DE2453645A1 - Mittel zur abdichtung zwischen zwei durch eine gegenseitige bewegung ausfuehrende glieder begrenzten raeumen - Google Patents

Mittel zur abdichtung zwischen zwei durch eine gegenseitige bewegung ausfuehrende glieder begrenzten raeumen

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Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.
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. KTO.-NR. 397997. BLZ 70030600
EEEDHEERISE D*EQUIPEMMTS MEOANIQUES ΕΪ HIDRAÜLiqUES
und Robert VILAHf 0631 74 B
Mittel zur Abdichtung zwischen zwei durch eine gegenseitige Be?regung ausführende Glieder begrenzten Bäumen«
Die Erfindung betrifft Dichtungsmittel zur Her-, stellung der Abdichtung zwischen zwei Räumen, welche durch Glieder begrenzt werden, welche eine gegenseitige Bewegung um eine iia allgemeinen diesen beiden Gliedern gemeinsame Achse · ausführen können, wie dies z<,B. der Fall sein kann, wenn zwei Kammern einer Maschine von' einer in Lagern derselben gelagerten Welle getrennt worden sollen, wobei die eine Kammer ζ·Β. innerhalb und die andere ausserhalb der Maschine liegen kann, oder auch wenn die Dichtigkeit von Rohrleitungen an der Stelle aufrechterhalten v/erden soll, an welcher zwei benachbarte Abschnitte derselben eine gewisse Verdrehung um ihre Achse ausführen können sollen. Ih den Rahmen der Erfindung fallen noch
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]zahlreiche weitere Anwendungen, bei denen es sich um Anordnungen handeln kann, in welchen die betreffenden Glieder eine ständige ■ Bewegung ausführen oder um Anordnungen, bei welchen die Verdrehung zwischen diesen Gliedern eine begrenzte Amplitude in dem feinen oder den anderen Sinn hat.
Es gibt gegenwärtig zur Lösung dieser Aufgabe zahlreiche Dichtungen^ welche o'edoch nur die Herstellung einer un- |vollkommenen Abdichtung gestatten und keine hohen Drücke ausihalten.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung von Dichtungen, »welche in allen Fällen und selbst bei hohen Drücken eine bessere oder sozusagen vollständige Dichtung ermöglichen.
Hierfür wird erfindungsgemäß zur Herstellung derartiiger Dichtungsmittel zwischen den beiden eine Relativbewegung um eine im allgemeinen gemeinsame Achse ausführenden Gliedern wejnigstens eine Dichtung in Form einer Muffe angeordnet, welche •gleichachsig zu diesen Gliedern liegt und sich mit ihren Enden !an Anlageflächen dieser Glieder abstützt, wobei diese Muffe 'durch einen Stapel von starren, insbesondere metallischen Ringen joder Bandagen und Ringen aus einem Elastomer oder einem elastijschen Werkstoff gebildet wird, v/obei die gegenseitige Drehung. ;der beiden Glieder entweder durch die Möglichkeit einer gegen-
iseitigen Drehung wenigstens eines dieser Enden gegenüber der !entsprechenden Anlagefläche, oder durch die Eigentorsionselastizität der Muffe, oder durch diese beiden kombinierten Effekte •ermöglicht wird, wobei ausserdem beliebige Mittel vorgesehen sind, welche im Betrieb eine Vorspannung des Elastomers aufrechterhalten, d.h. eine Zusammendrückung·
Diese Zusammendrückung gewährleistet die Aufrechter-'haltung der Abdichtung sowohl zwischen den Bandagen und den elastischen Ringen als auch zwischen den Anlageflächen zwischen der Muffe und den Gliedern. Sie gestattet somit die Herstellung einer •praktisch absoluten Dichtigkeit.
Diese Zusamciendrückung wird z.B. bei der Anwendung · auf eine Maschine (oder eine beliebige andere ähnliche Anordnung) durch Kügeldrucklager oder dergleichen aufrechterhalten, !welche mit der Welle oder dem betreffenden drehbaren Glied und !mit seinem Gestell zusammenwirken. In dem Fall der Anwendung !auf Rohrleitungsabschnitte wird die Zusammendrückung gegebenen-
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falls durch beliebige, insbesondere elastische (mechanische, hydraulischem pneumatische oder andere) Mittel hergestellt, ' welche den Abstand zwischen den Enden der beiden Abschnitte, zwischen welchen die Muffe angeordnet ist, praktisch konstant halten, v/obei sie jedoch gewisse gegenseitige Verdrehungen dieser Abschnitte um die gemeinsame Achse zulassen,
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 ist ein schematischer Axialschnitt einer durch eine Welle und ihr Gestell in einer beliebigen Maschine gebildeten Anordnung mit erfindungsgemäßen Dichtungsmitteln zur dichten Trennung von zwei Räumen längs der Welle.
Fig. 2 und 3 zeigen in gleicher Darstellung (und zwar Fig. 2 in einem Halbschnitt) zwei Ausführungsabwandlungen einer derartigen Anordnung.
Fig. 4 zeigt im Schnitt- eine erfindungsgemäße Dichtung für Rohrleitungen mit der Möglichkeit einer gegenseitigen Drehung.
Zunächst sei das Beispiel einer sich innerhalb einer beliebigen Anordnung oder Maschine drehenden Welle behandelt, längs welcher dicht ζγ/ei verschiedene Räume voneinander getrennt v/erden sollen, welche z.B. zwei innerhalb der Maschine liegende Räume, oder ein innerhalb derselben liegender Raum und der Aussenraum usw. sind. · .
Fig. 1 zeigt beispielshalber eine Welle a, welche sich um eine Achse Z-X innerhalb eines bei £ dargestellten Gestells dreht und wie üblich durch nicht dargestellte Lager geführt wird.
Erfindungsgemäß sollen nun dicht zwei bei A und B angedeutete Räume voneinander getrennt werden, wobei z.B. der ; Raum A innerhalb der Maschine liegt, während der Raum B z.B.- . ; mit dem Außenraum verbunden ist« ,
Hierfür wird zv/ischen quer zu der Achse X-X lie- j genden Anlageflächen, z.B. an den Teilen a und g vorgesehenen ; Schultern oder Anschlägen a^ und g^, eine Muffe angeordnet, welche gleichachsig zu dieser Achse liegt und durch eine Folge von Ringen oder Bandagen aus einem festen (insbesondere metallischen) Werkstoff c, c " »·· Cn gebildet wird, welche durch Ringe d, d/{ .a_» d^ aus einem Elastomer, insbesondere Neopren, getrennt
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sind· ·
Diese Teile £ und· d werden durch ihrer Art angepasste Mittel zum gegenseitigen Haften gebracht, insbesondere durch Kleben, Vulkanisieren usw.. Gegebenenfalls kann man sich unter Berücksichtigung der Zusammendrückung oder Vorspannung, von welcher weiter unten die Rede sein v/ird, damit begnügen, die verschiedenen Teile £ und d mit Hilfe von Vorsprüngen oder Nuten gegeneinander zu drücken, welche ihre Verschiebung in ihrer eigenen Ebene verhindern.
Eine Anlage einer derartigen Muffe an den entsprechenden gegenüberliegenden Flächen a,. und g,- wird z.B. auf der Seite der Welle bei a^ zweckmässig durch Zwischenschaltung eines Metallringes b, welcher an der Welle auf beliebige geeignete Weise dicht befestigt ist, während der erste elastische i Ring d z.B. zum Haften an diesem Ring b gebracht ist, her ge- ; stellt., und auf der Seite des Gestells bei g,. durch Mittel, \ welche eine Verdrehung der von der Welle a angetriebenen Muffe i c_-d gegenüber dem festen Gestell jj gestatten, wobei es wohlver- \ standen ist, daß die umgekehrte Lösung ebenfalls vorgesehen > werden kann (feste Muffe und Möglichkeit einer Relativdrehung ·; an der Anlage a^). I
Diese Mittel zur Ermöglichung der Relativdrehung · werden z.B. durch Kombination eines festen, insbesondere metallischen und fest mit dem Gestell g-g,, verbundenen Anlageteils £ .und eines Ringes e. aus einem selbstschmierenden Werkstoff ge- '. bildet, wobei dieser Ring insbesondere aus dem unter dem Namen : Teflon (Polytotrafluoräthylen oder PTFE) in den Handel gebrachten Werkstoff besteht,, welcher an dem letzten Gummiring dn oder an einem fest mit diesem Ring verbundenen Teil zum Haften gebracht werden kann. (Die umgekehrte Lösung, d.h. ein fest mit dem Gestell verbundener Ring und ein fest mit der Muffe verbundener Anlageteil f, kann ebenfalls gewählt werden.)
Die Anlagefläche des Teils wird in geeigneter Weise poliert, um die Drehung mit einer geringsten Reibung und Abnutzung zu ermöglichen, wobei «&© jedoch diese Drehung auch auf beliebige andere Y/eise ermöglicht werden kann·
Eine gute Zentrierung der Muffe C- - d wird z.B. dadurch Erzielt, daß der Ring e. seitlich in einar Nut des Anlageteils f geführt wird.
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Man erhält so eine elastische Muffe, welche eine tadellose Dichtung bildet, wobei vorzugsweise die zusätzliche Maßnahme getroffen wird, daß die Muffe vor ihrem Einbau oder erst während desselben einer axialen Zusannaendruckung ausgesetzt wird. Der Abstand L zwischen den Endanlageflächen wird daher so bestimmt, daß er- unter den Betriebsbedingungen der Anordnung oder der Maschine um einen geeigneten Wert kleiner als die axiale länge der Muffe bei ihrer Herstellung ist. Die durch diese Zusanmendrücküng entstehende Reaktionskraft wird durch beliebige, nicht dargestellte Kugeldrucklager oder dgl. aufgenommen, mittels welcher die Welle & in ihr Gestell jg eingebaut ist. ■ ' -
Die obige, zu der Drehachse parallele Vorspannung der gesamten. Muffe hat als Hauptwirkung, daß eine ständige Berührung zwischen den aneinander reibenden Flächen der Teile <s, f aufrechterhalten wird, wenn dieser Druck genügend groß ist, wobei trotz der Relativdrehung jeder Durchtritt von Druckmittel, zwischen den Anlageflächen verhindert wird. '
Ferner hat diese Vorspannung die sekundäre Wirkung, den V/ider stand des Elastomers der Ringe d gegen das Eindringen des Druckmittels zu verbessern, wenn dieser Werkstoff etwas porös ist.
Man sieht schliesslich, daß der Einbau einer Muffe der obigen Art zwischen die beiden Teile a und £ die Wirkung hat, die beiden beiderseits dieser Muffe liegenden Räume A und B vollständig voneinander zn trennen, und zwar trotz der Druckunterschiede, welche zwischen diesen beiden Räumen auftreten' können, und trotz der Drehbev/egung der Welle.
Es ist noch zu bemerken, daß der Teil £, welcher dünn und verformbar sein kann, unter dem Druck eines Ringes dn aus einem elastischen Werkstoff steht, welcher sich etwaigen Formfehlern des Anlageteils f anpassen kann, so daß für diesen keine genaue Ausführung erforderlich ist.
Die obige Ausführungsform kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So können die Innen- und Aussendurehmesser der elastischen Ringe d sowie der Reibfläche zwischen den Elementen e. und f, welche in dem Fall der Fig· 1 zur Vereinfachung als gleich angenommen wurden, verschieden sein, so daß zwischen den Elementen e und f ein beliebiger gewünschter Kon-
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. taktdruck in Funktion der Vorspannung der Hinge d erzielt v/erden kann·
I Andererseits können die Mittel zur Abstützung an
■ den Enden der Muffen von den in der Figur dargestellten ver- ! schieden sein· So könnte z.B., wie in Fig. 2 angegeben, auf der ■; Seite des Teils a-a^ eine Befestigung durch Haften oder durch einfache Anlage des Gummis hergestellt werden. ι Ebenso könnte man auf der entgegengesetzten Seite
. durch Umkehrung der Aufgaben der Teile _e und f den Ring e aus einem selbstschiaierenden Werkstoff von dem Teil g,, unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Ringes h aus einem Elastomer , tragen lassen, während der Anlageteil f an dem entsprechenden !Ende der die Dichtung bildenden Muffe vorgesehen wird (Fig. 2). j Gegebenenfalls kann die Anlagefläche zwischen dem j
'- selbstschmierenden Ring und dem Elastomer gewölbt sein, wie bei j ! £ angegeben, um eine bessere Verteilung der Drücke zu erhalten. J Bei den obigen Anwendungen könnte man auch anstatt ; der gegenseitigen Verdrehungsmöglichkeit zwischen einem Ende der • Muffe und dem betreffenden Glied diese Dreh- oder Gleitmöglich-I keit innerhalb der Muffe selbst vorsehen, welche dann in zwei : Abschnitte unterteilt ist, welche sich gegeneinander drehen kön-; : nen, insbesondere unter Einschaltung selbstschmierender Elemente, ! wie oben, z.B. in deir Mitte der Muffe oder an einer beliebigen anderen Stelle.
Fig. 3 und 4 zeigen Anwendungen, bei welchen die ; Verdrehungen zwischen den beiden betrachteten Gliedern gering I sind, wobei sie dann dank der Möglichkeiten des Arbeitens des ί Elastomers auf Abscherung erhalten werden können, wobei dann die j Enden der Muffe fest mit den gegenüberliegenden Abschnitten dieser Glieder verbunden sein können.
Fig. 3 zeigt die Anwendung auf eine Welle, welche sich in ihrem Gestell drehen kann, jedoch mi* geringen Winkelamplituden. Die Dichtung wird durch eine Muffe £, d der obigen Art gebildet, die am Ende liegenden Ringe aus Metall oder einem Elastomer sind jedoch an den gegenüberliegenden Flächen der Glieder a und £ befestigt, z.B* durch Haften in dem Fall von Ringen d aus einem Elastomer.
Fig. 4 zeigt eine andere Anwendung, welche Dichtungen_zwischen Rohrleitungsabschnitrfcen betrifft, welche gewisse
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gegenseitige Drehbewegungen um ihre gerne ins ame Achse ausführen
können sollen. Die Dichtungen werden dann wie die unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen ausgebildet, und die beiden am
Ende liegenden Kränze i und ^ werden an zwei feSt333Aiteinander j zu verbindenden Rohrelementen m und η verbundenen Planschen, k j und 1 befestigt. · · ί
In einem derartigen Fall (oder in dem Fall der ! Fig· 3) wird die die Dichtung bildende Muffe vor ihrem Einbau
einer Vorspannung ausgesetzt, z.B. mit Hilfe von zwischen den j Kränzen i und ^ angeordneten Schraubenwinden p_, welche so be- j tätigt werden, daß eine Vorspannung entsteht, bis der axiale Ab-: stand It zwischen· den Enden der Muffe etwas »kleiner als der Abstand zwischen den Flanschen k und JL der zu verbindenden entsprechenden Rohrleitungsabschnitte wird. j
Es muß dann natürlich für die Aufrechterhai tung '. dieser Vorspannung nach dem Einbau gesorgt werden, d.h· die von'; der Vorspannung herrührenden Reaktionskräfte müssen aufgenommen ! werden, was z.B. dadurch erfolgen kann, daß die Rohrleitungs- . ■ abschnitte m und η unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung gewis-. ser Verdrehungsmöglichkeiten um die Achse X-X in geeigneter Wei-i se befestigt werden, oder indem zwischen den Kränzen ί und ^L ' elastische oder unelastische (oder auch hydraulische, pneumati- 1 sehe usw.) !Spannmittel vorgesehen werden, welche diese Vor- | spannung aufrechterhalten. j
Die Befestigung einer derartigen Dichtung zwi- ; sehen den Enden der Rohrleitungen erfolgt z.B. durch zwischen ! den Teilen i, k und ^, 3. angeordnete Bolzen. j
Die Verwendung einer derartigen Muffe zwi sehen : den Enden von Rohrleitungsabschnitten, bei welchen gewisse Ver- j drehungen um ihre Achse auftreten können, ermöglicht nicht nur ; die Gewährleistung der Möglichkeit derartiger Bewegungen dank . der Abscherarbeit des Elastomers, sondern auch die Aufrechterhai tung der Dichtigkeit gegenüber dem umgebenden Druckmittel I bei beliebigen Druckdifferenzen zwischen der Umgebung und dem : Innern der Rohrleitung. · ':
Die .Erfindung ermöglicht also die Herstellung
von Dichtungen für zahlreiche Anwendungen, welche Relativbewegungen der !eile ermöglichen, mit welchen sie zusammenwirken,
wobei sie eine unbedingte Dichtigkeit zwischen den durch diese
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Dichtungen voneinander getrennten Eäumen aufrechterhalten.
Ferner ist als Merkmal und Vorteil der Erfindung zu bemerken, daß diese Muffen dank ihrer Arbeitsmöglichkeit sowohl auf Abscherung als auch auf Druck bequem alle gegen-j seitigen-Verschiebungen der Achsen der beiden betreffenden Glieder·zulassen, und zwar sowohl parallele Verschiebungen als auch Winke !verschiebungen·
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Claims (1)

  1. : - 9 -. .. 0631 74 B 0/ coc/
    PAOIBITAIiSPRUOHE
    ^ Dichtung zur Herstellung der Abdichtung zwischen zwei Räumen, welche durch Glieder begrenzt werden, welche eine gegenseitige Bewegung um eine im allgemeinen diesen beiden Gliedern gemeinsame Achse ausführen können, gekennzeich·*· net durch eine Dichtung in Porm einer Muffe, welche gleichachsig zu diesen Gliedern liegt und sich mit ihren Enden an Anlageflächen dieser Glieder abstützt, wobei diese Muffe durch einen Stapel von starren, insbesondere metallischen Eingen oder; Bandagen (c) und Ringen (d) aus einem .Elastomer gebildet wird, i wobei die gegenseitige Drehung der beiden Glieder entweder durcti die Möglichkeit einer gegenseitigen Drehung wenigstens eines j dieser Enden gegenüber der entsprechenden Anlagefläche, oder ! durch die Eigentorsionselastizität der Muffe, oder durch diese : beiden kombinierten Effekte ermöglicht wird, wobei ausserdem. . [ beliebige Mittel vorgesehen sind, v/elche im Betrieb eine Vorspannung des Elastomers aufrechterhalten, d*h· eine Zusammendrückung desselben.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrechterhaltung der Vorspannung durch ein beliebiges System von diese Vorspannung aufnehmenden, festen oder elastischen Anschlägen erzielt wird.
    3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Drehung der.beiden Glieder, insbesondere in dem Fall einer stetigen Drehung oder einer Drehung mit einer beträchtlichen Winkelamplitude, dadurch erzielt wird, daß die an einem Ende fest mit dem gegenüberliegenden Glied verbundene Muffe sich an dem entgegengesetzten Ende unter Anlage an dem anderen Glied gegenüber diesem drehen kann, insbesondere durch Zwischenschaltung wenigstens eines selbstschmierenden Ringes (e, Pig· 1).
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe zwei Abschnitte auf v/ei st, welche sich infolge der Zwischenschaltung einer insbesondere selbstschmierenden Drehdichtung gegeneinander um die -gemeinsame Achse
    drehen können. . · .
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß der selbstschmi^rende Ring (e) aus einem
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    Werkstoff der Art des leflons (P0!FE) besteht. ·
    6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-' zeichnet, daß auf der Seite des an dem entsprechenden Glied be- ; festigten Endes der Muffe diese. Befestigung durch einen Metall ! .teil (b, Fig. 1) erfolgt, welcher an diesem Glied in geeigneter j Weise befestigt oder an -diesem zum Haften gebracht ist. j 7· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekezm-
    i zeichnet, daß auf der Seite desman dem entsprechenden Glied be-
    : diese Befestigung ·
    i festigten Endes der Muffe/durch Herstellung des Haftens eines ' Ringes (h, Fig. 2 oder d^, Fig. 3) aus einem Elastomer erzielt
    I wird. . ·
    8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite, auf welcher der selb st schmier ende Ring vorgesehen ist, dieser Ring von der Muffe getragen wird und sich an einem fest mit dem gegenüberliegenden Ring verbundenen Metallteil (f, Fig. 1) abstützt..
    9· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite, auf welcher der selbstschmierend© Ring (e) vorgesehen ist, dieser Ring von dem gegenüberliegenden Glied getragen wird, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Ringes (h) aus einem Elastomer, und sich an einem fest.mit der Muffe verbundenen Metallteil (f, Fig. 2) abstützt. ·
    10. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für! Glieder, deren gegenseitige Verdrehungen verhältnismässig klein sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe an ihren beiden ; Enden fest mit den gegenüberliegenden verdrehbaren Gliedern verbunden ist.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis. 10,.dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe vor ihrem Einbau einer Vorspannung ausgesetzt wird, d.h. auf eine axiale Länge gebracht wird, welche kleiner als die Strecke ist, welche im Betrieb die zu verbindenden Enden der verdrehbaren Glieder trennt, worauf sich die eingebaute Muffe dieser letzteren Strekke anpasst.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die MuIfe durch zwei starre Kränze oder Flansche (i, j) abgeschlossen wird, auf welche die Vorspannung durch Zwischenschaltung von Schraubenwinden (p, Fig. 4-) oder dergleichen ausgeübt wird.
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    13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche
    1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Elastomer Keopren gewählt wird·
    14· Maschine mit wenigstens einer gegenüber
    einem Gestell drehbaren Welle, gekennzeichnet durch eine zu der Welle gleichachsige Muffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13«
    15· Rohrleitung mit wenigstens zwei Ab- ,
    schnitten, welche eine gegenseitige Verdrehung ausführen können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen beiden Abschnitten wenigstens eine Muffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 vorgesehen ist·
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DE19742453645 1973-11-14 1974-11-12 Elastische Verbindungsvorrichtung für zwei im wesentlichen koaxiale Teile Expired DE2453645C3 (de)

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