DE2642349A1

DE2642349A1 - Dichtungsscheibeneinheit

Info

Publication number: DE2642349A1
Application number: DE19762642349
Authority: DE
Inventors: Pierre C Murray
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1976-09-21
Publication date: 1977-04-07
Also published as: SE7610707L; JPS5243059A; NZ182177A; CA1031612A; IT1072407B; AU1745776A; ES451931A1; FR2325844B1; GB1509858A; FR2325844A1

Description

Dich.tungssch.eibeneizih.eit

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsscheiben, insbesondere auf eine verbesserte Verbundseheibeneinheit mit einem starren Zvischenlegscheibenkörper und einem elastischen Dichtungsscheibenkörper.

Es sind vor Bekanntwerden dieser Erfindung gummiartige Dichtungsscheiben mit einem umlaufenden, mit Gewinde versehenen Befestiger zusammen verwendet worden, in dem Versuch, bei verschiedenen Auwendungsarten eine fest abgedichtete Verbindung zu schaffen. Im allgemeinen besteht bei Dichtungsscheiben die Neigung, daß sie unter dem Einfluß axialer Einspanndrücke zusammengedrückt und radial nach außen herausgequetscht werden. Diese Neigung trägt nicht zu einer fest abgedichteten Verbindung an der Verbindungsfläche zwischen der Werkstückplatte und dem mit Gewinde versehenen Befestiger bei und vermindert in der Tat die Dichtwirkung bei einer gegebenen Dichtungsseheibengröße,

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Bei einer Vielzahl bekannter Versuche wurde die Kombination einer starren Zwisch.enlegsch.eibe mit einer elastischen Zwischenlegscheibe benutzt» Bei einigen dieser Versuche war ein besonders ausgebildeter, gegossener Zwischenlegscheibenkörper erforderlich, um der radialen Ausdehnung der Zvischenlegscheibe Widerstand entgegenzusetzen und zu versuchen, die Abdichtung der Befestigereinheit zu steuern. Bei anderen bekannten Versuchen kamen bestimmte Kopfformen der mit Gewinde versehenen Befestiger zur Anwendung, die komplementär zu besonders ausgebildeten starren Zwischenlegscheibenkörpern ausgebildet waren, um die Abdichtung der Zwischenlegscheibe zu steuern· Bei anderen bekannten Dichtungsscheibeneinheiten kommt ein elastischer Körper zur Anwendung, der wenigstens zum Teil an einen starren Körper gebunden ist, um die Handhabung der Dichtungsscheibe als eine Einheit zu erleichtern. .

Die bekannten Dichtungsscheiben sind mit einem oder mehreren aus einer Vielzahl von Mangeln oder ihnen innewohnenden Problemen behaftet· Beispielsweise führt die Neigung, den Dichtungskörper während des Zusammendrückens nach außen herauszuquetschen zu einem unerwünschten Aussehen und häufig zur Ablösung des äußeren Randes der Scheibe von der Einheit als Folge des Zusammendrückens. Dieses radiale Herausquetschen von Material drüclrt somit das Dichtungsmaterial von dem gewünschten Dichtungsbereich fort, nämlich der Verbindung des mit Gewinde versehenen Halses mit der Öffnung. Zahlreiche bekannte Dichtungsscheiben erzeugen unzuverlässige Dichtverbindungen, wenn der Befestiger einem Drehmoment ausgesetzt wird. Dies tritt hauptsächlich deshalb auf, weil die äuße-

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ren Bereiche der Dichtungsscheibe zuerst zusammengedrückt werden, anstatt des Bereichs in der Umgebung des Halses.

3ei zahlreichen Zwischenlegscheiben nach dem Stand der Technik ist ein vorläufiger Zusammenbau eines oder mehrerer Elemente erforderlich, bevor sie mit einem Befestiger in Verbindung gebracht werden. Außerdem verlangen bestimmte bekannte Zvischenlegscheiben eine besonders ausgebildete und geformte Dichtungsscheibe. Diese Umstände führen schließlich zu höheren Kosten in der Produktion der zusammengebauten Einheiten·

Angesichts der oben erwähnten Schwierigkeiten in Verbindung mit Dichtungsscheiben macht sich die Erfindung folgendes zur Aufgabe:

Schaffung einer billigen Dichtungseinheit zur Verwendung bei mit Gewinde versehenen Befestigern·

EdLn besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine zweiteilige Zwischenlegscheibeneinheit geschaffen wird, welche sicherstellt, daß das anfängliche Einspannen und Abdichten an der Verbindung des mit Gewinde versehenen Befestigers und der Werkstückplatte durchgeführt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Zwischenlegscheibeneinheit einen starren Körper und einen elastischen Körper einschließt, der besonders beschaffen ist, so daß die Dichtwirkung auf ein Höchstmaß und die radiale Ausdehnung des elastischen Körpers auf ein Mindestmaß gebracht wird·

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schafftang eines starren Zwischenlegscheibeii-körpers mit einer Ausnehmung, die besonders beschaffen ist, so daß sie einen Hohlraum besitzt, in dem nach Bildung der anfänglichen Dichtung im wesentlicher die gesarate elastische Zwischenlegscheibe hineinfließen kann.

Die Erfindung schafft den weiteren Vorteil, daß eine einem Drehmoment ausgesetzte Befestigereinheit dennoch eine angemessene Abdichtung gewährleistet, da die Zwischenlegscheibe zunächst im Bereiche des Schraubenhalses zusammengedrückt wird.

Die obigen Merkmale und Vorteile werden erreicht durch eine DichtungsScheibeneinheit, bestehend aus einem starren Zwischenlegscheibenkörper mit einer allgemein ringförmigen Ausnehmung, die darin durch eine innere und eine äußere Wand gebildet wird, welche sich von einer allgemein flachen oberen Wand axial nach unten erstreckt. Ein aus allgemein flachem Ausgangsmaterial gebildeter elastischer Zwischenlegscheibenkörper weist einen .Innendurchmesser auf,welcher geringer ist als der Innendurchmesser des starren Körpers , und einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der äußeren Wand des starren Körpers. Die äußere Wand der starren Zwischenlegscheibe ist in axialer Richtung länger als die innere Wand, so daß der innere Rand des Dichtungskörpers zuerst zusammengezogen und durch die innere Wand in Druckeingriff mit der Werkstückplatte getrieben vird.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, hat die innere Wand des starren Körpers eine allgemein kegelstumpfförmige Gestalt, die dazu

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dient_? die elastische Zwischenlegscheibe nach innen in Richtung auf den Hals des Befestigers und das Loch zu treiben, welches während der ersten Stufen des Zusammendrücken^ von dem Befestiger gebildet wurde.

Die Erfindung wird besser verständlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines relativ starren Zwischenlegscheibenkörpers, welcher einen Teil der Zwischenlegscheibeneinheit der Erfindung bildet, teilweise im Schnitt nach den Linien I-I der Fig. 2_t

Fig. 2 eine Draufsicht von unten auf den starren Zwischenlegeeheibenkörperteil der Zwischenlegscheibeneinheit,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zw:>.schenlegscheiben-einheit gemäß der Erfindung bei Anordnung des starren Zwischenlegscheibenkörpers über einem elastischen Zwischenlegscheibenkörper in nicht zusammengedrücktem Zustand,

Fig. K einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Schraube in Verbindung mit einer Zwischenlegscheibeneinneit gemäß der Erfindung, bei Darstellung der Zwischenlegscheibeneinheit gegen ein Werkstück zusammengedrückt.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der Zeichnungen im einzelnen,

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in denen innerhalb der verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Teile benutzt wurden. Die Dichtungsscheibeneinheit gemäß der Erfindung enthält einen allgemein starron ringförmigen Zwischenlegscheibenkörper 10 in Verbindung mit einem elastischen Dichtungsscheibenkörper 2k, Der starre Körper kann aus Metall, starrem Kunststoff material, Fasermaterial oder dergleichen gebildet sein, während die Dichtungsscheibe aus verschiedenen gummiartigen Dichtungsmaterialien hergestellt sein kann, wie beispielsweise Naturgummi, Kunstgummi, Neopren oder dergleichen, oder aus irgendeinem Material, welches eine ausreichende Elastizität und Kompressibilität aufweist, um in einem Zwischenlegscheibenelement verkörpert zu werden.

Der starre Zwischenlegscheibenkörper 10 dient als eine Klemmvorrichtung in einer im folgenden zu beschreibenden Weise, Der starre Körper 10 bietet im allgemeinen eine flache Oberseite oder obere Yand 12 und weist unterhalb der Oberseite eine allgemein ringförmige Ausnehmung auf. Die Ausnehmung 18 wird durch axial verlaufende äußere und innere Wände Λk bzw. i6 gebildet. Es ist ersichtlich, daß die äußere Wand Ik eine axiale Höhe h1 aufweist, welche größer ist als die axiale Höhe der inneren Wand, die als h2 gezeigt ist. Die innere Wand 16 ist vorzugsweise von kegelstumpfförmiger Gestalt, bei Neigung von der oberen Wand nach innen und nach unten. Der kleinere Durchmesser der inneren Wand wird als D1 und der äußere Durchmesser der Ausnehmung, der durch die Innenseite der äußeren Wand Ik begrenzt ist, als D2 gezeigt«

Die Dichtungsscheibe Zk weist allgemein flache Ober- und Unter-

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selten 26 und 28 auf, welche zusätzlich zu den in Verbindung mit der starren Zwischenlegscheibe 10 erreichten strukturellen Vorzügen eine wirtschaftliche Herstellung der elastischen Zwischenlegscheibe aus flachem Ausgangsmaterial gestatten. Die Öffnung 30 in der Zwischenlegscheibe hat einen Durchmesser D3, der bedeutend kleiner ist als der Innendurchmesser D1 der starren Zwischenlegscheibe. Der äußere Durchmesser der elastischen Zwischenlegscheibe Dk ist gemäß der Darstellung etwas geringer als der Außendurchmesser D2 der Ausnehmung 18. Die Öffnung 30 ist auch vorzugsweise von geringerem Durchmesser als der Kammdurchmesser der auf dem mit Gewinde versehenen Befestiger gebildeten Gewinde, so daß die elastische Zwischenlegscheibe die Zwischenlegscheibeneinheit in einem vorläufig zusammengebauten Zustand auf einem mit Gewinde versehenen Befestiger halten kann.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die relativen Abmessungen und Gestaltungen der beiden die Befestigereinheifc bildenden Körper eine anfängliche Aufnahme der flexiblen Zwischenlegscheibe innerhalb der radialen Begrenzungen der Ausnehmung in der starren Zwischenlegscheibe gestattet und sicherstellt, daß an dem innersten Rand der Dichtungsscheibe durch die Wirkung der kegeistumpfformigen Wand 16 eine einleitende Treibberührung zwischen der starren Scheibe und der Dichtungsscheibe eintritt. Es ist darauf hinzu-

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weisen, daß diese Formgebung eine Leerfläche⁷ zwischen der Oberseite der elastischen Dichtungsscheibe und der Oberwand der starren Unterlegscheibe bildet.

Die Erfindung wird wahrscheinlich am besten verständlich und die

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erfinderischen Merkmale derselben vollständiger gewürdigt bei einer Erläuterung des Betriebes der Unterlegscheibeneinheit bei Annäherung an den endgültigen abgedichteten Zustand, wie in Pig. k gezeigt.

¥enn die Dichtungsscheibe unter dem Einfluß der allgemein flachen Einspannfläche 36 der mit Gewinde versehenen Befestigereinheit 32 gegen die Werkstückplatte anstößt, besteht infolge der Treibberührung zwischen der elastischen Scheibe und der konischen Wand 16 im Bereiche des innersten Randes der elastischen Scheibe der erste Kompressionsbereich. Da die Scheibe eine Dicke t₁ hat, welche größer ist als der Unterschied zwischen der Höhe der Außenwand und der Innenwand h1-h2, treten in diesem innersten Randbereich erhebliche Einspann- und Kompressionskräfte auf, bevor an dem äußersten Randbereich der Dichtungsscheibe irgendwelche Kompressionskräfte ausgeübt werden. Die konische Wand 16 treibt anschließend den innersten Randbereich der Dichtungsscheibe nach innen in Richtung auf den Hals des Befestigers, während sich das Einspannen des mit Gewinde versehenen Befestigers an der Werkstückplatte fortsetzt. Somit wird sogar vor Ausübung einer nennenswerten Klemmwirkung an den äußersten Bereichen der Zwischenleg scheibe infolge der radial nach innen gerichteten Treibberührung zwischen der starren Zwischenlegscheibe und dem flexiblen Körper ein fester Dichtungsbereich in der Verbindung hergestellt. Während der Zusammendrückung der Zwischenlegscheibe hat der leere Abschnitt 22 die Neigung, sich vor dem Zusammendrücken dee äußersten Randes der Zwischenlegscheibe zu füllen. Bis zu diesem Zeitpunkt hat sich der Abstand zwischen der untersten Kante

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der äußeren Wand und der Arbeitsplatte kO auf ein Mindestmaß verringert, und der Dieh.tungsscheibenkörper ist effektiv in der äußersten ¥and der Ausnehmung gefangen und wird darin festgehalten. In Abhängigkeit von der in der Konstruktion vorgesehenen Dicke der flexiblen Zvischenlegscheibe kann eine geringe Menge an Material aus der Wand nach außen herausgequetscht werden, wie bei 42 gezeigt. Es ist jedoch dann durch die fortgesetzte Treibberührung der Innenwand schon eine äußerst feste Druckdichtung gebildet worden, und eine solche radiale Ausdehnung hat keinerlei abträgliche ¥irkung auf die Dichtungseigenschaften der Verbindung.

Es ist zu beachten, daß, da der äußerste Rand der Dichtungsscheibe anfänglich auf die Ausnehmung begrenzt und wegen der allgemein lotrechten Wand 18 gezwungen ist, sich axial zu verdichten, die radiale Ausdehnung der Zwischenlegscheibe weiter auf das Mindestmaß zurückgeführt wird.

Beim Zusammendrücken des äußersten Randes der Zwischenlegscheibe sucht sich der äußerste Innenrand der Zwischenlegscheibe in ähnlicher Weise einen Bereich, in den er infolge der Treibverdichtung der Innenwand hineinfließen kann. Der innerste Bereich der Zwischenlegscheibe hat die Neigung, in den zwischen der Einspannfläche des Bolzens und der allgemein kegelstumpfförmigen Innenwand gebildeten Hohlraum hinein nach oben zu fließen, um die Gesamtdichtwirkung der Zwischenlegscheibeneinheit zu begünstigen.

Ee kann vorteilhaft sein, den Rand der inneren Wand als eine all-

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gemein flache Oberfläche 20 auszubilden, die lotrecht zur Oberfläche der Wand liegt, um die Treibverdichtung der ¥and eher auf dem innersten Rand der Zvischenlegscheibe Zh zu verteilen, als die Zwischenscheibe zu durchschneiden.

In seiner endgültigen Gestalt enthält die abgedichtete Verbindung zunächst und vor allem einen fest abgedichteten zusammengedrückten Bereich um den Hals 38 und die in der Werkstückplatte vorhandene Öffnung herum. Die zusammengedrückte Zwischenlegscheibe enthält ferner Dichtungsbereiche an der Einspannfläche des mit Gewinde versehenen Befestigerkörpers und zweitens an dem Bereich angrenzend an die Außenwand, da der äußere Rand der Dichtungsscheibe anstatt als auf einem Weg geringsten Widerstandes nach außen gedrückt zu werden, axial zusammengedrückt wird. Sine Zwischenlegscheibendicke allgemein gleich der gesamten axialen Dicke des starren Körpers schafft die erforderliche Dichtung bei einem Mindestmaß an Abfallmaterial·

Es ist somit offensichtlich, daß gemäß der Erfindung eine Dichtungsscheibeneinheit geschaffen worden ist, welche die oben erwähnte Aufgabe voll erfüllt und die damit verbundenen Vorteile und Ziele verwirklicht. Während die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist doch offensichtlich, daß für Fachleute auf diesem Gebiet in Kenntnis der obigen Beschreibung zahlreiche Alternativlösungen, Abwandlungen und Veränderungen auf der Hand liegen. Derartige Abwandlungen fallen daher in den Bereich des Erfindungsgedankens und den weiten Bereich der beigefügten Ansprüche.

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Claims

Patentansprüche :

f 1.)Verbimddichtungs Scheibenvorrichtung zur Verwendung bei einem mit Gewinde versehenen Befestigerkörper mit einem erweiterten Kopfabschnitt, gekennzeichnet durch einen starren ringförmigen Einspannscheibenkörper und einen elastischen ringförmigen Dichtungsscheibenkörper, der den starren Kprper von unten überlagert, wobei der starre Körper einen oberen Wandabschnitt mit von ihm nach unten verlaufenden inneren und äußeren Wänden aufweist, die eine ringförmige Ausnehmung mit einem vorgegebenen ersten, äußeren Durchmesser bilden, wobei die Innenwand eine axiale Öffnung in dem starren Körper von einem zweiten vorgegebenen Durchmesser bildet, die äußere Wand von einer ersten vorgegebenen axialen Ausdehnung und die innere Wand von einer zweiten vorgegebenen axialen Ausdehnung ist, die geringer ist als die erste axiale Ausdehnung, während die flexible Zwischenlegscheibe im wesentlichen platte Ober- und Unterseiten und einen Innen- und Außendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser der flexiblen Scheibe geringer ist als der zweite vorgegebene Durchmesser der starren Zwischenlegscheibe, während der Außendurchmesser geringer ist als der erste vorgegebene Durchmesser, und wobei die Dicke der flexiblen Zwischenlegscheibe größer ist als der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten vorgegebenen axialen Ausdehnung der Innen- und Außenwände der starren Scheibe.

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2. Dichtungsscheibe nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand allgemein kegeistumpfförmig ausgebildet ist_f um den inneren Randbereich der elastischen Scheibe in Richtung auf die Verbindungsfläche des mit Gewinde versehenen Befestigers und des zugeordneten Werkstücks zu treiben.
3· Dichtungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der flexiblen Scheibe im we-sentlichen gleich der ersten axialen Ausdehnung der Außenwand der starren Scheibe ist.
4. Dichtungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Vand der starren Scheibe eine im wesentlichen flache Oberfläche ist, die in einer Ebene lotrecht zur Achse der Scheibe liegt.
5. Befestigereinheit gekennzeichnet durch die Kombination einer VerbunddichtungsScheibenvorrichtung mit einem starren ringförmigen Einspannscheibenkörper und einem elastischen Dichtungsscheibenkörper, einem drehbaren, mit Gewinde versehenen

mit

Befestigerkörper mit einem/Gewinde versehenen Hals, einem erweiterten Kopf und einer im wesentlichen flachen Einspannfläche darunter, wobei der starre Zwischenlegscheibenkörper einen im wesentlichen flachen oberen Wandabschnitt mit sich von ihm nach unten erstreckenden und eine ringförmige Ausnehmung begrenzenden Innen- und Außenwänden aufweist und auf der Befestigerein-

die
he it unmittelbar angrenzend an/flache/Einspannfläche des mit

Gewinde versehenen Befestigers angeordnet ist, während der

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flexible Scheibenkörper im wesentlichen flache Ober- und Unterseiten sowie vorgegebene Innen- und Außendurchmesser hat, die Außenwand eine erste vorgegebene axiale Ausdehnung auf der Scheibe bildet, und die Innenwand eine zweite vorgegebene axiale Ausdehnung bildet, die geringer ist als die erste vorgegebene axiale Ausdehnung, der radial innere Rand der Innenwand eine mittlere Öffnung in der starren Zwischenlegscheibe von einem vorgegebenen Durchmesser bildet, der größer ist als der vorgegebene Innendurchmesser der flexiblen Scheibe, wobei der Innendurchmesser der flexiblen Scheibe etwas geringer ist als wenigstens der Kammdurchmesser des mit Gewinde versehenen Halses, um so die Halterung der Scheibe auf der üinheit zu erleichtern, während der Außendurchmesser der flexiblen Scheibe geringer ist als der Außendurchmesser der durch die Außen· wände begrenzten Ausnehmung, jedoch größer als der durch die Innenwand gebildete Durchmesser, wobei zwischen der oberen ¥and der starren Zwischenlegscheibe und der Oberseite der elastischen Scheibe ein im wesentlichen leerer Bereich zur Aufnahme des radial äußeren Randabschnitts der elastischen Scheibe beim Zusammendrücken vorhanden ist, um den radialen Fluß der elastischen Scheibe über die Außenwand hinweg zu vermindern, wobei die Dicke der Zwischenlegscheibe größer ist als der Unterschied zwischen der ersten axialen Ausdehnung der äußeren Vand und der zweiten axialen Ausdehnung der inneren Wand.
6. Befestigereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Innenwand von allgemein kegelstumpfförmiger Gestalt ist

und der größere Durchmesser im Bereiche der oberen Wand liegt, um den inneren Randabschnitt der elastischen Scheibe in Dichtungseingriff mit dem mit Gewinde versehenen Hals zu treiben.
7. Befestigereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheibe im wesentlichen gleich der ersten vorgegebenen axialen Ausdehnung der Außenwand ist.
8. Befestigereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenwand im wesentlichen lotrecht zu dem flachen
oberen Wandabschnitt erstreckt.

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