DE2436992A1

DE2436992A1 - Federnde dichtung

Info

Publication number: DE2436992A1
Application number: DE2436992A
Authority: DE
Inventors: Edward Griffiths
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-08-15
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1975-02-20
Also published as: GB1466860A; CA1010469A; JPS5088453A; FR2241027A1; FR2241027B3; US3907309A

Description

PATH

Dipl. ing. B. HOLZEB

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W .686

Augsburg, den 30. .Juli 197^

Caterpillar Tractor Company, 100 N.E. Adams Street, Peoria,

Illinois, V.St»A.

Federnde Dichtung

Die Erfindung betrifft eine federnde Dichtung zur Abdichtung zwischen zwei Flächen, mit einem Dichtelement aus federndem Material.

Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Dichtung, die trotz einer über der Dichtung stehenden Temperatur-

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oder Druckdifferenz das Auslecken eines unter Druck stehenden Mediums verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs dargelegten allgemeinen Art zu schaffen, mittels welcher ein Dichtspalt veränderlicher oder ungleichförmiger Breite zwischen zwei sich relativ zueinander drehenden oder relativ zueinander gleitenden Flächen abdichtbar ist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Dichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement einen etwa U-förmigen Querschnitt besitzt und die U-Basis an ihrer Außenseite eine entlang des ganzen Dichtelements verlaufende Einbuchtung aufweist, und daß in dieser Einbuchtung ein sich in Längsrichtung derselben erstreckendes Spannelement angeordnet ist, welches die U-Basis des Dichtelements einwärts drückt und dadurch die U-Schenkel seitlich auswärts in abdichtende Berührung mit den genannten Flächen drängt.

Das Dichtelement hat zweckmäßigerweise die Form eines geschlossenen oder im wesentlichen geschlossenen Ringes und das Spanneleraent ist in diesem Fall als ununterbrochenes,

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um das Dichtelement herumgezogenes Band ausgebildet, so daß es die U-Basis des Dichtelements einwärts verformt und folglich die U-Schenkel durch seitliche Verformung mit den genannten Flächen in Berührung bringt.

Vorzugsweise ist das genannte Band auf das Dichtelement aufgeschrumpft, so daß es infolge seiner durch das Aufschrumpfen bedingten Längenverkürzuhg die U-Basis des Dichtelements verformt.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Dichtelement aus federndem Metallblech hergestellt, welches zu einem Ring mit etwa U-förmigem Querschnitt gebogen ist, und das Spannelement ist ein auf das Dichtelement aufgeschrumpfter Drahtring.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine-perspektivische Ansicht eines

Abschnitts einer Dichtung nach der Erfindung, und

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die Pig· 2 und 3 zwei Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Dichtung, wobei die Dichtstelle mit der eingebauten Dichtung jeweils im Axialschnitt dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1 weist die Dichtung ein als Ring ausgebildetes Dichtelement aus federndem Metallblech auf, welches den Betriebstemperaturen am Einsatzort der Dichtung standhalten kann. Das Dichtelement hat einen etwa U-förmigen Querschnitt und besteht aus einer Basis und zwei davon abstehenden, divergierenden Schenkeln 2 und 3» die an ihren Außenflächen Dichtbereiche 4 und 5 aufweisen, die sich um den ganzen Ring herum erstrecken. Die Basis 1 weist eine Vertiefung 6 in ihrer Außenfläche auf» Diese Außenfläche der Basis 1 kann, wie im dargestellten Falle, der radial äußere Ringumfang sein, oder, wenn das U-Profil mit Bezug auf die dargestellte Form umgekehrt ist, der radial innere Umfang sein.

Die Vertiefung 6 erstreckt sich um den gesamten Ringumfang herum und nimmt einen Drahtring 7 auf, der ebenfalls den vorgesehenen Betriebstemperaturen standhalten kann. Der Drahtring 7 wird zur Montage erhitzt

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und so auf den Dichtring aufgeschrumpft, daß nach Abkühlung des Drahtringes 7 dieser innerhalb der Vertiefung 6 liegt und die Basis 1 des U-Profils einwärtsdrückt, so daß die Schenkel 2 und 3 weiter auseinander gedrängt und ihre Dichtbereiche 4 und 5 federnd in abdichtenden Kontakt mit den beiden abzudichtenden Flächen, beispielsweise den Flächen 8 und 9 in Fig« 2, gebracht werden.

Die Dichtung kann vormontiert werden, indem der Drahtring 7 vor dem Einbau der Dichtung zwischen die beiden abzudichtenden Flächen, beispielsweise 8 und 9, auf das Dichtelement aufgeschrumpft wird. Der Durchmesser des Drahtrings 7 ist nach dem Abkühlen nur noch so groß, daß die beiden Schenkel 2 und 3 derart auseinandergedrückt werden, iiaß zwischen den beiden Dichtbereichen 4 und 5 ein vorgebbarer Abstand vorhanden ist, solange die Dichtung nicht zwischen die beiden Flächen 8 und 9 eingebaut ist, bzw, daß eine bestimmte Dichtkraft ausgeübt wird, wenn die beiden Schenkel 2 und mit bestimmtem Abstand der Dichtbereiche 4 und 5 voneinander zwischen den beiden Flächen 8 und 9 eingespannt sind. Alternativ dazu kann es in manchen Anwendungsfällen notwendig sein, das Dichtelement einzubauen, bevor der Drahtring aufgeschrumpft wird,

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Die Dichtung kann zwischen zwei sich relativ zueinander drehenden oder zwei relativ zueinander gleitenden Flächen Anwendung finden. Der abzudichtende Spalt zwischen den beiden Flächen, z.B. 8 und 9, kann infolge von Druckoder Temperaturänderungen veränderlich sein. Die Dichtung kann auch dann verwendet werden, wenn der abzudichtende Spalt zwischen den beiden Flächen ungleichförmig ist oder keine bestimmte Breite aufweist, da die Dichtung wegen ihrer Federeigenschaft innerhalb eines größeren Dichtspaltbreitenbereiches wirksam ist.

Wenn die beiden abzudichtenden Flächen relativ zueinander verschiebbar oder drehbar sind, können die Dichtbereiche 4 und 5 des Dichtelements, welche an den abzudichtenden Flächen anliegen, mit einem reibungsmindernden Überzug versehen sein, der beispielsweise aus PoIytetrafluoräthylen besteht.

Die Dichtung kann einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweisen, beispielsweise wenn sie zwischen dem Umfang des Wärmespeicherkörpers und dem feststehenden Gehäuse eines Wärmetauschers Anwendung findet, oder sie kann einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser besitzen, wenn sie zwischen einer Welle und dem diese umgebenden Gehäuse eingesetzt ist.

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Die Dichtung ist insbesondere zur Abdichtung des Speicherkörpers oder der Welle eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers vorgesehen, wo das Durchlecken von Strömungsmittel mit verschiedenen Drücken und/oder verschiedenen Temperaturen einerseits und andererseits der Dichtung verhindert werden soll. Die Dichtung ist jedoch auch in vielen anderen Fällen anwendbar und weist den Vorteil einer vergleichsweise billigen Herstellung auf«

Fig» 2 zeigt eine Anordnung, in welcher die Dichtung eine Welle 10 umgibt und ein heißes Medium in einem Kanal 11 von einem kälteren Medium in einem die Welle 10 umgebenden Kanal 12 trennt. Die Kanäle 11 und 12 sind durch ringförmige Gehäuseteile 13 und 14 voneinander getrennt, an welchen sich die bereits oben erwähnten abzudichtenden Flächen 8 und 9 befinden. Der Spalt zwischen den beiden abzudichtenden Flächen 8 und 9» in welchem die Dichtung angeordnet ist, kann eine veränderliche Axialausdehnung aufweisen. Außerdem kann eine dieser Flächen feststehend sein und die' andere kann zusammen mit der Welle 10 drehbar sein.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Dichtung einen größeren Durchmesser hat und den scheibenförmigen Speicherkörper eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers

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umgibt. Hierbei sind zwei identische Dichtringe vorgesehen, die jeweils an den stirnseitigen Rändern der Speicherkörperscheibe angeordnet sind. Die Dichtflächen Jj der Dichtungen wirken jeweils mit einer feststehenden Fläche 15 des Wärmetausehergehäuses 16 zusammen und die Dichtflächen 5 der Dichtungen liegen jeweils an einer Schulterfläche 17 der Speicherkörperscheibe an. Hier handelt es sich also um einen Anwendungsfall, bei dem die Dichtung zwischen einer feststehenden und einer umlaufenden Fläche Anwendung findet und darüberhinaus die Breite des Dichtspaltes infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen dem Gehäuse und dem Speicherkörper veränderlich ist, da das Gehäuse gewöhnlich aus Metall besteht und einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten hat und der Speicherkörper allgemein aus Keramik hergestellt ist und einen sehr niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten besitzt. Der dargestellte Speicherkörper ist mit einem Zahnkranz 19 versehen, der von einem auf einer Welle 21 angeordneten Ritzel 20 getrieben wird. Das Antriebsritzel 20 und das zugehörige Ende der Welle befinden sich in einer Kammer 22, die ein Teil des Gehäuses 16 ist und Schmieröl für die Wellenlager und die miteinander in Eingriff stehenden Zahnkränze enthält· Wird das Ritzel gedreht, so wird das öl durch die Kammer

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umgewälzt» Durch die Wärmeaustauschkanäle in der Speicherscheibe 18 wird kalte Luft hindurchgeleitet und darin erwärmt. Bei dieser Anwendung verhindern die Dichtungen also, daß kalte und heiße Luft mit hohem Druck am Umfang des Speicherkörpers 18 in die, unter niedrigem Druck stehende Luft und öl enthaltende Kammer 22 ausleckt* Außerdem verhindern die Dichtungen, daß Schmieröl die durch den Speicherkörper 18 hindurchgeleitete Luft verunreinigt.

Obwohl die Dichtung gemäß der obigen Beschreibung die Form eines geschlossenen oder im wesentlichen geschlossenen Ringes haben kann, kann sie auch geradlinig oder länglich gekrümmt ausgebildet sein, wobei das Spannelement beispielsweise ein Draht oder ein Band sein kann, der bzw. das sich entlang der Einbuchtung der Außenseite der Dichtung erstreckt und mit seinen Enden an einer angrenzenden Konstruktion befestigt sein kann.

Anstelle eines in die Vertiefung aufgeschrumpften Draht ringes können auch andere Ring- oder bandförmige Spahnelemente Anwendung finden, beispielsweise eine Zugfeder,

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Claims

Patentansprüche

1. Federnde Dichtung zur Abdichtung zwischen zwei Flächen, mit einem Dichtelement aus federndem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (1, 2, 3) einen etwa U-förmigen Querschnitt besitzt und die U-Basis (1) an ihrer Außenseite eine entlang des ganzen Dichtelements verlaufende Einbuchtung (6) aufweist, und daß in dieser Einbuchtung ein sich in Längsrichtung derselben erstreckendes Spannelement (7) angeordnet ist, welches die U-Basis des Dichtelements einwärts drückt und dadurch die U-Schenkel (2, 3) seitlich auswärts in abdichtende Berührung mit den genannten Flächen drängt.

2« Dichtung nach Anspruch 1, wobei das Dichtelement die Form eines geschlossenen oder im wesentlichen geschlossenen Ringes hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (7) ein um das Dichtelement (1, 2, 3) herumgezogenes ununterbrochenes Band ist.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (7) auf das Dichtelement (1, 2, 3)

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aufgeschrumpft ist, derart, daß die U-Basis Cl) des Dichtelements nach dem Aufschrumpfen des Spannelements infolge dessen Längenverkürzung einwärts gedrückt wird»

4. Dichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (1, 2, 3) aus federndem Metallblech hergestellt ist und daß das Spannelement (7) ein aufgeschrumpfter Drahtring ist.

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