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U-förmige Manschettendichtung Die Erfindung betrifft eine U-förmige
Manschettendichtung mit einem in die Manschettennut eingesetzten und an den Nutinnenseiten
anliegenden Wendelfederring.
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Es sind U-förmige Manschettendichtungen bekannt, in deren Nut ein
federnder Metallstreifen eingelegt ist, der mit quer zu seiner Umfangsrichtung verlaufenden
Schleifen versehen ist. 1m Verhältnis zu dem für den Metallstreifen verbrauchten
Material ist sein Stützeffekt jedoch recht niedrig. Dabei liegt nur ein Teil jeder
Welle an den Nutwänden an und, die Wellen liegen in größerem Abstand voneinander.
Dies bedeutet, daß die zwischen den Berührungsstellen liegenden Partien der Wände
nicht getragen werden.
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Es sind fernerhin Manschettendichtungen bekannt, bei denen als Einsatz
in die Manschettennut eine Wendelfeder vorgesehen ist, die aus im Querschnitt rundem
Federdraht besteht. Diese Feder bietet infolge des runden Drahtquerschnitts den
Nutwänden nur geringe Anlageflächen, zwischen denen ein Abstand vorhanden ist. Bei
Manschetten aus nachgiebigem Material besteht die Gefahr des Eindrückens der Drahtwendeln
in die Nutwand, was insbesondere zu einem Nachlassen der Anpreßkraft führt. Auch
besteht bei einer Druckbelastung der Wendeln in radialer Richtung die Gefahr des
seitlichen Urnklappens der Wendeln.
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Eine noch bekannte Manschettendichtung ist mit einem federnden Blechring,
der ein im Querschnitt C-förmig gewölbtes Profil aufweist, zur Abstützung versehen.
Dieser Blechring ist nur wenig elastisch, da Verformungen der C-Schenkel nur durch
.Zusammendrücken bzw. Dehnung des Materials der Schenkel in Umfangsrichtung erzielt
werden können. Dieser Blechring vermag nicht in ausreichendem Maße Einbautoleranzen
und Abnutzungen zu überbrücken.
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Schließlich sind auch schon Nutringmanschetten bekannt, deren Einlage
ein Gummiring bildet. Hierbei muß unterstellt werden, daß diese Dichtung für solche
Beanspruchung entwickelt wurde, bei denen Gummi als Stützkörper gerade noch ausreicht.
Dies gilt insbesondere hinsichtlich des Temperaturbereiches, aber auch hinsichtlich
der möglichen Ermüdungserscheinungen.
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Ausgehend von U-förmigen Manschettendichtungen mit einem in die Manschettennut
eingesetzten und an den Nutinnenseiten anliegenden Wendeifederring liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine in Umfangsrichtung der Dichtung gleichmäßigere, breitere
Auflagefläche des Wendelfederringes an der Dichtung zu erzielen und ein mögliches
seitliches Umklappen der Wendeln zu unterbinden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wendeifederring
aus Blechband besteht. Zur Verstärkung der Federwirkung kann der Wendelfederring
aus mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordneten Flachband-Wendelfederringen
bestehen.
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Als besonders geeignetes Material für die Herstellung des Wendelfederringes
hat sich ein aus Berylliumkupfer bzw. Stahl bestehendes Flachband erwiesen. Um die
Stützwirkung des Wendelfederringes übrigens noch weiter zu erhöhen, ist nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung schließlich noch vorgesehen, daß auf der der Manschettennutöffnung
zugekehrten Seite des Wendelfederringes ein Stützring angeordnet ist.
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Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen auf der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Dichtungsmanschette, F i
g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F
i g. 3 eine Teilansicht im Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 2 in verkleinertem
Maßstab, F i g. 4 und 5 je einen Querschnitt, der die montierte Dichtungsmanschette
zwischen zwei gegeneinander abzudichtende Konstruktionselemente zeigt, F i g. 6
und 7 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform.
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Die in F i g.1 dargestellte, kreisrunde Manschettendichtung R besteht
im wesentlichen aus einer U-förmig ausgebildeten Manschette 1, deren Steg mit 1
b und deren Schenkel ltt bezeichnet sind. Die von
dem Steg 1 b und
den Schenkeln 1 a gebildete Manschettennut 3 nimmt einen Wendelfederring 2 auf.
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Die Schenkel 1a der U-förmigen Manschette l verlaufen im wesentlichen
senkrecht zu deren Steg l b, der eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, während
die Wandstärke der Schenkel la zu deren Mitte hin derart verstärkt ist, daß die
Schenkel 1 a an ihrer äußeren Oberfläche eine schräg verlaufende Dichtfläche 1 c
sowie eine Dichtkante 1 b aufweisen.
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Die Manschette 1 b besteht vorzugsweise aus einem zähen, dauerhaften
und flexiblen Kunststoff, z. B. Polytetrafluoräthylen od. dgl., der chemischen Einwirkungen
widersteht, insbesondere aber hohe Temperaturen und Drücke aufnehmen kann.
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Der Wendelfederring 2 ist aus Flachband gebildet, das vorzugsweise
aus Berylliumkupfer bzw. Stahl besteht, wobei zwei konzentrisch zueinander angeordnete
Flachband-Wendelfederringe 2 a, 2 b eine Einheit bilden. Die Wendeln verlaufen
einander entgegengerichtet. Im übrigen können die Enden der Flachband-Wendelfederringe
2a, 2 b miteinander verbunden sein oder einander so zugeordnet werden, daß
sie sich an ihren Enden ineinanderfügen. Die Länge beider Flachband-Wendelfederringe
ist fernerhin so bemessen, daß beim Einsetzen des eine Einheit bildenden Wendelfederringes
2 in die Manschettennut 3 eine gewisse Spannung aufgebracht wird, wodurch eine zuverlässige
Dichtwirkung gewährleistet ist. Der aus dem Flachband bestehende Wendelfederring
2 verbürgt in Anbetracht seiner glatten, an der Manschettennut 3 anliegenden Oberfläche
übrigens nicht nur eine bessere Dichtwirkung, sondern ist auch gegen Verkantungen
der Wendeln weit beständiger als solche Wendelfederringe, die aus einem runden Draht
bestehen.
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Normalerweise, d. h. bevor die Manschettendichtung R zum Abdichten
z. B. zweier Konstruktionselemente 4 und 5 montiert wird, ist der Wendelfederring
2 - wie in F i g. 2 dargestellt - kreisrund, wobei er gleichmäßig die Manschettennut
3 ausfüllt.
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In F i g. 4 ist nunmehr die montierte Manschettendichtung R zwischen
den beiden Konstruktionselementen 4 und 5 dargestellt, deren Flächen 4 a und
5a - z. B. ein Kolben gegenüber einem Zylinder -gegeneinander abgedichtet
werden sollen. Die Manschettendichtung R ist dort in z. B. eine konzentrische Nut
4 b so eingebracht, daß die offene Seite der U-förmigen Manschettendichtung dem
zu erwartenden Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist, der gemäß Pfeilrichtung 6 in den
zwischen den Konstruktionselementen 4 und 5 gebildeten Spalt einströmt. Die Nut
4 b ist derart bemessen, daß durch das Konstruktionselement 5 ein Druck auf die
Dichtkanten 1 b der Manschette 1 ausgeübt wird, so daß die Dichtkanten 1
b fest gegen die Flächen 4 a, 5 a zur ; Anlage kommen, wobei die Flachband-Wendelfederringe
2 a, 2 b eine ovale Form einnehmen. Derart deformiert üben letztere eine
Kraft aus, mit der die Schenkel 1 a nach außen gegen die Flächen 4 a, 5 a
gepreßt
werden, so daß im Bereich der Dichtkante eine wirkungsvolle Dichtung zustande kommt.
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Die U-förmige Manschettendichtung kann bis innerhalb gewisser Grenzen
ohne Schadenzunehmen gedehnt bzw. gestreckt werden, damit die Dichtung in die konzentrische
Nut 4 b einbringbar ist. Es kann f indessen das Konstruktionselement 4 auch aus
zwei Teilen 4 c und 4 d bestehen, so daß die Manschettendichtung mühelos einzusetzen
ist. Wie F i g. 4 fernerhin zeigt, kommt der Steg 1 b der Manschette 1 gegen eine
Wand der Nut 4 b zur Anlage, wodurch ein Einschrumpfen der Manschette - welches
ihren Durchmesser reduzieren und demzufolge die Dichtwirkung beeinträchtigen würde
- verhindert wird.
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In F i g. 5 ist eine U-förmig ausgebildete Manschettendichtung R 1
gezeigt, die in gleicher Weise wie die vorher beschriebene beschaffen ist, jedoch
mit ihrer offenen Seite eine andere Lage einnimmt. Im übrigen sind für alle Teile
der Dichtung die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
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Dort ist die Manschettendichtung R 1 zwischen zwei sich gegenüberliegenden
Konstruktionselementen 7 und 8 vorgesehen, zwischen denen ein Unterdruck bzw. ein
Vakuum erzeugt wird. Unter diesen Voraussetzungen ist die Manschettendichtung R
1 so angeordnet, daß deren offene Seite der Atmosphäre zugekehrt ist, während die
Schenkel 1 a der Manschette 1 mit ihren Dichtkanten 1 b mit den Flächen 7a, 8a der
Konstruktionselemente 7, 8 in Verbindung stehen. Letztere werden durch z. B. eine
Schraube 9 mit Mutter 10 miteinander verspannt.
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Die Art der Abdichtung und die Wirksamkeit der in F i g. 5 gezeigten
Anordnung entspricht jener, die in F i g. 1 bis 4 offenbart ist. Ein atmosphärischer
Druck wird in der Manschettennut 3 wirksam, wobei die Flachband-Wendelfederringe
2 a, 2 b dahingehend beeinflußt werden, daß die Manschettendichtung eine
wirksame Abdichtung herstellt. Der Steg 1 b der Manschette 1 liegt hier einem Nutboden
8 b an, so daß die Manschette wiederum nicht einschrumpfen kann, sofern extrem niedrige
Temperaturen auf die Manschettendichtung einwirken.
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In den F i g. 6 und 7 ist eine U-förmig ausgebildete Manschettendichtung
R 3 gezeigt, die in einer Nut 15 a zwischen zwei Konstruktionselementen 15
und 16 angeordnet ist. Der Manschettennut 3 ist hier ein Stützring 14 zugeordnet,
mit dessen Hilfe die offene Seite der Manschette 1 verschließbar ist. Der Stützring
14 hat eine Formgebung, die der Rundung des Wendelfederringes 2 folgt. Wenn die
Manschettendichtung nicht montiert ist, zeigt letztere die in F i g. 6 dargestellte
Form, bei der die Flachband-Wendelfederringe 2 a, 2 b einen kreisrunden Querschnitt
aufweisen und mit dem Stützring nicht in Berührung stehen.
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Wenn jedoch die Manschettendichtung R 3 zwischen die Konstruktionselemente
15, 16 montiert ist, wobei deren Flächen 15 b, 16a die Schenkel 1 a der Manschette
1 einander nähern, so verformt sich der Wendelfederring 2 und nimmt eine ovale Form
ein. Der Steg la der Manschette 1 liegt dabei gegen die eine Seite 15 c der
Nut 15 a an, während sich die dem Steg 1 b zugekehrte Seite des Wendelfederringes
2 auf dem Stützring 14 abstützen.
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Unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die Zeichnung wird augenscheinlich,
daß eine nach der Erfindung geschaffene Dichtungsmanschette sich ohne Beeinträchtigung
über eine lange Zeit als zuverlässig erweisen kann, selbst wenn sie ungewöhnlichen
Temperaturen und Drücken ausgesetzt ist.
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Überdies ist hervorzuheben, daß Manschettendichtungen, wenn sie besonders
niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, Bedingungen unterliegen, die Materialschrumpf
und Deformation hervorrufen, welche die Dichtwirkung bei den bekannten Manschettendichtungen
unwirksam machen können.