DE3438772A1

DE3438772A1 - Manschettendichtung

Info

Publication number: DE3438772A1
Application number: DE19843438772
Authority: DE
Inventors: Ludwig 6228 Eltville Raschi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-23
Filing date: 1984-10-23
Publication date: 1986-04-24

Description

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt· Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 . 6200 Wiesbaden 1 . ® (0 6121) 56 20 22

-M-arrschettendichtung

Die Erfindung betrifft^eine Manschettendichtung in Art |_ ' einer Nutringdichtung oder Lippendichtung, deren { Grundkörper eine Dichtlippe und eine Rückenlippe trägt, j zwischen welchen eine Nut gebildet ist, wobei in der Nut ; 5 angeordnete, auf die Dichtlippe greifende Andrückfedern _ vorgesehen sind. Manschettendichtungen dieser Art sind ^! beispielsweise aus LUEGER Lexikon der Technik Band 1, 1960, Seiten 304, 649 und 650 bekannt. Der Grundkörper solcher Manschettendichtungen kann aus für den jeweiligen Einsatz der Dichtung geeignetem Material, beispielsweise Leder, Kunststoff wie PTFE und dergleichen, bestehen. Bei Herstellung des Grundkörpers aus PTFE weist die Manschettendichtung zwar hohe chemische Beständigkeit, aber nur sehr geringe Elastizität auf, so daß in solchem Fall stets in der Nut angeordnete, auf die Dichtlippe greifende Andrückfedern erforderlich sind.

Man hat deshalb bereits versucht, bei Manschettendichtunger deren Grundkörper aus PTFE besteht, Elastomerringe als Andrückfedern in der Nut anzubringen. Solche Elastomerringe haben jedoch den Nachtei1, daß sie aufquellen, wenn sie mit chemischen Substanzen, insbesondere Lösungsmitteln in Berührung kommen. Bei gekammertem Einbau der Manschettendichtung führt dies zu erhöhten Spannungen auf die Dichtlippen und damit zu Schwergängigkeit des abgedichtet geführten Vorrichtungsteiles. In ungünstigen Fällen löst sich der Elastomerring auf, und die Dichtung wird unbrauchbar.

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Es sind auch Manschettendichtungen mit Grundkörper aus PTFE bekannt, in welchen eine in Form gepreßte und punktgeschweißte Blattfeder als Andrückfeder für die Dichtlippe vorgesehen ist. Diese bekannten Manschettendichtungen sind in ihrer-Herstellung sehr arbeitsaufwendig und daher für viele Einsatzzwecke zu teuer.

Schließlich sind Manschettendichtungen bekannt, bei denen Schraubenfedern als Andrückfeder für die eine oder andere Dichtlippe vorgesehen sind, und zwar eine Zugfeder als Andrückfeder für die innere Dichtlippe oder eine Druckfeder als Andrückfeder für die äußere Dichtlippe. Solche bekannten Dichtungen sind für größere Abmessungen, also Dichtungsstellen größeren Durchmessers vorgesehen und haben den Nachteil, daß die jeweils auf eine Dichtlippe wirkende Schraubenfeder nach einiger Zeit ermüdet und in ihrer Andrückwirkung so stark nachläßt, daß die Manschettendichtung ausgewechselt werden muß. Außerdem sind solche Schraubenfedern für viele Einsatzzwecke nicht ausreichend chemisch beständig.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine verbesserte Manschettendichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, deren Andrückfedern leicht und billig herstellbar und leicht einsetzbar sind, wesentlich weniger als die bekannten Federn zum Ermüden neigen und gegen chemischen Angriff sicher schützbar sind. Diese verbesserte Manschettendichtung soll dabei billig herstellbar und leicht und einfach an der Abdichtstelle einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Andrückfedern als eine Gruppe von mit Anlage an beiden Lippen in die Nut des Grundkörpers eingesetzten Ringfeder-

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elementen ausgebildet sind, deren Ringachse in Umfangsrichtung der Nut liegt, wobei die sich zwischen den beiden Lippen erstreckende Außendimension (Außendurchmesser) jedes Ringfederelementes um ein gewünschtes Federwegmaß und eine gewünschte" Eindrücktiefe in die ; Lippen größer als die bei in die Dichtungsstelle eingesetzter Dichtung vorhandene Nutbreite ist. Diese zwischen den beiden Lippen in die Nut des Grundkörpers eingesetzten Ringfederelemente werden beim Einsetzen der Manschettendichtung in die Dichtungsstelle radial zur Manschettendichtung und damit quer zu ihrer eigenen Ringachse in ihrer sich zwischen den beiden Lippen erstreckenden Außendimension elastisch zusammengedrückt und entsprechend leicht verformt. Dadurch üben die Ringfederelemente ständig eine elastische Andrückwirkung auf die jeweilige Dichtlippe aus, wobei sie sich selbst an der jeweiligen Rückenlippe des Grundkörpers abstützt. Durch diese elastische Verspannung drücken sich die Ringfederelemente um ein geringes Maß in die sich in der Nut des Grundkörpers gegenüberliegenden Oberflächen der Lippen ein. ,Ein dabei unvermeidliches Maß von bleibender Verformung an den Oberflächen der beiden Lippen ist von Vorteil, weil dadurch die Lage der Ringfederelemente zwischen den beiden Lippen zusätzlich stabilisiert wird.

Allerdings soll der gegenseitige Abstand der Anlagestelle der Ringfederelemente an der Dichtlippe ausreichend klein sein, daß keinerlei wellenförmige Verformungen an der Dichtlippe auftreten können.

Im allgemeinen wird der Ringquerschnitt der Ringfederelemente in entspanntem Zustand kreisrund sein, so daß sich die Ringfederelemente beim Einsetzen der Manschettendichtur in die Dichtungsstelle leicht el lipsenförmig verformen. Das dabei auftretende Federwegmaß ist im Hinblick auf die gewünschte Andrückspannung vorher bestimmbar. Ebenso läßt

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sich die gewünschte Eindrücktiefe der Federringelemente in die Lippenoberfläche im Hinblick auf das Material

des Grundkörpers und die auszuübende Andrückspannung vorher bestimmen. Insgesamt ist somit das Übermaß der sich zwischen den beiden Lippen erstreckenden Außendimension der Federringelemente zur Nutbreite vorher bestimmbar.

Zur besseren Stabilisierung und zum leichteren Einsetzen der Ringfederelemente in die Nut des Grundkörpers empfiehlt es sich, die Ringfederelemente zu einer sich ringsum durch die Nut erstreckenden Einheit miteinander zu verbinden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Ringfederelemente auf einen sich ringsum durch die Nut erstreckenden Elastomer-Strang aufgereiht werden. In besonders einfacher Ausführungsform der Erfindung können die Ringfederelemente eine sich ringsum durch die Nut erstreckende Schraubenfeder bilden.

Für die meisten in Betracht kommenden Einsatzzwecke wird bereits eine ausreichende Sicherung der Ringfederelemente gegen chemischen Angriff dadurch erreicht, daß die Ringfederelemente aus Edelstahl bestehen. Zusätzlich kann der von den Ringfederelementen innerhalb der Nut belassene Zwischenraum mit Elastomer, beispielsweise Silikongummi, ausgefüllt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Schema einer als Stangendichtung ausgebildeten erfindungsgemäßen Manschettendichtung teilweise in entspanntem und teilweise in gespanntem Zustand in mittigem Axialschnitt;

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Fig. 2 Die Manschettendichtung gemäß Figur 1 im

Schnitt nach 2-2 der Figur 1;

Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, als Stangendichtung ausgebildeten j 5 Manschettendichtung in entspanntem Zustand,

j in mittigem Axialschnitt;

Fig. 4 die Manschettendichtung gemäß Figur 3 nach Einsetzen in die entsprechende Dichtungsstelle zum Abdichten einer Stange oder ■ 10 einer Welle;

j " Fig. 5 die Dichtungsstelle gemäß Figur 4 in Draufsicht in Richtung der Pfeile 5 in Figur 4; Fig. 6 eine als Kolbendichtung ausgebildete erfindungsgemäße Manschettendichtung in entspanntem Zustand mittig axial geschnitten

Fig. 7 eine Manschettendichtung gemäß Figur 6

nach Einsetzen in die entsprechende Dichtungsstelle;

Fig. 8 die Dichtungsstelle gemäß Figur 7 in Draufsieht in Richtung der Pfeile 8 in Figur 7;

Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Manschettendichtung mit dem Grundkörper in Draufsicht und einer in den Grundkörper einzusetzenden Ringfederelemente-Einheit in Seitenansicht und

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Manschettendichtung in mittigem axialem Schnitt.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, weist die Manschettendichtung 11 einen Grundkörper 12 auf, an welchem eine Dichtlippe 13, eine Rückenlippe 14 und ein Rückensteg 15 ausgebildet sind. Zwischen diesen Teilen des Grundkörpers ist eine Nut 16 gebildet, in die Ringfederelemente 17 bzw. Ringfederelemente 18 gemäß Figur 10 derart eingesetzt

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sind, daß ihre Ringachse 19 (Figur 2) in Umfangsrichtung der Nut 16 liegt. Die Ringfederelemente 17 bzw. 18 erstrecken sich zwischen den beiden Lippen 13 und 14 und sind mit ihrer Außendimension auf die sich beim Einsetzen der Manschettendichtung JX in die jeweilige Dichtungsstelle 20 ergebende Nutbreite 21 abgestimmt. Bei der in Figur 1 beispielshalber gezeigten kreisringförmigen Ausbildung der Ringfederelemente 17 ist diese Außendimension der Außendurchmesser 22, während bei einer nicht kreisförmigen Ausbildung der Ringfederelemente, beispielsweise bei dem in Figur 10 gezeigten Beispiel, die Außenabmessungen des Ringfederelements die in Betracht zu ziehende Außendimension ist. Die Abstimmung besteht darin, daß die sich zwischen den beiden Lippen 13 und 14 erstreckende Außendimension, beispielsweise der Außendurchmesser 22 um ein gewünschtes Federwegmaß, wie es in Figur 1 an der Spitze der Pfeile 23 angedeutet ist, und eine in Figur 2 ersichtliche Eindrücktiefe 24 in die Lippen 13 und 14 größer als die Nutbreite 21 ist. Durch diese Abstimmung stützt sich jedes Federelement 17 bzw. in der in die Abdichtstelle 20 eingesetzten Dichtungsmanschette 11 an der jeweiligen Rückenlippe 14 ab, und drückt dabei die jeweilige Dichtlippe 13 mit ihrer Dichtkante 25 gegen den abzudichtenden Vorrichtungsteil, beispielsweise eine Stange 26, die entsprechend dem Pfeil eine axial bewegte Stange, eine Ventilnadel oder dergleichejn sein kann. Die abzudichtende Stange 26 kann auch entsprechend dem Pfeil 28 eine sich innerhalb der Manschettendichtung 11 drehende Welle sein.

In den Figuren 1 und 2 ist angedeutet, daß die Ringfederelemente 17 als Einzelstücke in die Nut 16 eingesetzt sind. Sie werden dadurch an ihrer Stelle gehalten, daß sie sich in die sich in der Nut 16 gegenüberliegenden Oberflächen der Lippen 13 und 14 eindrücken. Bevorzugt

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wird man jedoch die Ringfederelemente zu einer sich ringsum durch die Nut 16 erstreckenden Einheit verbinden. Dies kann gemäß Figur 9 beispielsweise dadurch geschehen, daß die Ringfederelemente 17 bzw. 18 auf einem Elastomer-Strang 29 aufgereiht werden. Dieser Elastomer-Strang kann mit den aufgereihten Ringfederelementen 17 bzw. 18 in beliebigerJ-ängeJiergestelIt und zum Einsetzen in die ■ Nut 16 in jeweils geeigneter Länge zugeschnitten werden. Zum Einsetzen in die Nut 16 wird man diesen Elastomer-Strang mit den darauf aufgereihten Ringfederelementen 17 bzw. 18 mittels Elastomer in der Nut 16 verkleben und wie bei 30 in Figur 9 angedeutet, an den Schnittstellen aneinanderkleben.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bilden die Ringfederelemente 17 bzw. 18 eine sich ringsum durch die Nut 16 erstreckende Schraubenfeder, die auch bei jeglicher elastischen Verformung den sicheren stabilen Sitz der Ringfederelemente 17 bzw. 18 zwischen den Lippen 13 und 14 gewährleisten. Für Anwendungsfälle, in denen die Manschettendichtung chemischem Angriff ausgesetzt sein kann, empfiehlt es sich, die Ringfederelemente 17 bzw. 18 aus Edelstahl herzustellen. Ferner kann - wie in den Figuren 3 bis 10 angedeutet - der von den Ringfederelementen 17 b.zw.: 18 innerhalb der Nut 16 belassene Zwischenraum mit Elastomer 32 ausgefüllt sein. Bevorzugt kann das Elastomer weicher Silikongummi sein, der sich durch hohe chemische Beständigkeit und hohe Nachgiebigkeit auszeichnet, Das Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Ringfederelementen 17 bzw. 18 in der Nut 16 kann durch Einpressen von kaltvulkanisierendem.Si 1ikonkautschuk erfolgen. Im Beispiel der Figur 9 kann der Elastomer-Strang 29 aus teilvulkanisiertem, warmvulkanisierendem Silikonkautschuk bestehen. Das Einkleben der Ringfederelement-Einheiten in die Nut 16 kann dann mit warmvulkanisierendem

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Silikonkautschuk und anschließendes Ausvulkanisieren unter Wärme·sowohl des Stranges 29 als des als Kleber benutzten Silikonkautschuks erfolgen.

■ Bei der in den Figuren 3.bis 5 gezeigten Stangendichtung . ist die innere Lippe die Dichtlippe 13. Entsprechend ist bei der in den Figuren 6 bis 8 gezeigten Kolbendichtung die äußere Lippe die Dichtlippe 13. Wie der Vergleich der Figuren 5 und 8 zeigt, ist der gegenseitige Abstand 33 der Anlagestelle der Ringfederelemente 17 bzw. 18 an -der jeweiligen Dichtlippe 13 ausreichend klein bemessen, um irgendwelche wellenförmige Verformungen an der Dichtlippe 13 zu verhindern. In den Beigielen der Figuren 3 bis 8 ist der Grundkörper 12 der Manschettendichtung 11 ein Automatentriebtei1 aus PTFE. Durch Ausbildung der die Ringfederelemente 17 beinhaltenden Schraubenfeder aus Edelstahl und durch Ausfüllen der Zwischenräume mit chemisch residentem Elastomer 32, insbesondere Silikongummi, ist die Manschettendichtung in den Ausführungsformen nach Figur 3 bis 8 insbesondere für solche Abdichtstellen geeignet, an denen aggressive Medien auftreten, beispielsweise zum Abdichten von Ventilnadeln, beispielsweise in Farbspritzpistolen und als Kolbendichtungen im Pumpen für Farbstpritzanlagen. In diesen Fällen sind solche Manschettendichtungen 11 vorzusehen, die gegenüber dem Lösungsmittel der Farben und Lacke beständig sind.

-- Zur Aufnahme der Edelstahl-Ringschraubenfeder ist die Nut 16 als Federbett ausgebildet. Hierzu sind an den sich in der Nut 16 gegenüberstehenden Flächen der Lippen 13 und 14 ringförmgie Haltenasen 34 ausgebildet, hinter die die die Ringfederelemente 17 enthaltende Schraubenfeder einrastet. Durch das Übermaß der Ringfederelemente gegenüber der Nutbreite;-entsteht bei der Montage der Manschettendichtung in der Abdichtstelle 20 eine radiale Verpannung

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der Ringfederelemente 17. Durch diese Vorspannung werden die beiden Lip-pien,- nämlich die Dichtlippe 13 und die Rückenlippe 14 nach außen und nach innen gegen die abzudichtenden Seiten gedrückt und dauerhaft nachgespannt.

'Durch die Füllung der vonden Ringfederelementen 17 bzw. ' 18 freigelassenen Teile der Nut mit geeignetem Elastomer werden Verunreinigungen im Inneren der Manschettendichtung vermieden. Dies kann bei Einsatz der erfindungsgemäßen Manschettendichtungen in der Lebensmittelindustrie oder bei medizinischem Einsatz insbesondere erforderlich sein.

Bei der in Figur 10 gezeigten Abwandlung weisen die Ringfederelemente 18 -eiförmigen Querschnitt auf, wobei das breitere Ende nach dem Nutausgang hin angeordnet ist. Die Anordnung könnte jedoch auch in umgekehrter Weise vorgesehen werden, also mit dem breiteren Teil des eiförmigen Querschnittes nach dem Nutboden hin. Es kommen auch andere, nicht kreisförmige Querschnittsformen, beispielsweise elliptische Querschnittsformen, in Betracht.

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PATENTANWALT DIPL.-PHYi HEINRICH^SEIDS Wiesbaden 1 · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · Telefon (o 6121) 56 20 22 Postsdieck Frankfurt/Main άβιο 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 571 · Nass. Sparkasse 120 040

Wiesbaden, den 22. Oktober 1984 K 229 VNR: 1o7565 S/ha

Ludwig Raschi
Adelheidstr. 4

D-6228 Eltville

Manschettendichtung

Bezugszeichenliste

11	Manschettendichtung
12	Grundkörper
13	Dichtlippe
14	Rückenlippe
15	Rückensteg
16	Nut
17	Ringfederelement
18	Ringfederelement
19	Ringachse
20	Dichtungsstelle
21	Nutbreite
22	Außendurchmesser
23	Pfeile
24	Eindrücktiefe
25	Dichtkante
26	Stange
37	Pfeil
28	Pfeil
29	Elastomer-Strang
30	Verklebungsstelle
32	Elastomer
33	Abstand der Anlagestelle
34	Haltenasen

Leerseiie -

Claims

343R772 :_-. PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS 6200 Wiesbaden 1 · Bierstadter Höhe i.5 · Postfach 5105 · Telefon (o 612a) 56 20 22 Postscheck Frankfurt/Main 1.810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 571 · Nass. Sparkasse 120 040 995 Wiesbaden, den 22· Oktober 1984 K 229 VNR: 107565 S/ha Ludwiq .Raschi AaelneicLsxr—-4 D-6228 Eltville Manschettendichtung Patentansprüche

1). Manschettendichtung in Art einer Nutringdichtung oder '■ .-Lippendichtung, deren Grundkörper eine Dichtlippe

.·;· - u'nd eine RQ.cK.enl ippe trägt, zwischen welchen eine ..,Nut gebildet ist, wobei in der Nut angeordnete, auf die Dichtlippe greifende Andrückfedern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

die Andrückfedern als eine Gruppe von mit Anlage an beiden Lippen ( 13,14 ) in die Nut ( 16 ) eingesetzten Ringfederelementen (17, 18 ) ausgebildet sind, deren Ringachse ( 19 ) in "Umfangsrichtung der Nut ( 16 ) liegt, wobei die si-ch zwischen den beiden Lippen (13,14) erstreckende Außendimension (Außendurchmesser 22 ) jedes Ringfederelements (13,14) um ein gewünschtes Federwegmaß ( 23 ) und eine gewünschte Eindrücktiefe (24 ) in die Lippen (13,14) größer als die bei in die Dichtungsstelle eingesetzter Dichtung vorhandene Nutbreite ( 21 ) ist.

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · Bierstadter Höhe IS · PostfacK 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 · ®" (0 6121) 56 20

2) Manschettendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ringfederelemente (17,18) zu einer sich ringsum durch die Nut ( 16 ) erstreckenden Einheit ver- ! bunden sind.

; 5 .3) Manschettendichtung nach Ansr^puch 2, dadurch gekennzeich r ' net, daß die Ringfederelemente (17,18) eine sich ringsum durch die Nut erstreckende Schraubenfeder bilden.

4) Manschettendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfederelemente

!10 (17,18)aus Edelstahl bestehen.

5) Manschettendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, I dadurch gekennzeichnet, daß der von den Ringfeder-

elementen ( 17,10} innerhalb der Nut ( 16 ) belassene Zwischenraum mit Elastomer, beispielsweise Silikongummi, 115 ausgefüllt ist.

6) Manschettendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper ( 12 ) aus

' Kunststoff gebildet, beispielsweise ein Automatendreh-I teil aus PTFE, ist und der gegenseitige Abstand der 20 Anlagestellen der Ringfederelemente (17,18) an der

Dichtlippe ( 1.3 ) ausreichend klein bemessen ist, um j wellenförmige Verformung an der Dichtlippe ( 18 ) ί zu verhindern.

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