umlenkeinrichtung 3 generierten Strahlengang gebracht werden. Auf diese Weise werden Fehler bei der Prüfung des Dichtelements 2 vermieden.
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Wie insbesondere aus den Seitenansichten gemäß der 3 und 4 besser erkennbar ist, weist die Schwenkeinrichtung 6 wenigstens ein Laufelement bzw. eine Lauffläche 8 sowie wenigstens zwei Rollen 9 auf, an denen die Lauffläche 8 anliegt. Die Lauffläche 8 ist im vorliegenden Fall gekrümmt und weist vorzugsweise über ihre gesamte Länge denselben Radius auf. Mit anderen Worten, die wenigstens eine Lauffläche 8 ist als Kreissegment bzw. Kreisabschnitt ausgebildet bzw. kreisförmig gebogen.
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In der Ansicht von 7 ist zu erkennen, dass die Schwenkeinrichtung 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei voneinander beabstandete Laufflächen 8 aufweist, die an jeweiligen Rollen 9 anliegen. Die Laufflächen 8 sind dabei plattenförmig ausgebildet, d.h. sie weisen eine gewisse Breite auf, die an den Rollen anliegt. Dabei ist die Positionierung der Rollen 9, der Radius der Laufflächen 8 und die Positionierung der Laufflächen 8 gegenüber der Aufnahmeplatte 5 so gewählt, dass, wie oben beschrieben, die Aufnahmeplatte 5 bei der Schwenkbewegung so bewegt werden kann, dass die Dichtkante 4 des Dichtelements 2 im Wesentlichen an derselben Stelle verbleibt.
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Die Größe des Fokus, in der die Dichtkante 4 ausreichend scharf dargestellt ist, kann in Abhängigkeit von der mit dem Mikroskop erzielten Vergrößerung variieren. Aus diesem Grund sind auch gewisse, toleranzabhängige Abweichungen bezüglich der Lage des Dichtelements 2 bzw. der Aufnahmeplatte 5 beim Verschwenken mittels der Schwenkeinrichtung 6 möglich. Beispielsweise kann die zulässige Abweichung 0,1 bis 0,3 mm betragen.
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Um die Position der Schwenkeinrichtung 6 fixieren zu können, weist dieselbe ein Klemmelement 10 auf, das im vorliegenden Fall als Klemmschraube ausgebildet ist. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausführungsformen des Klemmelements 10 möglich. Die Rollen 9 sowie das Klemmelement 10 sind an einem Fuß 11 der Vorrichtung 1 angeordnet, der für einen sicheren Stand der Vorrichtung 1 dient. Auch die Umlenkeinrichtung 3 ist an dem Fuß 11 angebracht, so dass die Relativbewegung der Aufnahmeplatte 5 gegenüber der Umlenkeinrichtung 3 mittels der Schwenkeinrichtung 6 ermöglicht wird.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Verschwenkung der Aufnahmeplatte 5 mittels der Schwenkeinrichtung 6 von Hand, es ist jedoch auch möglich, die Schwenkeinrichtung 6 mit einer geeigneten Antriebseinrichtung zu versehen.
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Aufgrund der oben beschriebenen Konstruktion der Schwenkeinrichtung 6 handelt es sich bei der Schwenkachse 7 nicht um eine tatsächliche bzw. körperliche Achse, sondern um eine virtuelle" Achse.
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Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine Grundpatte 12 auf, gegenüber der die Aufnahmeplatte 5 verschieblich gelagert ist, um den Abstand zwischen der Aufnahmeplatte 5 und der Grundpatte 12 verstellen zu können. Die Laufflächen 8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel an der Grundplatte 12 angebracht. Die Grundplatte 12 könnte daher ebenfalls als Teil der Schwenkeinrichtung 6 angesehen werden. Im vorliegenden Fall dient zur verschieblichen Lagerung der Aufnahmeplatte 5 gegenüber der Grundplatte 12 eine die Aufnahmeplatte 5 mit der Grundplatte 12 verbindende Linearführung 13 sowie eine Schraubspindel 14, die durch die Grundplatte 12 verläuft bzw. an der Grundplatte 12 gelagert ist und mit der eine Kraft auf die Aufnahmeplatte 5 ausgeübt werden kann, um dieselbe gegenüber der Grundplatte 12 zu verstellen. In 7 ist die Lage der Linearführung bzw. der Linearführungen 13 nochmals deutlicher zu erkennen.
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Mittels dieser Linearführung 13 kann die Position des Dichtelements 2 gegenüber der Umlenkeinrichtung 3 in der in den 3 und 4 mit „z“ bezeichneten vertikalen Richtung eingestellt werden. Diese Einstellung des Dichtelements 2 gegenüber der Umlenkeinrichtung 3 ist nur dann erforderlich, wenn ein neuartiges Dichtelement 2, d.h. ein Dichtelement 2 mit anderen Abmessungen als ein zuvor geprüftes Dichtelement 2, geprüft werden soll, da die weitere Verstellung des Dichtelements 2 beim Prüfvorgang wie oben beschrieben durch die Schwenkeinrichtung 6 vorgenommen wird.
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Wie am besten aus 1 ersichtlich ist, weist die Aufnahmeplatte 5 des Weiteren einen Verstellabschnitt 15 zur Verschiebung des Dichtelements 2 relativ zu der Umlenkeinrichtung 3 in der in den 3 und 4 mit „x“ bezeichneten horizontalen Richtung auf. Die horizontale Richtung x und die vertikale Richtung z beziehen sich dabei auf eine horizontale Ausrichtung der Aufnahmeplatte 5. Auf der Aufnahmeplatte 5, im vorliegenden Fall auf dem Verstellabschnitt 15 derselben, ist wenigstens ein, im vorliegenden Fall zwei Anschlagelemente 16 angeordnet, an denen das Dichtelement 2 angelegt werden kann. Die Position des Verstellabschnitts 15 gegenüber der Aufnahmeplatte 5 lässt sich durch ein Klemmelement 17 fixieren. Durch Verschieben des Verstellabschnitts 15 relativ zu der Aufnahmeplatte 5 lässt sich somit ebenfalls die Position des Dichtelements 2 gegenüber der Umlenkeinrichtung 3 einstellen.
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Die 7 und 9 sowie die jeweiligen Vergrößerungen gemäß der 8 und 10 zeigen die Umlenkeinrichtung 3 nochmals deutlicher. Aus den 7 und 8 geht hervor, dass die Umlenkeinrichtung 3 mehrere LEDs 18 aufweist, die jeweils in Gruppen angeordnet sind und die für eine Beleuchtung des zu prüfenden Dichtelements 2 sorgen. Die LEDs 18 können bezüglich ihrer Einschaltzeit und ihrer Leistungsaufnahme einzeln und/oder in Gruppen ansteuerbar sein. Dadurch lässt sich eine annähernd beliebige Einstellung der Helligkeit im Bereich der Dichtkante 4 des Dichtelements 2 erreichen, wodurch bestimmte Prüfvorgänge wesentlich vereinfacht werden.
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In den 9 und 10 ist zu erkennen, dass die Umlenkeinrichtung 3 ein mittels eines Halteelements 19 gehaltenes Glasprisma 20, aufweist. Die Umlenkeinrichtung 3, mit der eine Umlenkung des Strahlengangs um beispielsweise 90° erreicht werden kann, kann auch ein poliertes Metallbauteil, beispielsweise eine polierte Metallplatte, einen Spiegel oder andere geeignete Bauteile aufweisen. Das Glasprisma 20 ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es eine Totalreflexion des Betrachtungsstrahlengangs ermöglicht.
