DE1573500C - Vorrichtung zum Messen von Radialkräften bei Dichtungselementen aus gummielastischem Material und bei Federelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Radialkräften bei Dichtungselementen aus gummielastischem Material und bei Federelementen. Die Erfindung ist für Dichtungsringe mit und ohne Ringfeder oder andere Federungselemente und für Ringfedern od. dgl. allein verwendbar.

Die Bestimmung der Kräfte, mit welchen das dichtende Element einer Radialdichtung gegen die Welle oder gegen die Zylinderwand gepreßt wird, ist für die Konstruktion und die Fertigungskontrolle in der Massenfabrikation von besonderer Bedeutung.

Es ist bekannt, zum Vergleich der Kräfte, mit welchen die Dichtungslippen verschiedener Dichtungsringe angepreßt werden, den Abblasdruck solcher Dichtungen zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird die Dichtung auf einer Seite durch Gas- oder Luftdruck belastet und der Druck gemessen, bei dem das gasförmige Medium zwischen dem Dichtungselement und der Welle bzw. der Wand hindurchgeht. Die mit diesem Verfahren erhaltenen Ergebnisse stellen relative Werte dar, deren Verwertbarkeit dadurch beeinträchtigt wird, daß der Abblasdruck wesentlich auch von anderen Eigenschaften des Dichtungsringes und nicht nur von der Anpreßkraft des Dichtunsselementes abhängig ist (deutsche Auslegeschrift 1 169 157).

Es ist auch bekannt, mittels eines geteilten Meßdornes die Bestimmung der Anpreßkräfte der Dichtlippe od. dgl. einer Radialdichtung vorzunehmen. Nach Aufbringen des ungespannten, also nicht aufgeweiteten Ringes wird dieser auf den Nenndurchmesser des Zapfens oder der Welle aufgeweitet. Bei der Spreizung der Dornteile, also bei einer nach außen verlaufenden Bewegung, wird die zur Spreizung der Dornteile erforderliche Kraft gemessen. Diese Meßwerte entsprechen aber nicht der tatsächlichen Radialkraft. Es tritt nämlich eine beträchtliche Reibung beim Spreizen der Dornteile zwischen dem inneren Umfang der Dichtungslippe od. dgl. und der Ringfläche des Zapfens oder der Welle auf, gegen welchen die Dichtungslippe anliegt. Die zur Spreizung der Dornteile erforderliche Kraft ist also der radialen Anpreßkraft des Dichtungselementes nicht proportional. Als weitere Fehlerquelle kommt hinzu, daß beim Aufweiten des über den geteilten Dorn gestreiften Dichtungsringes auf das Nennmaß unter dem Einfluß der Reibung die zwischen der Dichtungslippe od. dgl. und der Ringfläche, gegen die sie anliegt, in den meisten Fällen die elastische Aufweitung am Umfang in verschiedenen Abschnitten des Umfangs nicht gleich groß ist (Veröffentlichung der »British Hydromechanics Research Association« anläßlich der »International Fluid Sealing Conference« im Jahre 1964).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die von einer Radialdichtung nach innen oder nach außen gegen die Dichtfläche ausgeübte Anpreßkraft unter praktischer Vermeidung der durch die Reibung zwischen Dichtungselement und Dichtfläche sowie etwa in der Meßvorrichtung auftretenden, das Meßergebnis verfälschenden Reibungskräften gemessen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art derart gestaltet, daß zwei austauschbare, zum freien Ende kegelstumpfförmig ausgebildete Meßbacken vorgesehen sind, von denen der eine fest angeordnet und der zweite mit einem in seiner Längserstreckuna; veränderlich einspannbaren federnden Arm verbunden ist, dem ein die von der zu messenden Kraft abhängige Auslenkung abgreifendes, an sich bekanntes Meßgerät zugeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform in teilweise geschnittener Seitenansicht,

F i g. 2 bis 9 verschiedene Ausführungsformen der

ίο Meßbacken in größerem Maßstab.

Auf der Grundplatte 1 der Vorrichtung sind die starren, senkrechten Ständer 2 und 3 befestigt. Der Ständer 3 trägt an seinem oberen Ende das Wegmeßgerät 4, während der Ständer 2 an seinem oberen Ende einen Halbflansch 5 hat, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Ständer 2 als ein Stück gefertigt ist. Der Halbflansch 5 und der HaIbflansch 9, die in einer Höhe liegen, dienen zur Anbringung der im wesentlichen in der Draufsicht halbkreisförmigen Meßbacken 10 und 11.

Am unteren Ende des Ständers 2 ist seitlich mit Schrauben 6 die Blattfeder 7 befestigt, welche parallel zum Ständer 2 angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Ständer 2 und der Blattfeder 7 ist durch ein Abstandstück, beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Abstandsfolie 8 festgelegt. Diese Folie ist auswechselbar.

Mit den auf die Halbflansche 5 und 9 in einfacher Weise aufzusetzenden Meßbacken 10 und 11 können sowohl die nach innen wie die nach außen wirkenden Radialkräfte gemessen werden, wobei zur Anpassung an die verschiedenen Durchmesser der Ringe Meßbacken mit entsprechenden Durchmessern angebracht werden. Der auf die Meßbacken 10 und 11 aufgesetzte Radialdichtring ist mit 12 bezeichnet, die Dichtlippe mit 12« und die aufgelegte Ringwendelfeder mit 12 b.

Durch das Aufsetzen des Meßobjektes wird die auf dem Halbflansch 9 bzw. am oberen Ende der Feder 7 angebrachte Meßbacke 11, welche also beweglich ist, infolge des Radialdruckes der Dichtlippe bzw. der Ringwendelfeder geringfügig, in der Größenordnung von einigen Tausendstel mm, in Richtung auf die am starren Ständer 2 bzw. dem HaIbflansch 5 befestigte Meßbacke 10, die also ortsfest ist, bewegt. Durch diese Bewegung wird der Taststift .1.3, der mit seiner Halterung durch eine Ausnehmung im Ständer 2 hindurchgeführt ist und der gegen eine Seite der Blattfeder 7 anliegt, verschoben, so daß auf der Skala des Wegmeßgerätes 4 die Verschiebung der Meßbacke 11 im Verhältnis zur Meßbacke 10 abgelesen werden kann.

An Stelle oder zusätzlich zur Meßeinrichtung kann auch eine Registrier-Einrichtung vorgesehen sein; diese Einrichtungen können von beliebiger, dem Verwendungszweck angepaßter Bauart sein. Über die vorher festgelegte Federkennlinie (Eichkurve) gibt diese Auslegung ein direktes Maß für die in Richtung des ortsfesten Teils der Vorrichtung vorhandene Kraft.

In F i g. 2 ist ein Paar Meßbacken dargestellt, das zur Messung nach innen gerichteter Radialkräfte dient. Gegen die zylindrische Fläche 14 der Meßbacken liegt beim Meßvorgang der Dichtring und/ oder die zu messende Ringwendelfeder. Der Durchmesser dieser zylindrischen Fläche entspricht dem Nennmaß des Dichtungsringes, d. h. der Dichtungsring wird über die konische Fläche 15 geschoben und

dabei auf das Nennmaß aufgeweitet bzw. gedehnt. F i g. 4 zeigt dieses Meßbackenpaar in Draufsicht.

In F i g. 3 ist ein Meßbackenpaar zum Messen von nach außen gerichteten Radialkräften veranschaulicht. Die zylindrische Fläche 16, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des abzudichtenden Teils entspricht, nimmt das Meßobjekt beim Meßvorgang auf. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine konische Fläche 17 vorhanden, die dazu dient, den Dichtring allmählich und über den ganzen Umfang gleichförmig auf den Meßdurchmesser zu stauchen. F i g. 5 zeigt dieses Meßbackenpaar in Draufsicht.

Bei den meisten Einbaufällen ist es wichtig, eine Dichtung zu haben, deren Radialkräfte über den ganzen Umfang möglichst gleich groß sind. Um dies kontrollieren zu können, muß man aus dem Umfang der Dichtung einen Kreisbogen von verhältnismäßig geringer Länge bzw. einen Kreisbogen, der nur wenige Winkelgrade einnimmt, messen. In F i g. 6 ist ein zweiteiliger Meßdorn dargestellt, mit dem dies möglich ist. F i g. 8 zeigt diesen Meßdorn in Draufsicht. Der Teil 19 des Meßdorns ist beweglich und sitzt auf dem auf der Blattfeder 7 befestigten Halbflansch 9. Die Meßbacke 18 ist an dem ortsfesten Halbflansch 5 befestigt. Mit diesem Meßdorn ist es möglich, sogenannte Segmentsmessungen durchzuführen, d. h. festzustellen, ob die Radialkraft an allen Stellen des Umfangs des Dichtungselements des Dichtrings gleich ist oder ob beispielsweise durch unterschiedliche Wandstärke oder Ungleichmäßigkeit in den aufgelegten Federn Stellen mit unterschiedlicher Anpressung vorhanden sind.

Die neue Vorrichtung kann so ausgestellt werden, daß gleichzeitig eine Messung der Durchmesser von Dichtringen möglich ist. Eine solche Kombination ist in Fig. 7 veranschaulicht. Die Meßbacken haben drei zylindrische Stufen 20,21 und 22, vor denen — in der Richtung des Aufbringens des Dichtringes — jeweils konische Übergangsflächen 23,24 und 25 angeordnet sind. Der Durchmesser 20 entspricht dem unteren Toleranzmaß des Dichtungsringes. Wenn dieses überschritten ist, erfolgt über das Wegmaßgerät 4 eine Anzeige, die besagt, daß der Innendurchmesser unterhalb der zulässigen Toleranz

ίο liegt.

Der Durchmesser 24 entspricht dem oberen Toleranzmaß des Dichtungsringes, der kleiner ist als das Nennmaß (maßliche Vorspannung). Wenn der Dichtungsring auf diesem Durchmesser aufgeschoben ist und keine Anzeige erfolgt, so ist das ein Zeichen, daß das obere Toleranzmaß überschritten ist. Der Durchmesser 22 entspricht dem Nennmaß. Wenn das Dichtungselement des Dichtringes gegen die zylindrische Fläche mit dem Durchmesser 22 anliegt, wird die vorher beschriebene Radialkraftmessung durchgeführt. F i g. 9 zeigt eine Draufsicht dieses Meßbackenpaares.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Messen von Radialkräften bei Dichtungselementen aus gummielastischem Material und bei Federelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei austauschbare, zum freien Ende kegelstumpfförmig ausgebildete Meßbacken (10,11) vorgesehen sind, von denen der eine (10) fest angeordnet und der zweite (11) mit einem in seiner Längserstreckung veränderlich einspannbaren federnden Arm (7) verbunden ist, dem ein die von der zu messenden Kraft abhängige Auslenkung abgreifendes, an sich bekanntes Meßgerät (4) zugeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen