DE2015856A1 - Dichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Dichtungsvorrichtung Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verbesserungen an Dichtungsvorrichtungen und insbesondere mit einer verbesserten Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömungsmitteldichtung zwischen zylindrischen Flächen, von denen eine innerhalb der anderen angeordnet ist und die sich zeitweilig winkelig zueinander verstellen.
• Es ist oft erwünscht, eine Strömungsmitteldichtung zwischen einer zylindrischen Stange, z.B. einer Welle od.dgl.
• und einer umgebenden Hülse herzustellen, wobei der Winkel zwischen der Hülse und der Welle sich mit der Zeit oft schnell und periodisch ändert. Ein allgemeiner Mechanismus dieser Art ist bei selbsteinstellenden zahnradartigen flexiblen Wellenkupplungen zu findet, die oft Drehmomente und Belastungen aufgrund von Fluchtungsfehlern aufweisen. Eine solche Kupplung besitzt im allgemeinen eine äussere Hülse und eine innere Welle, die an einer Lagerhülse anliegt, die drehbar mit der äusseren Hülse gekuppelt ist und eine relative Winkelbewegung zwischen diesen zulässt. Es ist erwüiisciit, zwischen der Lagerhülse und der äusseren Hülse eine Strömungsmitteldichtung herzustellen, um das Ausströmen irgendeines Schmiermittels zu verhindern, das den Raum erfüllt, der durch die Oberflächen der äusseren Hülse und der Lagerhülse begrenzt wird. Es wurden verschiedene Arten von Dichtungsringen u.dgl. Vorrichtungen verwendet, um Strömungsmitteldichtungen bei sich drehenden, selbsteinstellenden Kupplungen zu schaffen, jedoch besitzen diese zahlreiche Nachteile. Die dadurch geschaffenen Dichtungen sind oft fehlerhaft und besitzen eiiic geringe Lebensdauer und können auch oft den Zentrifugalkräften nicht widerstehen, die durch die hohen Geschwindigkeiten der Welle erzeugt werden, oder auch den Axialkräften, die von den Halteelementen ausgeübt werden. Sie sind auch im allgemeinen kompliziert und schwer anzuwenden und können leicht durch Abspanen oder Abrieb beschädigt werden. Ein begrenzter selbsteinstellender Kupplungsdichtungsring, der im allgemeinen zufriedenstellend arbieitet, ist in der USA-Patentschrift 2 974 50 beschrieben. Diese Dichtungsanordnung arbeitet jedoch nicht unter vielen Arbeitsbedingungen zufriedenstellend.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dichtungsvorrichtung zu schaffen, -die eine Strömungsmitteldichtung zwis cllen relativ beweglichen eilen schafft; auch soll sie einen verbesserten Dichtungsring zur Verwendung zwischen winkelig und axial relativ zueinander beweglicllen zylindrischen Flächen schaffen; weiterhin soll sich der Dichtungsring für selbsteinstellende flexible Wellenkupplungen eignen und ein Schmiermittel in der Kupplung über einen grossen Bereich von Arbeitsbedingungen halten und Axialdrücken widerstehen; der Dichtungsring dieser Art-soll auch leicht und bequem anzuordnen sein und sich durch Stabilität, Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Einfachheit, hohe Anpassungsfähigkeit und Verwendbarkeit auszeichnen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch koaxiale, relativ starre innere und äussere Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern, einen flexiblen, elastischen Körper, der die ttinge verbindet, um eine relativ allgemeine Bewegung der Ringe zuzulassen und der einen inneren und einen äusseren-Umfangsflansch besitzt, der an dem inneren bzw.
• äusseren Ring befestigt ist, sowie ein Mittelstück, das einstiickig mit den Umfangsflanschen ausgebildet und längs seiner Ränder schwenkbar mit diesen verbunden ist, die in Längsrichtung und winkels relativ beweglich sind.
• Gemäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Körper aus einem elastomerel ater.i.al und besitzt ein zieharmonikaartiges Mittelstück mit konischen Wänden, die zu einem eine Falte bildenden Winkelstiick lconvergieren, und mit ringförmigen Flanschen, die sch.wenkbar mit den äusseren Umfangskanten der lconiscllen Wände verbunden sind. Die Flansche besitzen ringförmige Nuten, in die starre Nuten mit ebenen Stirnseiten eingebettet sind.
• Bei Verwendung für eine selbsteinstellende Zahnradkupplung wird der äussere Flansch zwischen einer ringförmigen Schulter und einem Verschlussring, der sich an der Innenseite der Kupplungshülse befindet, dicht umfasst, und der Innenflansch umgibt und wnfasst dicht die Lagerhülse und wird durch den entsprechenden starren Ring in diesem Zustand gehalten.
• Der verbesserte Dichtungsring überwindet die Nachteile der bisher verfügbaren Dichtungen. Die Flexibilität der Dichtung und die Verbindung ihrer Teile lässt eine schnelle ungehinderte Relativbewegung der Kupplungsteile zu und hält jedes Schmiermittel zurück. Die Dichtung erlaubt schnelle örtliche Änderungen des Schmiermittelvolumens, ohne dass das Schmiermittel an der Dichtung vorbei gepumpt wird, und kann Axialdrücken, Abrieb- und Spanabhebungen widersteh---n. Der verbesserte Dichtungsring ist stabil, vielseitig anwendbar, anpassbar, leicht anzuwenden und besitzt eine grosse Haltbarkeit iiber einen grossen Bereich von Betriebsbedingungen.
• In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und nachstehelld näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Aufsicht des Dichtungsrings gemäss der Erfinduiig, Fig. 2 eine Seitenansicht des Dichtungsrings, Fig. .3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer selbsteinsteilenden zahnradartigen flexiblen Wellenkupplung, die den-verbesserten Dichtuiigsring verwendet, der mit der Kupplungshülse und der. Lagerhülse in einem koaxial fluchtenden Zustand gezeigt ist und Fig. 4 eine Teilansicht der Kupplung, wobei die. Kupplungshülse und die Lagerhülse in einer nicht fluchtenden, winkeligen Beziehung stehen.
• Mit 10 ist allgemein der verbesserte Dichtungsring zur Verwendung mit einer selbsteinstellenden zahnradartigen flexiblen Wellenkupplung 11 bezeichnet. Der Dichtunbsring 10 besitzt einen ringförmigen Körper 12 als flexiblem, elastischem Material und ein Paar von inneren und äusseren, relativ starren Ringen 13 und 14, die an den inneren und äusseren Rädern des Körpers 12 befestigt sind. Der Körper 12 besteht vorteilhafterweise aiis einem Stück und ist aus elastomerem Material, vorzugsweise aus einem synthetischen Gummi od.dgl. Mater allen, die widerstandsfähig sind und den Bedingungen standhalten, denen der Dichtungsring ausgesetzt ist, wie z.B. hohen und niedrigen Temperaturbereichen, verschiedenen Schmiermitteln und unterschiedlichen Umgebunszuständen. Die Abmessungen -des Körpers 12 und der Ringe 13 und 14 hängen von den entsprechenden Abmessungen der zugehörigen Kupplung ab.
• Der Körper 12 besitzt einen zieharmonikaartigen Mittelteil mit einer inneren Wand 16 und einer äusseren Wand 17, die im unbelasteten Zustand konisch geformt sind und nach innen unter einem gemeinsamen Winkel von weniger als 90° zu einem eine ringförmige Falte begrenzenden Winkelstück 18 konvergieren. Die Wände 16 und 17 besitzen eine Dicke, die im wesentlichen gleichmässig und relativ dünn ist. Einstückig mit der freien Kante der Wand 17 ausgebildet und sich nach aussen von dieser richtend ist ein Umfangsflansch 19 vorgesehen, der einen ringförmigen Kanal besitzt, der an dessen Rückseite in Richtung des Winkelstücks ausgebildet ist. In gleicher Weise ist ein eiiistjickig mit der freien Kante der Wand 16 ausgebildeter Iind sich nach innen erstrecketider Umfangsflansch 20 vorgesehen, der eine ringförmige Nut aufweist, die in dessen Rückseite in Richtung des Winkelstücks 18 ausgebildet ist. Die Flansche 19 und 20 sind um deren Verbindungslinien mit den Winden 1b bzw. 17, die Schwenkachsen bilden, schwenkbar, wobei die Flansche 19 tind 20 .Fni unbelasteten Zustand des Dichtungsrings ini wesentlichen koaxial verlaufen und in einer Ebene liegen.
• I)er Ring 14 sitzt in der Nut des Flansches 1') und ist aus einem Material, wie z.B:. Stahl oder eiiiem anderen geeigneten starren Material hergestellt; er ist an dem Flansch dadurch befestigt, dass er eingegössen ist oder mit diesem durch einen geeigneten Klebstoff verbunden ist oder ill aiiderer Weise festgehalten wird.
• Die Vorder- und Rückseiten des Ringes 14 verlaufen parallel und eben. Der Ring 13 @ besitzt einen kleineren Durchmesser als der Ring 14 und ist in ähnlicher Weise aus' einem Metall, wie z.B. Stahl oder einem anderen geeigneten starren Material hergestellt; er sitzt ebenfalls in dem Kanal des Flansches 20 und ist eingegossen, mit diesem verbunden oder in anderer Weise darin gehalten.
• Der innere Umfang des R'ings 13 ist vorteilhafterweise zylindrisch geformt.-Die Kupplung 11 ist von an sich bekanntem Aufbau und besitzt eine Kupplungsbülse 21, die an ihrer Innen seite mit in Längsrichtung verlaufenden Keilzähnen 22 versehen ist, die im Abstand von den Enden der Hülse 21 angeordnet sind. -Eine erste Lagerhülse 23 ragt in ein Ende der Hülse 21 und ist mit geraden Keilzähnen 24 versehen, die zwischen die Keilzähne 22 greifen,; um eine koaxiale Kupplung zwischen d-er Lagerhülse 23 und der Kupplungshülse 21 zu bilden. Eine Welle 25 besitzt ein mit der Hülse 23 übereinstimmendes Ende und ist in geeigneter Weise gegen Drehung mittels eines Keils 26 blockiert) der mit gegenüberliegenden Keilnuten in der Lagerhülse 23 und der Welle 25 übereinstimmt. An dem inneren Ende der Welle 25 ist eine ringförmige Halteplatte 27 befestigt, deren Umfangsrand mit einer ringförmigen Schulter übereinstimmt, die an dem inneren Umfang der Lagerhülse 23 .ausgebildet ist. -Eiw 0-iing 28 ist in einer Ringnut in der Lagerhülse 23 angeordnet und liegt an der zylindrischen Innenseite der Hülse 21 an, uni eine Strösnungsmitteldichtung zwischen der Hülse 23 und der Hülse 21 zu bilden.
• Eine zweite Lagerhülse 29 ragt in das andere Ende der Kupplungshülse 21 und besitzt ein vergrösserteß inneres Kopfstück 30, das mit gewölbten Zähnen 32 versehen ist, die zwischen die Keilzähne 2 eingreifen, so dass sich die Hiilse 21 und die Lagerhülse 29 gemeinsam drehen, die Lagerhülse 29 jedoch insgesamt um Querachsen zu der Hülse 21 schwenkbar ist. Der äussere Teil 33 der Lagerhülse 29 besitzt eine äussere zylindrische Seite, die sich in radialem Abstand von der Innenseite der Hülse 21 befindet. Die Bohrung des ausseren Endes der Ilülse 21 in dem Bereich der Lagerhülse 29 hinter den Keilzähnen 22 ist vergrössert und zylindrisch geformt und eine Abstaiidshüle 34 passt in die vergrösserte Bohrung und liegt an den nächstgelegenen Enden der Keilzähne 22 an. Ein Endteil der Welle 36 ragt in die Lagerhülse 9 und ist an dieser mittels eines Keils 37 befestigt, der in gegenüberliegende Keilnuten in der Lagerhülse 29 und der Welle 36 eingreift; an dem inneren Ende der Welle 36 ist eine Bohrung ausgebildet, in die der Schaft eines runden Knopfes 38 eingreift und der einer vorstehenden Seite der Halteplatte 27 gegenüberliegt.
• Der Dichtungsring 10 ist in der Hülse ' 1 angeordnet, wobei die Wände 16 und 17 nach innen konvergieren und der Ring 14 an der äusseren Stirnseite der Hülse 34 anliegt. Eine ringförmige Verschlussringanordnung 39 liegt dicht aii der Aussenseite des Dichtungsringflansches 29 an und sein äusserer ltand greift in eine ringförmige Nut ein, die an der Innenseite der Hülse 21 ausserhalb der Hülse 34 ausgebildet ist. Die Umfangskante des Flansches 19 liegt dicht an der Innen seite der Hülse 21 an und der Flansch 19 und der Ring 14 werden voii den gegenüberliegenden Seiten der Ringanordnung 39 und der Hülse 34 dicht umfasst, um eine Strömungsmitteldichtung zu bilden. Die innere Umfangsseite des Flansches 20 liegt dicht an der Aussenseite des Lagerhülsenteils 33 an und wird an diesem durch den Ring 13 gehalten, um eine Strömungsmitteldichtung zwischen dem Dichtungsring 10 und dem Teil 33 und damit der gesamten Kupplungsanordnung 11 sicherzustellen.
• Die Hülse 34 widersteht jeden Axialdrücken, die auf den Dichtungsring 10 während des Betriebs einwirken dadurch, dass ßjg gegen den Ring 14 drückt, der den Keilzähnen 22 gegenüberliegt, Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, kann sich die Lagerhülse 29 frei axial, radial und winkelig um Querachsen relativ zu der Kupplungshülse 21 bewegen, ohne die von dem Dichtungsring.10 gebildet Strömungsmitteldichtung zu stören. Im Betrieb kommt es manchmal vor, dass die Welle 36 nicht genau mit der Welle 25 fluchtet, so dass aufgrund der Fluchtungsfehler -Belastungen entstehen. Auf grund des erfindungsgemässen Aufbaus des Dichtungsrings 10 und der Anordnung des Körpers 12 tritt keine Behinderung der zuvor erwähnten relativen Bewegung zwischen der Hülse 21 und der Lagerhülse 29 selbst bei einem erheblichen Fluchtungsfehler, wie er z.B. in Fig. 3' dargestellt ist, auf. Wie gezeigt ist, sind die Wände 16 und 17 um das Winkelstück 18 gebogen, jedoch bleiben die Flansche 19 und 20 in dichtender Verbindung mit ihren entsprechenden Oberflächen der KupplungSanordnung 11. Der Ring 14 wird durch die Abstandshälse 34 und die Ringanordnung 39 in fester Position gehalten. Örtliche Änderungen des Vo.lut.sens und der Anordnung des Schln.l.erm:Lttels werden durch Änderungen der Form des Mittelabschnitts des Dichtungsringkörpers ohne Störung der Dichtung und bohne Herausdruücken des Dichtungsringkörpers ausgeglichen; dieser Aus gle ich vermindert übermässige Schmiermitteldrücke und verhindert, dass das Schmiermittel an der Dichtung vorbeigepumpt wird rind ausströmt. Ausserdem kann der Dichtungsring sehr schnell und periodischen Änderungen ohne irgendeine Beschädigung oder Störung widerstehen, wodurch sich eine hohe Lebensdauer ergibt.
• Weiterhin erhöhen die Ringe 13 und 14 die Widerstandsfähigkeit gegen Axialdrücke und gegen Abrieb und Abspanung der Abstandshülsen und Verschlussringe.
• Es ist auch möglich, dass die Ringe 13 und 1ll aiidere Querschnitte aufweisen; sie können auch vollkommen in den elastomeren Körper eingebettet und eillgeschlossen sein. Ausserdem konnell die Wände 1t) uiid 17 einen anderen Querschnitt und eine andere Verbindung als die dargestellte besitzen, vorausgesetzt, sie erfüllen die oben beschriebenen Bedigungen. Auch können die Ringe 13 und 14 im nicht belasteten Zustand in Querrichtung in parallelen Ebenen zueinander versetzt sein. Der Körper 12 kann aus synthetischen Gummiarten, wie Viton, Silikongummi, Buna N und Neopren bestehen.
• Obwohl der Ring 34 und der Ring 14 als getrennt gezeigt wurden, können sie auch einstückig ausgebildet sein.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Dichtungsvorrichtung, gekennzeichnet durch koaxiale, relativ starre innere und äussere Ringe (13,14) mit unterschiedlichen Durchmessern, einen flexiblen, elastischen Körper (12), der die Ringe (13,14) verbindet, um eine relativ allgemeine Bewegung der Ringe zuzulassen und der einen inneren und einen äusseren Umfangsflansch (19,20) besitzt, der an dem inneren bzw. äusseren Ring befestigt ist,'sowie ein Mittelstück (18), das einstückig mit den Umfangsflanschen (19,20) ausgebildet und längs seiner Ränder schwenkbar mit diesen verbunden ist, die in Längsrichtun und winkelig relativbeweglich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstück (18) konvergierende innere und äussere Wände (16,17) besitzt, die ein Winkelstück bilden, das eine relative Bewegung der inneren und äusseren Wände (16,17) zuässt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsflansche von den inneren bzw. äusseren Kanten des Mittelstücks (18) nach innen bzw.

aussen gerichtet sind, und dass in ihnen ringförmige Kanäle ausgebildet sind, in denen die Ringe (13,14) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (13, 14) im wesentlichen in einer Ebene liegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (12) aus einem elastomeren Material besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wünde (16, 17) des Mittelstücks (18) eine im wesentlichen einheitliche Dicke besitzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren und äusseren Wände (16, 17) unter einem winkel von weniger als 90° konvergieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (13, 14) ebene Stirnseite aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelstück (18) ein ringförmiges zieharmonikaartiges Teil besitzt.