DE1450275A1 - Dichtungskonstruktion - Google Patents

Description

Fried. Krupp * G

mit beschränkter Haftung in Essen Diehtungskonstruktion

Mit der Erfindung wird bezweckt, eine Abdichtung zwischen zwei Bauteilen, die eich gegeneinander drehen, so zu gestalten, daß auch bei großen Dmokutttersehieden auf beiden Seiten der Dichtung das abdichtende Element nur leicht' an das betreffende Bauteil angedrückt wird, um den Verschleiß und den Reibungsverlust klein zu halten, \7enn notwendig, soll die Dichtung ihre Aufgabe sogar erfüllen, ohne daß das abdichtende Element das betreffende Bauteil überhaupt berührt, wobei aber der zu dichtende Spalt extrem klein gehalten wird. Vorzugsweise soll die Dichtung in beiden Richtungen gleichermaßen wirksam sein. * ■

Vornehmlich kommt die Erfindung zur Anwendung, wenn die beiden den abzudichtenden Spalt bildenden Bauteile sich derart gegeneinander bewegen, daß dabei unvermeidbar die Spaltweite verändert wird. Das heißt, daß die beiden Bauteile neben ihrer gewollten Bewegung gegeneinander, z.B. indem das eine Bauteil sich in dem anderen dreht, oder bei . Isiner" geradlinigen"Beweis
weitere Bewegungen ausführen, die den Spalt verändern.

Üblicherweise werden die für solche Dichtlingsaufgaben very/endeten Mittel, wie Dichtungsleisten, oder Kolbenrings, auf ihrer Rückseite mit dem Druck des Mediums, gegen das sie dichten sollen, belastet und so gegen die zu dichtende Fläche gedrückt. Das ist aber vor allem bei sehr hohen Drücken von beispielsweise 200 kg/cm mit einem großen Verschleiß und überdies mit großen Reibungsverlusten verbunden. · '

Mit der Erfindung wird bezweckt, diese Hachteile zu vermeiden. Das wird in erster Linie dadurch erreicht, daß . eine Dichtleiste, die mit eines dsr sich gegeneinander

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- Ί - BAD ORIGINAL EV 58/64
tz/Hu.

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bewegenden Bauteile einen engen Spalt Bildet, in dam Bauteil I tun ein© quer zu ä&p Bewegitiigsrichtung liegende Achse drehbar gelagert und mit aieses Bauteil durch ein die Drehung ermöglichendes BieSrlmittel derart verbundenist ■, daß .die von dem Spalt; angewandte Fläche der dichtleiste wenigstens zu einem großen Seil sieht von dem jeweils in dem Spalt wirksam werdendes Bruckmeäiua beaufschlagt wird. Es wird also im Gegensatz 'zu den bekannten Dichtungen die Sehließkraft durch Mnwirktasg des druckes des Mediums, gegen das abgedichtet werden soll» auf die Vorderseite äex Dichtung erzeugt· . >V-";-"■-_'*-.-■;'/-- /-_ ■".-'" '.- ~ .

Die eigentliche Dichtungsleiste, wird sonach in einem Gehäuse um ihre Längsachse drehbar gelagert· Sie wird so zwischen die beiden bewegten wßä gegeneinander abzudichtenden Bauteile eingebaut» daS sie mit dem "bewegten Bauteil einen Spalt bildet. Wenn nämlich iS €en gegeneinander abzudichtenden Bäumen eine Druckdifferenz auftritt» so wird in dem Spalt, bevor Si© Richtung: wirksam wird, eine Strömung eintreten. Dabei wirä in StrSmnngsrichtung ein Druckabfall stattfinden. Yßm diesem Druckabfall wird bei der erfindungsgeiaaßen Dichtung Mutzen gezogen. Auf die Dichtungsleiste> üie drehbar gelagert ist, wird durch den

Druckabfall ein Drehaoment gasgeübt, w&iLssmr in Bc^iieB^

richtung. ....'- -- :-■'·

Sobald nun die Dichtung gesehlossefi oder annähernd geschlossen ist, hört die StrSsnang ia dem Spalt auf lind der Druckabfall versehwindet«, Sofort baiat sich-in dem Spalt derselbe Druck.auf, αβτ in ä®m Baum höheren Druckes herrscht. Damit verschwindet äas Drelimoment in Richtung Schließen auf die Dichtungsleiste· 3>ie folge ist ein geringfügiges öffnen. . . - ".■'-^a · .-"

So spielt sich die Dichtung in eine ausgewogene Stellung ein und läßt einen sehr kleinen Spalt frei. Da die Dichtung in ihr sr Funktion gestört wür&a, wenn s±afe in ihrer Lagerung, in der sie sich dreht₉ auch eine Strömung mit Druck- ^09835/0344 _Λ -...'

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abfall auftreten rüröe, wird der cYehbare Teil In sein Gehäuse sit Gurcai oder «Ines ähnlichen Stoff nicht ein* vulkanisiert· Dabei wirä dl« elastische Zwischenschicht fiweefcnäßig nur so stark gewählt» Ao₁B gerade eine «luareichend* VordrehfflSglichkeit der Siühtungsleiet* gewährleistet 1st.

Bin weiterer Schritt der Erfindung: ist «is« solche Ausbildung der beschriebenen Sichtung_f da8 si« »ach de« S chi ie D en Eicht vieasr aufgeht· Sn dieeea Sweeic wird Ihr Profil Im Spalt eo ausgebildet» £a& auch in «oochloeeenea EuBtend noch eic in Äichtttng Schließen «irfcssae« Srenaoaent verbleibt.

Xc folgendes «ird der Aufbva der^cstuss und ihr« firkangewoioe en Auoföhrungsböiitjpielen

Aof der Zeichnung «eifft£ ; >

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einen Länge- bs*· Qaersclmitt deren ein« Dlehtleiete und einen eugehSrigeo Bine*txk8rp»r noch eine» Aua-

Fig· 3 einen Quörcchcitt öcrch eine Sichtung gea&8 dleees

«ingeiaiut swieehea swel gegen-

rotierenien^aut eilen j in geöffnete»

iig. 4 die DiohtuDg nach 71g· 5 In geschlossenen luotend,

fig· 5 eine» Querecbnttt durcla eine Dichtung aeeh «Ines anderen Aueführungefceiepitl in geSffoete* Zuetend

Fig« 6 die Dichtung etch Hg· 5 1» seeenlessene· Sastand·

In TIe* t und Pig· 2 1st der grunfl&ätelielse iufbcu des Krfindtnjgßgegenstenäes geseigt. In eir.e» Hnaatzkörper t» der die Gestnlt eines sbgeflachten KreiBzyllcdersj bat» lot eine Dlchtusgslolste 2 derart eingebaut, daß sie ua eisenkleines Wintel nach rechte und auch linke drehbar 1st.

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Eieea EicfctungÄlsicte hat ebenfalls die Gestalt eines

U3id swar το» balblrreieformigea

Querecbnitt, eö daß Uie Zylinderachse 20 in der Abflachung liegt. Pa der ß]?alt, alt d-eat die DichtuxJ&eleiete 2 la einer eylindrischen Mulde de& Eineati&Srpere 1 drehbar gelagert 1st» didht eeift kuB* ist dieser Spalt dt Gttasi 5 ausgefüllt, der sowohl en öse Körper 1 sie such ßß die leiste anYulfcaiiieiöfct ist« Be köußea jedoch euch andere Mittel eure Abdichten diese© Spaltes verwendet werden.

Di© Funktion der DieIitang wird β» ciaea EtnlJsubeispiel erklärt« usfi swar seigt fig· 3 de»~-?a&» daß äie Dichtu»g eeöfIö©i» d·in »ocfe auß«r fonktios iet, und 2?ig. 4 gleiche Dichtung ie gtßcfelossenec oder annähernd

Zuetaßd* -'■. ■■ ".■■.', - ... ' ";-.,."

Xb don Gehäuse 8 rotiert ein Bauteil 3» In tig. 5 wnd in Äea iolgeüteu figiire» ist |eweile ein feil öee Qehäueei tma äes rdtieresden Bauteils^ 9 beraüsgebroöheo dcrg«eteilt. Der Bicaatpliörper 10 ist Ib dca öshäna® 8 eingepreßt oder Bit EHderen iekaßfcteii Mitte!» befestigt» ßege» Yerdrehua^ let er i» dea ßehäuee β durch eise» Paöbolsea 11 gesichert. Di« iüchitmgeleiet· \Z lot sit Hilfe dee Qususie 15 ia dea

Dichtung ooll Ktvei Käuae Bit «HJterachiedlichen Drücken neiäander ftfcdiefcteaV Ia deä Spalt Ii eoll ein Irtacic boiepieleweiee 2CO ata aerrsehea« ta des Di&gr&Bat das ia Jfig· 5 satea gezeigt i©t# ist dieeer Druelc mit 15 t>oseiehxsfet« Rechte ?on der Dichtung coil ia des Spalt 16 ein Druck iron beiopielBireiee »ür 20 ata berreche»· Dieeer Prtsck ist la des sugehuri^ea Di8gresi39 f&it 1? bezeichnet» Infolge der Druckdiffercns srcisehea Spalft-14 «ad Spalt 16 wird eich onterhalb der Dichtung in dem alt 1Ü Vezeiclmeten Spalt ©in D^Mckßhföll roh 200 ßuf 20 eta eiisetolles· Der. Druckabfall kaaa eicea beliebig©» ?erlauf nehasea* Der Ei»- jfaehheit ««gea ist iß Pig· 3 »ach der Xdnie 19 ein lir.ea.rer Verlituu? de© Druckabfall se aageaouasesi» Me Dichtusgefleiete

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ist um die Mittellinie 20 ihres halbrunden umfangeβ drehbar. Denkt man sich nun entlang der Dichtungsleiste 12 durch die Mittellinie 20 eine vertikale Ebene gezogen, so wird sich, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, auf der linken Hälfte ein höherer Mitteldruck ausbilde» sie auf der rechten Seite dieser vertikalen Mittelebene. In dem Diagramm sind die sich ergebenden wirksames Eräftt mit und 22 bezeichnet* " \ . ~ *_:

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Diese beiden Kräfte sind auch auf die Dichtungsleiste übertragen dargestellt. Da die Kraft 21 größer ist als die Kraft 22, ergibt sich ein im Uhrzeigerdrehsinn drehendes Drehmoment» das durch den Pfeil 23 angedeutet ist» ~ Hierdurch wird die Dichtung geschlossen, indem sich die Dichtungsleiste 12 in dem Einsatzkörper 10 dreht.

In Fig. 4 1st nun dieser geschlossene Zustand dargestellt» In dem Spalt 14 herrscht der Druck 21· In dem nunmehr keilförmig verlaufenden Spalt 18 baut eich jetat der Toll· Druck von Spalt 14 auf, da die Dichtung auf der rechten Seite mit ihrer Kante 24 an dem Bauteil 9 anliegt und damit den Spalt in etwa abschließt* Über die gesamte Länge des Spaltes 18 wirkt also der Druck 21, der durch die jraagerAChte_IilBifl_26_J.n dem eu Fig. 4 gehörenden Diagramm dargestellt ist. £0 bilden sich rechts und linke von der Mittellinie 20 gleich große Kräfte 27 und 28 au». Dias· halten eich, da ihre auf die Mittellinie 20 besogenen Kraftarme gleich sind, das Gleichgewicht. Lediglich der durch die Schließbewegung verformte Gummi 13 wird eine Rückstellkraft auf die Dichtungsleiste 12 ausüben« Diese Rückstellkraft, die in dem in Flg. 4 dargestellten Aueführungsbeispiel ein entgegen deat UhrEeigerdreheinn wirksames Drehmoment auf die Dichtungeleiste 12 ausübt, ist . durch den Pfeil 29 dargestellt* """ " ν

Infolgedessen wird sich die Dichtung wieder etwas öffnen. In demselben Augenblick jedoch, in dem sich die Dichtung öffnet» stellt sich in dem Spalt 18 wieder der In Fig. 3

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gezeigte Druckabfall eiss, der versucht» die'liiehtung «leder zu schließen. So wird eich eine ausgewogen© Mittelstellung _t eisastellen, oder aber die Dichtung wird bei- nicht ausreichender Dämpfung eine schwingende Belegung mit größerer oder kleinerer Frequenz ausführen. Auf Jeden J?all Jedoch wird erreicht» daß der Spalt 18, wenn such nicht vollständig, bo doch annähernd abgedichtet wird, Eine geringfügige verbleibende undichtigkeit wird in maacium FlUeB: in Sauf genommen werden, vor allem dann, wenn Wert Saiauf gelegt wird, daß die Kante 24 der Dichtungsleiste 12 nicht zn stark dem Verschleiß unterworfen ist.

Bei dem in Fig. 3 und. ?lg· 4 hesehriebeneia Beispiel des Erfindungsgegenstandes 1st angenoissen* SaS Ser Brück auf der linken Seite in Spalt 14 hSher ist als auf der rechten Seite in Spalt 16. Ee kann Jedoch mich, der Brack in Spalt höher sein als in Spalt 14· Da die ©rfiBämigsgeiaäS» Dichtung in dem gezeigten Ausfühnasigshelspiel symmetrisch ausgeführt ist, wird, «renn auf der rechten Seite der höhere Brück ist» die Schließbewegung der Dichtungsleiste 12 in &&t anderen Richtung erfolgen. Bei pulsierenden Brücken in des Spalten 14 und 16» bei denen die Druckspitzen auf %&id@n Seiten nicht gleichzeitig erreicht werden» sondern eine Bhasenverachiebung haben ₉ wird die DichtHaggleiste 12 entsprechend der in Spalt 18 sieh ausbildenden ihre Schließbewegung Heels rechte eier nach liseks ausführen«

Während die in Pig. 3 und ?lg. 4 dargestellt® Dichtung eine labile Ausftihrungsforu darstellt, 31® ;msat äen Spalt 18 verkleinert, aber nicht sehli©St_t ist in Pig· 5, und Fig« 6 ein ähnliches Ausführusgsheisplel del? erfindungsgemäßen Dichtung gezeigt» bei tem Jedoeh Sie Dichtungsleiste,; wenn sie einmal geschlossen ist» aiaeh geschlossen bleibt. - , .^

Bei dem in Mg. 5 und Kg. 6 gezeigten epiel unterscheidet sich die Dichtungsleiste 32 voa Dichtungsleiste 12 nach Hg» 3 und 4 aur äa.äuT&h_s AbS die Abflachung beiderseits Ausfräsungen 30, 5t hat.

^BAD OR10INÄL

He wird wieder^ angenommen, daß In dem Spalt 14 ein Xruck von beispielsweise 200 atm wirkt," der mit 21 bezeichnet 1st· In dem Spalt 16 wiederum wirkt der mit 17 'bezeichnete Druck von 20 atm. In dem Spalt 18 wird» wie 1» dem zu ?lg» 5 gehörenden Magramm durch die Linie 19 dargestellt ißt, wieder ein Druckabfall eintreten« Denkt man sich durch die Achse 20 der drehbaren !Dichtungsleiste 32 wieder eine Tertikaie Ebene gelegt, so wird auf der linken Seite die Kraft 33 rand auf der rechten Seite die Kraft einwirken und ein-Drehmoment im ührseigerdrehslnn - dargestellt durch Pfeil 35 - ausüben« Me Dichtung wird dadurch geschlossen« ■ ·

Dieser geschlossene Sttstand ist in ¥lg« 6 dargestellt. Di» Dichtungsleiste liegt jetzt alt ihrer Kante 36 auf dem rotierenden Baltteil 9 auf. wodurch der Spalt 18 geschlossen ist. Me folge 1st, daB eich sofort in dem Spalt 18 der gleiche Druck 21 aufbaut, 6er in Spalt 14 herrscht und der In dem zu Pig. 6 gehörigen Diagramm durch die waagerechte Linie 37 bezeichnet ist. Die beiden rechte und links von der Kittelebene der Dichtungsleiste 32 wirkenden Kräfte 38 und 39 wirken aber infolge der Einfräsung 31 5etzt mit einem unterschiedlichen Hebelarm. ~¥Shrend"die Kraft 3& ein~rränihrlsöig^r^reliäinn"drehendes' Drehmoment alt des Hebelara 40 aaaettbt, erzeugt die Kraft ein entgegen dem ührseigerdrehsinu wirkendes kleineres Drehmoment» da Ihr Hebelarm 41 kleiner ist« Es Terbleibt . also ein schlieSendee Drehmoment - alt Pfeil 42 dargestellt -f das die Dichtungsleiste geschlossen hält·

Auch diese Dichtung 1st nach beiden.Selten.Mn wirksam» da sie bei Druckgleichheit in den Spalten H und 16 infolge der Rückstellkraft der Gummlzwischsetilage 13 immer zunächst in ihre ünffidstellung surüekkehrt«

Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar zur Abdichtung von Gleitsteinen» die in Eotationsverdrängern, Torzugs-

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weise in deren Gehäusen» in radialer oder axialer Richtung verschiebbar sind und den Zwischenraum zwischen dem umlaufenden Verdrängerteil und dem Gehäuse in Druckkammern unterteilen.

-V

Es ist auch möglich, daß die Dichtungsleiste nicht unter Vermittlung einer Gummifüllung in dem einen Bauteil bzw. dem Einsatzkörper gelagert ist» sondern daß sie in einem gewöhnlichen metallischen Gleitsitu liegt. Die Rückstellkraft kann dann beispielsweise mittels eines Toraiona- · stabes erzeugt werden.

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• - ' ■ - · BAD ORSGSNÄL

Claims (1)

1. I/

   U50275

   Patentansprüche

   1. Dichtungskonβtruktion zwischen zwei Bauteilen, von denen sich einer gegenüber dem anderen Bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtleiste (2, 12» 32), die mit einem der Bauteile (3, 9) einen engen Spalt (18) bildet, in dem anderen Bauteil um eine quer zu der Bewer gungsrlchtung liegende Achse (20) drehbar gelagert und mit diesem Bauteil durch ein die drehung.ermöglichende« Dichtmittel (3» 13) derart verbunden 1st, daß die Ton dem Spalt (18) abgewandte fläche der Dichtleiste wenigstens zu einem großen Seil nicht von dem jeweils in den Spalt wirksam werdenden Druckmedium beaufschlagt wird. .

   2. Dichtungskonstruktion naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (2, 12, 32) die Gestalt eines abgeflachten geraden Kreiszylinders hat und mit ihrer zylindrischen Fläche In einer entsprechenden Mulde des einen Bauteiles drehbar gelagert ist» während die Abflachung mit dem anderen Bauteil den engen Spalt (18) bildet.

   3· Dichtungskonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderfläche dir Dichtleiste (2, 12,32) einen kleineren Halbmesser hat ale die der Mulde,und daß der Zwischenraum τοπ dem aus elastischem Werkstoff bestehenden Dichtmittel (3, 13) ausgefüllt ist, das sowohl an der zylindrischen Fläche der Dichtleiste als auch an der der Mulde feet haftet.

   4« Dichtungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (32) auf der Seite des engen Spaltes (18) so abgeetuft ist, daß die Linien, in denen das Dichtmittel (13) an die Dichtleiste angeschlossen ist, weiter τοη der Drehachse (20)

   BAD ORIGiHAL

   m % m

   U5027S

   entfernt sinä als die Kanten (36), mit denen die leiste sich in ihren Erstellungen an die GegeDflache legt, · .. , -- . - - . -. .

   5. Diohtungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 his 4, dadurch gekennzeichnet, daß eich die Mulde zup Aufnahme der Dichtleiste (2, 12, 32) in einem zylindrischen Ein-* satzkörper (1, 10) "befindet, der fest in eine Ausnehmung des betreffenden Bauteiles (8) eingesetzt ist.

   909835/0344

   - ¹⁰ * : BAD

   Leerseite