DE2257116A1 - Balgendichtung - Google Patents

Description

: . Balgendichtung

Die Erfindung betrifft Dichtungen für hin-und hergehende Antriebsstangen oder Wellen und bezieht sich- insbesondere auf dichtend ■zusammengesetzte zylinderförmige Faltenbalgdichtungen, die eine •Druckmitteldichtung zwischen einem Gehäuse und einer sich axial >mit großem Hub in das Gehäuse hinein und herausbewegenden Stange •zu bewirken.

^:Bei vielen axial bewegbaren Regelstangen müssen für Fluide,nämlich !Flüssigkeiten oder Gase, besonders wirksame Abdichtungen vorgesehen werden. Diese Fluide können korrodierend, hochentflammbar, giftig,

!überhitzt oder auf andere Weise schädlich für die Umgebung sein.

jFaltenbalgdichtungen sind für solche Anwendungen bekannt. Nun jhaben aber Faltenbalge ein Gewicht, das von ihrer Größe und dem Herstellungsmaterial abhängt, und eine unerwünschte Deformation oder eine ungleichmäßige Verformung des Faltenbalgs hervorruft, wenn der Faltenbalg senkrecht eingebaut ist, und das in jeder anderen Einbaulage zu ungünstigen Trägheitseffekten führt, wenn jder Faltenbalg eine Stange abdichtet, die sich axial mit sehr großer Geschwindigkeit bewegt. Eine geeignete Faltenbalgdichtung, jdie eine Stange oder Welle mit großem axialen Hub abdichten soll,

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muß auf jeden Fall so lang sein, daJ6 die notwendige Dichtung für den iJub aufrechterhalten wird, wobei der Hub in der Größenordnung von 1/2 - 1 1/2 m liegen kann. Solch eine lange Faltenbalgdichtung ist freilich wesentlich empfindlicher gegen unerwünschte Gewichts- und Trägheitseffekte, bis sie schließlich versagt oder nicht mehr verwendbar ist. uesahlb ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Faltenbalgdichtung zu schaffen, die schnelle axiaJe Bewegungen

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Dei großen Hüben erlaubt, eine hermetische Dichtung vermittelt und ferner aus einem Material hergestellt wird, das undurchdringlich für korrodierende Lösungsmittel, hohe Temperaturen u. ä. ist.

'Diese Aufgabe löst, sowie vermit"teLt weitere Vorteile gemäß der jErfindung eine zusammengesetzte zylindrische Faltenbalgdichtung, die mehrere Elemente von Fa]tenbalgdichtungen aufweist, die alle an jedem axialen Ende hermetisch mit einer entsprechenden ringförmigen Begrenzungsscheibe verbunden sind. Einige der Scheiben sind in herkömmlicher Weise zwischen zwei angrenzenden Faltenbalgelementen verbunden, um damit die zusammengesetzte Faltenbalgdichtung zu bilden. Begrenzungsstangen sind zwischen den Scheiben \ und entlang der Achse eines jeden speziellen Faltenbalgelementes

eine
derart angebracht, daß/uneingeschränkte Kontraktion eines jeden Faltenbalgelementes möglich und die Ausdehnung eines jeden Faltenbalgelementes auf ein bestimmtes, für das spezielle Faltenbalgelement ausgewähltes Maß begrenzt ist. Die an dem einen Ende d«r Dichtung liegende Begrenzungsscheibe ist dicht mit einer bewegbaren Stange oder Welle verbunden. Die Begrenzungsscheibe an dem anderen Ende der zusammengesetzten Dichtung ist so ausgebildet, daß sie mit dem Gehäuse oder Körper in dem die Antriebsstange enthalten

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ist, verbunden werden kann. Faltenbalgdichtungen fiXf solche Stan- i gen oder Wellen sind z.B. aus der US-ES 2 196 676 bekannt. Ebenso i sind zusammengesetzte Faltenbalgdichtungen, die eine große Zahl j von Faltenbalgelemerien enthalten, z.B. aus der US-PS 3 2 29 06 7 bekannt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt: .

Fig". 1 eine axiale Schnittansicht. einer zusammenge&tzten Faltenbalgdichtung nach der Erfindung j

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. Ij Fig. 3a eine Schnittansicht entlang der Linie 3a-3a in Fig. Ij i

Fig. 3b eine Scnnittansiclit entlang der- Linie 3b-3b von Fig. Ij | Fig. 3c eine Schnittansicht entlang der Linie 3c<-3c von Fig. Ij j ;Fig. 3d eine Schnittansicht entlang der Linie 3d-3d von Fig. Ij Fig. 3e eine Schnittansicht entlang der Linie 3e-3e von Fig. Ij ;

I ■Fig. H eine: schematische Darstellung der Faltenbalgdichtung aus j

Fig* 1, wenn sich die Dichtung in eingezogener Lage befinde·]-; Fig.. 5 die schernatische Darstellung von Fig. 4-, wobei ein Element

des Faltenbalgs vollständig ausgedehnt und die anderen i n-_:. Elemente in einem unterschiedlichen Ausdehnungs zustand sind

'■,In Fig. 1 ist eine zusammengesetzte Dichtungseinheit 10 gezeigt,

die so gebaut ist, daß die Öffnung zwischen einer bewegbaren Stange

,12 oder Welle und einem die Stange 12 aufnehmenden Gehäuse abgedichtet ist.

bie Dichturigfjoinheit 10 enthält eine zusammengesetzte Faltenbalg-

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einheit 16, die später beschrieben wird, und endet an einem Ende an einem Montageflansch 18, der zum Beispiel am Gehäuse IH mit Hilfe von Schrauben 20 befestigt werden kann.

Ein angeflanschtes Schutzführungsrohr 2 2 ist konzentrisch um die Faltenbalgeinheit 16 angeordnet und wird wie gezeigt durch die Schrauben 20 gehalten. Fig. 2 zeigt Entlüftungs- und Schmierungsmittelschlitze 58 im Rohr 22. Der Zweck des Führungsrohres 22 be-

steht darin, die Scherungsbewegung der Faltenbalgeinheit 16 zu j

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begrenzen, die bei Bewegung unter Druck verursacht werden kann. Das !Führungsrohr führt den äußeren Teil des Faltenbalgs. Dadurch wird · jeine Reibung nur am größten Kreisumfang und bei geringster Belastung verursacht.

Die Faltenbalgeinheit 16 endet an ihrem anderen Ende mit einer Dichtungsmanschette 42, die auf der Stange 12 angebracht und in ihrer Lage durch eine Feststellschraube 44 gehalten wird. Die [Dichtung zwischen der Stange 12 und der Manschette 4 2 wird durch einen O-Ring 4 6 gebildet, der die Stange umgreift und in einer ; Ringnut in der Manschette 42 angeordnet ist. >

Die zusammengesetzte Faltenbalgeinheit besteht aus mehreren zylindrischen Faltenbalgdichtungselementen 24, 26, 28 und 30. Das Ende eines jeden Dichtungselementes ist in einer vollständig abgediente* ten Weise mit einer ringförmigen Begrenzungsscheibe 32, 34, 36, 38 und 4 0 verbunden. Aufeinanderfolgende Dichtungsteile wie z.B_f 24 und 26 sind mit einer gemeinsamen Begrenzungsscheibe, wie der Scheibe 34 verbunden. Die Faltenbalgdichtungselemente sind wit tie»

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Begrenzungsscheiben z.B. durch Schweißstellen 60 verbunden.

Dichtungselemente 24 bis 30 können aus mehreren kreisförmigen

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!Scheiben gebildet sein, die abwechselnd am inneren und äußeren

Kreisrand zusammengeschweißt werden, um dann den Faltenbalg wie in Fig. 1 gezeigt, zu bilden. Andererseits kann man sie aber auch aus !nahtlosen kreisförmig und gerippten Rohren herstellen, wie z.B. jin der US-PS 2 196 676 erläutert ist. Die Art der zu verwendenden ,Faltenbalgdichtungselemente und des speziellen, in jedem Element 'zu benutzenden Materials muß natürlich auf die Zusammensetzung, ■den Druck und die Temperatur des abzudichtenden Mediums abgestimmt :sein.

Betrachtet man nun Fig. 2 und 3a-r3e im Hinblick auf Fig. 1, so sincjl mehrere Anker bzw. Begrenzungsstangen 48, 48a-54, 54a parallel zu der Achse der Faltenbalgeinheit 16 längs der Stange 12 angeordnet und verschiedenartig in Schlitze oder Einlauföffnungen eingelassen, die in den Scheiben 32-40 vorgesehen sind. An jedem Ende der Stange ist ein Haltekopf 56 angeformt. Dies ^v: ist in Fig. 1, 2, 4 und 5 gezeigt. In Fig. 2 sieht man, daß die Stangenköpfe gerieft sein können, um dicht an der Stange 12 zu liegen; gleichwohl sind sie aber bezüglich der Achse frei bewegbar. Die aufeinanderfolgenden Begrenzungsschexbenpaare, zum Beispiel die Scheiben 32 und 34 haben Schlitze in denen ein Paar Begrenzungsstangen 48 und 48a aufgenommen sind, um eine freie axiale Bewegung der Stangen zwischen den Begrenzungsscheiben und eine Bewegung der Begremingsjscheiben selbst zu ermöglichen. Falls aber die Halteköpfe die Scheiben berühren, werden die Begrenzungsscheiben an einer weiteren

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Trennung gehindert. Diese Konstruktion erzeugt eine Leerlaufverbindung zwischen den Begrenzungsstangen und ßegrenzungsscheiben und

damit eine wirksame Kontrolle der relativen axialen Bewegung

j zwischen aufeinanderfolgenden Begrenzungsscheiben und damit die :

ι Kontraktion und Expansion der Dichtungsteile. Der Rest der Scheibeiji, zum Beispiel die Scheiben 36, 38 und 40 haben Öffnungen für die Begrenzungsstangen 48 und 48a und erlauben die freie axiale Be- j

wegung der Stangen und Halteköpfe 56 über die in die Scheiben ge- : !formten Öffnungen hinaus. |

Wie in Fig. 3a-3e gezeigt und schematiech in Fig. 4 und 5 darge- ;

jstellt, ist der Abstand der Begrenzungsscheiben 32 und 34 durch diö

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Ankerstangen 4 8 und 48a begrenzt. Der Abstand der Scheiben 34 und ; 36 ist durch die Ankerstangen 50 und 50a begrenzt, der Abstand der j Scheiben 36 und 38 ist durch die Ankerstangen 52 und 52a begrenzt und der Abstand der Scheiben 38 und 40 ist durch die Ankerstangen 54 und 54a begrenzt. |

Es soll bemerkt werden, daß nur zwei Ankerstangen zwischen jedem Paar von Begrenzungsscheiben gezeigt sind. In einer großen Falten-

balgeinheit könnte man drei oder mehr Ankerstangen jeweils nach dem gezeigten Grundprinzip benutzen·, dagegen genügt eine Ankerstange ; bei einer kleinen Faltenbalgeinheit. i

Weiterhin sei bemerkt, daß die Faltenbalgeinheit 16 an dem Gehäuse;

14 hermetisch abdichtend befestigt werden kann, in dem man den j

Flansch 18 statt mit Schrauben 20 mit einer Umfangsschweißnaht '

an dem Gehäuse befestigt und die Dichtungsmanschette 42 mit der

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Stange 12 ebenfalls mit einer Umfangsschweißnaht verbindet, statt ■die Feststellschrauben 44 und den O-Ring 46 zu benutzen.

Die Arbeitsweise der Faltenbalgeinheit 16 ist insbesondere aus Fig. 4 und 5 ersichtlich. Wenn die Stange 12 anfängt, sich vom Gehäuse 14 wegzubewegen, ist die Ausdehnung der Dichtungsteile 26-30 solange ungehindert, bis die Köpfe 56 einer bestimmten Ankerstange, zum Beispiel der Stange 48, auf ein bestimmtes Scheibenpaar,' z.B. die Scheiben 32 und 34 stösst. Eine weitere Ausdehnung der Dichtungselemente, z.B. von 24, wird daraufhin verhindert und

leine weitere Auslenkung der Stange 12 führt zu einer Zugspannung durch die Ankerstange 48 und nicht durch das Dichtungselement 24. Dieselbe Wirkung tritt bei allen Dichtungselementen auf, da die !Scheiben durch die entsprechenden Ankerstangen zurückgehalten Werden. *

^;In Fig. 5 ist die vollständige Expansion der Dichtungselemente dargestellt, während der Rest der Elemente nur teilweise ausgedehnt ist. Dabei wird die Expansion der Dichtungselemente nur

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jdurch die Ankerstangen und durch Gewicht, Größe und'Stärke eines

peden Elements begrenzt.

Claims (1)

1. — 8 —
   9*t

   Dr. Ing. K. Negrndarik

   Dipl. Inc. ί-ί. Ηλ..χ-^:· - ~i-j) fi;_>Vs VV. SrM- * Dipl. In;'.[ C' cli- - i ι ■·.'. ;-g ^V. Wchnt-ft

   Borg-Warner Corporation TeUfon 5i3w^86

   South Michigan Ave. 20. November 1972

   Chicago, Illinois 60604 _f USA Anwaltsakte: M-2403

   ! Patentansprüche

   Jl j Zusammengesetzte zylinderförmige Faltenb.algdichtung mit mehreren

   zylindrischen Faltenbalgdichtungselementen, von denen jedes j hermetisch an jedem Ende mit kreisförmigen Begrenzungsscheiben : verbunden ist, von denen einige jeweils mit zwei aufeinander- | folgenden Dichtungselementen verbunden sind, und die zusammen- ^; gesetzte Faltenbalgdichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, ; daß Begrenzungsmittel (48,48a,50,50a, 52,52a,54,54a) vorgesehen sind, die mit aufeinanderfolgenden Begrenzungsscheiben (32,34,36, 38,40) verbunden sind, und daß Leerlaufanschläge (56) mit den Begrenzungsmitteln verbunden sind, um die relative axiale Bewegung zwischen aufeinanderfolgenden Begrenzungsscheiben zu steuern, so daß die Kontraktion eines jeden Dichtungselementes ermöglicht und die Ausdehnung eines jeden Dichtungselementes

   Maß
   auf ein vorbestimmtes/für jedes Dichtungselement begrenzt ist.

   2. Falenbalgdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsscheibe (32) an einem Ende der Dichtung hermetisch dicht mit einem bewegbaren Teil (12), und die Begrenzungsscheibe (40) am anderen Ende der Dichtung hermetisch dicht mit einem stationären Teil (14) verbunden ist.

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   3. Faltenbalgdichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn-t· zeichnet, daß die Begrenzungsmittel aus mehreren Begrenzungs- ! stangen (48,48a, 50,5Oa, 52,52a, 54,54a) zwischen den aufeinan-j

   ! derfolgenden Begrenzungsscheiben (32,34,36,38,40) bestehen.

   |4. Faltenbalgdichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn4 zeichnet, daß die Elemente (24,26,28,30) und die Begrenzungs- j j scheiben (32,34,36,38,40) durch Schweißen hermetisch verbunden
   sind.

   5. Faltenbalgdichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn-j

   zeichnet, daß einige Begrenzungsscheiben jeweils mit zwei auf- I

   einanderfolgenden Dichtungselementen verbunden sind. ;■

   . I

   6. Faltenbalgdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ;

   die Stangen Halteköpfe (56) an jedem Ende aufweisen, die Anschläge bilden um die Trennung der aufeinanderfolgenden Begrenzungs-j

   auf -.- ' j

   scheiben (32,34,36,38,40)/ ein vorbestimmtes Maß zu beschränken·!

   7. Faltenbalgdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (48,48a, 50,5Oa, 52,52a,54,54a) parallel zu der
   Achse der Dichtungselemente (24,26,28,30) angeordnet sind.

   8. Faltenbalgdichtung wie in einem^sder Ansprüche 3-7, dadurch
   gekennzeichnet, daß die Stangen (48,48a, 50,50a,52,52a,54,54a)
   im Inneren der genannten Faltenbalgdxchtungselemente (24,26,28, 30) angeordnet sind.und ein Führungsrohr (22) konzentrisch um
   die Faltenbalgdichtung angebracht ist, um eine Querbewegung zu
   begrenzen.

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