DE3910113C2 - Sperrvorrichtung zum Verhindern einer Axialbewegung zwischen konzentrischen Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung zum Verhindern einer Axialbewegung zwischen konzentrischen Teilen, mit einer ersten ringförmigen Nute in dem inneren konzentrischen Teil an der Grenzfläche zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil und mit einer zweiten ringförmigen Nute an dem äußeren konzen­ trischen Teil an der Grenzfläche zwischen äußerem und innerem Teil, wobei die Nuten im Sperrzustand einander gegenüber und derart angeordnet sind, daß sie eine ringförmige Ausnehmung für ein in beide Nuten einfassendes, etwa ringförmiges Sicherungs­ element bilden und wobei wenigstens eine der Nuten einen Quer­ schnitt hat, der eine weitgehend vollständige Aufnahme des Si­ cherungselementes ermöglicht.

Maschinenteile verwenden konzentrische Gewinde für verschiedene Zwecke. Gewöhnlich ist es erwünscht, die gegenseitige Stellung solcher Maschinenteile beizubehalten. Die Verschraubung kann sich jedoch infolge von Vibrationen oder durch Drehmomente än­ dern, die von anderen Maschinenteilen ausgeübt werden. Es sind deshalb Sperrvorrichtungen notwendig, um eine von solchen Vibra­ tionen verursachte Bewegung mechanisch zu verhindern. Derartige Sperrvorrichtungen sollten wirtschaftlich und leicht herzustel­ len und leicht zu demontieren sein.

Um konzentrische Teile zu sichern und ihre gegenseitige Bewegung zu verhindern, ist Sicherungsdraht weithin in Gebrauch. Konzen­ trische Teile müssen jedoch von Zeit zu Zeit auseinandergenommen werden können, wobei die Möglichkeit bestehen muß, den Siche­ rungsdraht abzuklemmen und wieder in Stellung zu bringen. Ein Sicherungsdraht kann sich im Gebrauch auch verbiegen und verdre­ hen, was zu Schwierigkeiten beim Auseinanderbau führt.

Eine Sperrvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem DE-GM 70 46 802 bekannt. Bei dieser Sperrvorrichtung, die eine Axialbewegung zwischen einem Flanschring und einer Wasserpumpen­ welle verhindern soll, besteht das etwa ringförmige Sicherungs­ element in einer ersten Ausführungsform aus einem Sprengring, der für die Montage des Flanschringes auf der Welle in eine in der Bohrung des Flanschringes angeordnete Nut eingesetzt und da­ rin im aufgeweiteten Zustand gehalten wird, bis der Flanschring mit der Nut auf die Welle aufgeschoben wird und dort in eine Po­ sition gelangt, in der sich eine zweite Nut in der Welle befin­ det. In dieser Position greift der unter Federspannung stehende Sprengring dann in die auf der Welle angeordnete Ringnut ein, wodurch der aufgeschobene Flanschring gegen Axialverschiebung auf der Welle gesichert ist.

Diese bekannte Sperrvorrichtung hat den Nachteil, daß die Ver­ bindung zwischen Welle und Flanschring nach einmal erfolgter Montage nie wieder gelöst werden kann, da es hierzu erforderlich wäre, den Sprengring wieder soweit aufzuweiten, daß er wieder vollständig in der Ringnut am Flanschring aufgenommen wird. Da kein Zugang zu den Ringnuten und damit zu dem Sprengring be­ steht, müssen die beiden so einmal miteinander verbundenen Bau­ teile später immer gemeinsam ausgetauscht werden.

Den gleichen Nachteil weist die zweite, in dem genannten Ge­ brauchsmuster beschriebene Ausführungsform einer Sperrvorrich­ tung auf, bei der das Sperrelement aus einem in die beiden Ring­ nuten an dem Flanschring bzw. der Welle eingespritzten Kunst­ stoff besteht, der nach Aushärtung beide Teile formschlüssig ge­ gen axiales Verschieben sichert. Auch diese Sperrvorrichtung ist nach einmal erfolgter Montage und Aushärten des Kunststoffes nicht wieder lösbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sperrvorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß damit einerseits Axialbe­ wegungen zwischen konzentrischen Teilen zuverlässig verhindert werden, die Sperrvorrichtung andererseits jedoch bei Bedarf leicht wieder gelöst werden kann, um die gegenseitige, axiale Stellung der beiden konzentrischen Teile zu verändern bzw. die aus den beiden konzentrischen Teilen bestehende Baueinheit wie­ der auseinandernehmen zu können.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das Si­ cherungselement ein geschlossener Ring aus elastisch verformba­ rem Material ist.

Die Verwendung eines geschlossenen Ringes aus elastisch verform­ barem Material, beispielsweise eines Gummiringes oder eines O-Rings, hat den Vorteil, daß dieser in der Lage ist, sich bei auf ihn ausgeübten Axialkräften durch Verschieben der beiden konzentrisch zueinander angeordneten Teile zueinander in die eine der Nuten mit größerem Querschnitt wieder vollständig ein­ zulegen und so eine Demontage der beiden Teile zu ermöglichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Gestalt der Ausnehmung, in welcher der verformbare Ring sitzt, kann nach den Herstellungsgegebenheiten variieren. Je nach Ausführungsform und Anwendungszweck können sich im Quer­ schnitt kugelförmige, rechteckige oder tropfenförmige ringför­ mige Ausnehmungen empfehlen.

In jedem Falle wirkt der verformbare Ring als mechanische Bar­ riere und stößt gegen die Seiten der ringförmigen Nuten in den konzentrischen Teilen, wenn eine Kraft ausgeübt wird, welche ein Teil gegenüber dem anderen verschieben würde.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in Ver­ bindung mit einem verformbaren Gewindeabdichtring verwendet. Bei dieser Ausführungsform wirkt ein verformbarer Ring als Abdich­ tung, um die gesamte Vorrichtung gegen das Eindringen von Flüs­ sigkeiten oder Gasen abzudichten, während der andere Ring als Sperr-Ring zum Verhindern einer Bewegung dient.

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß die Sperrvorrich­ tung leicht in der Grenzfläche zwischen den einander zugewandten Flächen konzentrischer Teile angebracht und auch zwischen sol­ chen konzentrischen Flächen angeordnet werden kann, die mit Ge­ winde ineinandergreifen. Außerdem ist eine Kombination mit Dich­ tungen möglich, die zur Flüssigkeits- und Gasabdichtung dienen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevor­ zugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläu­ tert sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt von konzentrischen Teilen, der das Instellungbringen des verformbaren Ringes zeigt,

Fig. 2 eine Untersicht unter die konzentrischen Teile, welche die Stellung des verform­ baren Ringes gegenüber der Grenzfläche zwischen den konzentrischen Teilen dar­ stellt,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfin­ dung, in der die ringförmigen, in Fig. 1 dargestellten Formnuten wechselseitig vertauscht sind,

Fig. 4 einen Querschnitt der konzentrischen Teile, der eine andere Ausführungsform mit einer Nute für eine tropfenförmige Ausnehmung zeigt,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform, bei der die in Fig. 4 dargestellten Nutenformen vertauscht sind, und

Fig. 6 einen Querschnitt, welcher zeigt, wie die Erfindung mit einem ein Gewinde abdichtenden, verformbaren Ring benutzt wird, welcher die Sperrvorrichtung vor dem Eindringen von Flüssigkeiten oder Gasen schützt.

Fig. 1 zeigt zwei typische konzentrische Teile 4 und 6. Die innere Oberfläche des konzentrischen Teiles 6 liegt der äuße­ ren Oberfläche des konzentrischen Teiles 4 längs der Grenz­ fläche 14 gegenüber. Auf der inneren Oberfläche des konzentri­ schen Teiles 6 befindet sich eine ringförmige, hinterschnit­ tene Nute 10, die in ihrer Größe einem verformbaren Ring 2 angepaßt ist. Die Weite der Nute 10 sollte etwas größer sein als die Weite des verformbaren Ringes 2, so daß der Ring 2 Raum hat, in den er sich verformen kann, um den Zusammenbau der konzentrischen Teile zu ermöglichen. Der verformbare Ring 2 hat typischerweise einen kreisförmigen Querschnitt und wird gewöhnlich als O-Ring bezeichnet. Je nach der Form der ring­ förmigen Nuten können jedoch verschiedene Formen von verform­ baren Ringen verwendet werden.

In der äußeren Umfangsfläche des konzentrischen Teiles 4 be­ findet sich eine ringförmige Nute 8 von gekrümmtem oder aus­ gerundetem Querschnitt. Die ausgerundete Nute 8 hat einen Krümmungsradius, der gleich oder geringfügig größer ist als der Radius der gekrümmten Außenfläche des verformbaren Rin­ ges 2. Die Breite der gekrümmten Nute 8 in Axialrichtung der Grenzfläche 14 sollte jedoch nicht größer sein als die Breite der unterschnittenen Nute 10 im konzentrischen Teil 6, um optimale Verriegelungseigenschaften zu erzielen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Nuten 8 und 10 einander gegenüber derart angeordnet, daß sie eine ringförmige Aus­ nehmung 12 bilden, in welcher der verformbare Ring 2 sitzt. Je nach der Wahl der jeweiligen Tiefe für die Nuten 8 und 10 befindet sich ein größerer oder kleinerer Teil des ver­ formbaren Ringes 2 in jedem der konzentrischen Teile. Der verformbare Ring 2 sollte jedoch den gesamten Raum zwischen den zwei ringförmigen Nuten quer durch die Grenzfläche über­ spannen.

Wenn keine Kraft auf die konzentrischen Teile einwirkt, die ihre Axialbewegung gegeneinander hervorruft, sitzt der ver­ formbare Ring 2 in der Ausnehmung 12, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn jedoch eine äußere Kraft die beiden konzentrischen Teile 4 und 6 veranlaßt, sich in entgegen­ gesetzten Richtungen zu bewegen, stoßen die Seitenwände der ringförmigen Nuten 8 und 10 gegen den verformbaren Ring 2, der dann als mechanische Sperre wirkt und eine weitere Verschiebung der konzentrischen Teile 4 und 6 re­ lativ zueinander verhindert.

Fig. 2 ist eine Untersicht auf die konzentrischen Teile 4 und 6, die erkennen läßt, wie der verformbare Ring 2 den Zwischenraum oder die Grenzfläche 14 zwischen den kon­ zentrischen Teilen 4 und 6 überspannt. Während bei der Darstellung in Fig. 2 der verformbare Ring 2 auf jeder Seite der Grenzfläche 14 annähernd die gleiche Dicke hat, bestimmt in der Praxis die jeweilige Tiefe der ringförmi­ gen Nuten, wie viel des verformbaren Ringes 2 sich auf jeder Seite der Grenzfläche 14 befindet. Da der verform­ bare Ring gleichzeitig in ringförmigen Nuten in beiden konzentrischen Teilen 4 und 6 sitzt und hierbei die Grenz­ fläche 14 überspannt, kann der verformbare Ring 2 auf mechanische Weise eine Bewegung der konzentrischen Teile 4 und 6 verhindern, wenn eine Kraft einwirkt, welche eine Axialbewegung der konzentrischen Teile gegeneinander her­ vorrufen würde.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Formen der ringförmigen Nuten in den konzentri­ schen Teilen 4 und 6 gegenüber denen in Fig. 1 zwischen den konzentrischen Teilen vertauscht sind. Bei dieser anderen Ausführungsform ist die ausgerundete Nute 8 des konzentri­ schen Teiles 4 der Fig. 1 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 durch die unterschnittene, rechteckige Nute 16 er­ setzt. Die unterschnittene, rechteckige Nute 10 des kon­ zentrischen Teiles 6 der Fig. 1 ist in Fig. 3 durch die ausgerundete Nute 18 ersetzt. Auf diese Weise sind nur die Querschnittsformen der Nuten zwischen den konzentrischen Teilen miteinander vertauscht worden, während die Gesamt­ form der ringförmigen Ausnehmung 12 die gleiche geblieben ist. Der verformbare Ring 2 wirkt als mechanische Sperre gegen eine Axialbewegung der konzentrischen Teile 4 und 6 in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Je nach dem Anwendungsgebiet kann jedoch die Gesamtvor­ richtung leichter herzustellen sein, wenn die in Fig. 3 dargestellte andere Ausführungsform verwendet wird.

Fig. 4 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der die von den in den konzentrischen Teilen 4 und 6 gebildete, ringförmige Ausnehmung 12 im wesentlichen die Form eines Tränentropfens hat, die von einer ausgerundeten und einer im wesentlichen konischen oder dreieckigen Nute gebildet wird. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, hat die Nute 20 in dem konzentrischen Teil 4 eine Breite, die mit ihrer Tiefe abnimmt. Der Winkel zwischen den Enden der Nute 20 ist an die Größe des verformbaren Ringes derart angepaßt, daß der verformbare Ring in der Ausnehmung 12 ruht, wenn keine Kraft wirksam ist, um die konzentrischen Teile 4 und 6 in Axialrichtung gegeneinander zu verschieben. Die Nute 22 im Teil 6 ist ausgerundet. Irgendeine der Nuten kann in ihrer Größe so ausgebildet sein, daß sie den Zusammenbau der konzentrischen Teile ermöglicht.

Wenn eine Kraft auf das konzentrische Teil 4 oder 6 aus­ geübt wird, welche eine Axialbewegung der konzentrischen Teile hervorrufen würde, stoßen die Seitenwände der ring­ förmigen Nuten 20 und 22 gegen den verformbaren Ring 2, der dann als mechanische Sperre wirkt, um eine weitere Verschiebung der konzentrischen Teile 4 und 6 gegenein­ ander zu verhindern.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Aus­ bildung der ringförmigen Nuten in ihrer Form in den kon­ zentrischen Teilen 4 und 6 miteinander vertauscht sind. Die konische Nute 24 befindet sich jetzt im Teil 6 und die ausgerundete Nute 26 im Teil 4. Diese Ausführungsform funktioniert ebenso wie die in Fig. 4 dargestellte Aus­ führungsform.

Fig. 6 zeigt, wie die Erfindung bei konzentrischen, mit­ einander verschraubten Teilen mit oder ohne einen verform­ baren Dichtungsring verwendet werden kann.

Fig. 6 ist ein Querschnitt, der das Gewinde 30 zwischen konzentrischen Teilen 4 und 6 und einen verformbaren Dich­ tungsring 32 am Ende des Schraubgewindes 30 zeigt. Vibra­ tionen der konzentrischen Teile 4 und 6 können diese ver­ anlassen, sich gegeneinander zu verdrehen und sich hierbei infolge der Schraubbewegung gegeneinander axial zu ver­ stellen. In einem anderen Fall würde ein auf das eine oder andere Teil ausgeübtes Drehmoment die Gewindegänge ver­ anlassen, die Teile axial gegeneinander zu verschieben. Wie dies bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungs­ formen gezeigt wurde, wird eine solche Relativverschiebung der konzentrischen Teile gegeneinander verhindert, da die Seiten der ringförmigen Nuten 26 und 24 gegen den verform­ baren Ring 2 stoßen, der hierdurch als mechanische Sperre gegen eine weitere Bewegung der konzentrischen Teile wirkt.

Der verformbare Ring 32 schafft eine Abdichtung zwischen den konzentrischen Teilen 4 und 6 und ist nicht Teil des Sperrmechanismus nach der Erfindung.

Obgleich in den Zeichnungen der verformbare Ring 2 im unte­ ren Teil der konzentrischen Teile 4 und 6 dargestellt ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Sperre nach der Erfindung kann in jede andere senkrecht zur Längsachse der konzentrischen Teile 4 und 6 verlaufende Querschnitts­ ebene verlegt werden.

Es sind ferner verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Erfindung möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlas­ sen. Solche Abwandlungen können beispielsweise weitere Kom­ binationen von Nutformen in den inneren und äußeren konzen­ trischen Teilen sein, wie beispielsweise die Kombination einer rechteckigen Nute mit einer konischen Nute. Alle diese Änderungen und Abwandlungen werden von der Lehre der Erfindung umschlossen.

Claims (8)

1. Sperrvorrichtung zum Verhindern einer Axialbewegung zwischen konzentrischen Teilen, mit einer ersten ringförmigen Nute (8; 16; 20; 26) in dem inneren konzentrischen Teil (4) an der Grenzfläche (14) zwischen dem inneren Teil (4) und dem äuße­ ren Teil (6) und mit einer zweiten ringförmigen Nute (10; 18; 22; 24) an dem äußeren konzentrischen Teil (6) an der Grenz­ fläche (14) zwischen äußerem und innerem Teil (6 und 4) wobei die Nuten im Sperrzustand einander gegenüber und derart ange­ ordnet sind, daß sie eine ringförmige Ausnehmung für ein in beide Nuten einfassendes, etwa ringförmiges Sicherungselement (2) bilden und wobei wenigstens eine der Nuten einen Quer­ schnitt hat, der eine weitgehend vollständige Aufnahme des Sicherungselementes (2) ermöglicht, dadurch ge­ gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (2) ein geschlossener Ring aus elastisch verformbarem Material ist.

2. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ringförmige Nute (16; 10) im inneren und/oder im äußeren konzentrischen Teil (4; 6) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat.

3. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine ringförmige Nute (8, 16; 20; 26) im inneren und/oder im äußeren konzentrischen Teil (4 bzw. 6) längs der Grenzfläche (14) eine Breite hat, die nicht wesentlich größer als die Breite der anderen ring­ förmigen Nute (10; 18; 22; 24) im äußeren und/oder inneren konzentrischen Teil längs der Grenzfläche (14) ist.

4. Sperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die ringför­ mige Nute (8; 26; 18; 22) im äußeren oder im inneren konzen­ trischen Teil (6; 4) einen gekrümmten Querschnitt hat oder ausgerundet ist.

5. Sperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die ringför­ mige Nute (24; 20) im äußeren oder im inneren konzentrischen Teil (6; 4) eine Breite hat, die mit der Entfernung von der Grenzfläche (14) zwischen den konzentrischen Teilen (4, 6) im wesentlichen linear abnimmt.

6. Sperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die konzen­ trischen Teile längs eines Teiles ihrer Grenzfläche (14) mit Gewinde (30) versehen sind.

7. Sperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ring (2) aus verformbarem Material ein O-Ring ist.

8. Sperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die von den ringförmigen Nuten (26, 24; 22, 20) gebildete Ausnehmung im Querschnitt im wesentlichen tropfenförmig ausgebildet ist.