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Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung und insbesondere auf eine Abdichtung,
welche zum Erzeugen eines abdichtenden Eingriffs zwischen zwei Elementen verwendet
wird, die relativ zueinander bewegbar sind.
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Ein besonderer Einsatz der Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung, die zum Herstellen
einer Abdichtung zwischen zwei relativ zueinander diehbaren Elementen verwendet werden
kann, wahrend ein anderer besonderer Einsatz der Erfindung sich auf eine Abdichtung bezieht,
die zum Herstellen einer Abdichtung zwischen zwei Elementen verwendet werden kann, die
relativ zueinander axial bewegbar sind, wie z. B. eine sich axial hin- und herbewegende Welle.
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Erfindungsgemäß wird eine Abdichtung zum Gebrauch zwischen zwei Elementen
geschaffen, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei ein Element einen im wesentlichen
kreisförmigen Querschnitt hat und die Abdichtung ein Dichtungselement mit einem dem
einen Element entsprechenden Querschnitt aufweist, welches Dichtungselement eine erste,
innere radiale oder ringförmige Oberfläche, welche eng an dem einen Element anliegt, und
eine spiralförmige Gestalt hat, bei welcher gegenüberliegende axiale Stirnflächen der Spirale
eine komplementäre Gestalt haben und eng anliegend ausgebildet sind, die Abdichtung aus
einem elastischen, verschleißfesten Material mit einem niedrigen Gleitreibungskoeffizienten
und einem hohen Schubmodul gebildet ist und außerdem eine elastomere Buchse aufweist,
die sich über eine zweite, äußere, radiale oder ringförmige Oberfläche des
Dichtungselements erstreckt und auf das Dichtungselement in Richtung auf das eine Element eine
radiale Kraft sowie auf das Dichtungselement eine axiale Druckkraft ausübt, wobei die
Abdichtung gekennzeichnet ist durch eine Muffe, die einstückig mit einem Ende des
Dichtungselements und aus demselben Material wie das Dichtungselement ausgebildet und
auf dem einen Element angeordnet ist, wobei die Muffe durch das andere Element
abgestützt ist und die elastomere Buchse sich über einen dem Dichtungselement
benachbarten Abschnitt der Muffe zum Ausüben einer axialen Druckkraft zwischen der
Muffe und einer benachbarten Windung des Dichtungselements erstreckt.
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Es wird Bezug genommen auf das Patent WO-A-89 06 762, welches eine Abdichtung mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart und ein Paar relativ zueinander
verscliiebbare Elemente mit einer spiralförmigen, verschleißfesten Abdichtung mit niedrigem
Gleitreibungskoeffizienten mit einer getrennten Muffe zeigt, die am dem inneren Ende eines
getrennten Dichtungsgehäuses gegenüberliegenden Ende der Abdichtung angeordnet ist.
Die Abdichtung und die Muffe sind mit Hilfe eines flexiblen, elastischen, rohrförmigen
Elements in ihrer Stellung relativ zum Dichtungsgehäuse gehalten, welches rohrförmige
Element die Abdichtung radial umgibt und sich axial zu jeder Seite unter Ausübung einer
radialen Kraft auf die Abdichtung erstreckt. Das rohrförmige Element wird zum Erzeugen
einer Vorspannungskraft auf die Abdichtung zum Verhindern einer axialen Ausdehnung der
Abdichtung in axialer Richtung gestreckt.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist eine weitere Muffe am anderen Ende
des Dichtungselements angeordnet und einstückig mit dem anderen Ende des
Dichtungselements verbunden.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal hat das Dichtungselement die Gestalt einer
einzigen Spirale, deren Länge eine Umdrehung übersteigt.
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Gemäß einem alternativen, bevorzugten Merkmal hat das Dichtungselement die Gestalt
einer doppehen Spirale, wobei die Spiralen 1800 zueinander versetzt sind und eine Länge
haben, die eine halbe Umdrehung übersteigt.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist eine Muffe umfangsseitig
unterbrochen und in der Lage, eine elastische radiale Bewegung auszuführen. Vorzugsweise
weist die weitere Muffe die eine Muffe auf.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die radiale Seite des
anliegenden Abschnitts jeder Muffe mit einem Ringvorsprung ausgebildet.
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Die Erfindung wird detaillierter verständlich im Licht der nachfolgenden Beschreibung einer
spezifischen Ausführungsform. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische, geschnittene Ansicht einer Abdichtung gemäß der
Ausführungsform, welche Abdichtung sich in der Stellung zwischen einem
Paar der Elemente befindet;
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Fig. 2 eine schematische, teilweise weggeschnittene, perspektivische Ansicht der
Abdichtung gemäß der Ausfiihrangsform;
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Fig. 3 und 4 zwei weitere alteruative Ausführungsformen;
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Fig. 5 eine schematische, geschnittene Ansicht einer vierten Ausführungsform;
und
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Fig. 6 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer fünften
Ausführungsform.
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Die Abdichtung gemäß der Ausführungsform ist zum Gebrauch in einem Umfeld bestimmt,
wo es erforderlich ist, eine Abdichtung um eine rotierende Welle 11 zu schaffen, welche von
einem Gehäuse 12 durch ein Lager 13 abgestützt ist. Die Abdichtung 14 hat eine im
allgemeinen zylindrische Gestalt und ist gleitend über der Welle 11 angeordnet sowie von
dem Gehäuse 12 gehalten.
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Die Abdichtung 14 weist ein Paar Endmuffen 15 und 16 aufs die in axialer Richtung durch
ein Dichtungselement 17 voneinander beabstandet sind, wobei die Endmuffen 15 und 16
sowie das Dichtungselement 17 einstückig ausgebildet sind.
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Das Dichtungselement 17 weist eine Spirale auf, wobei ein Ende der Spirale einstückig mit
der einen Endmuffe 15 und das andere Ende der Spirale einstückig mit der anderen
Endmuffe 16 verbunden ist. Die Muffen 15 und 16 sowie das Dichtungselement 17 bestehen
aus einem elastischen, verschleißfesten Material, das einen sehr niedrigen
Gleitreibungskoeffizienten und einen hohen Schubmodul hat. Außerdem haben die gegenüberliegenden
axialen Stirnflächen der Spirale sowie die gegenüberliegenden axialen Stirnflächen der
Spirale und der Muffen eine komplementäre Gestalt und sind eng aneinander anliegend
ausgebildet.
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Die Außenfläche jeder Muffe 15 und 16 ist mit einer ringförmigen Rippe 18 ausgebildet, die
eine spitze Gestalt mit einer leicht geneigten Fläche nahe dem Dichtungselement 17 und
einer stark geneigten oder senkrechten, von dem Dichtungselement wegweisenden Fläche
hat. Die eine Muffe 15, die von dem Lager 13 abgelegen ist, ist ferner umfangsseitig derart
unterbrochen, daß sie zwei radiale Endflächen 20 und 21 aulweist, welche ein gewisses
radiales Zusammenziehen und/oder eine Dehnung der einen Muffe 15 gestatten. Die andere
Muffe 16 weist an ihrem äußeren Ende einen radialen Flansch 22 auf, der zwischen dem
Lager 13 und dem Gehäuse 12 eingeklemmt ist, um die Abdichtung innerhalb des anderen
Elements 12 zurückzuhalten.
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Die Abdichtung weist ferner eine elastomere Buchse 23 auf, die über der Außenfläche des
Dichtungselementes 17 und der Muffen einschließlich der darauf ausgebildeten ringförmigen
Rippen 18 aufgenommen ist. Die spitze Gestaft jeder Rippe 18 dient zum Verhindern einer
axialen Bewegung der Buchse weg von dem Dichtungselement, um sicherzustellen, daß die
Buchse 23 in ihrer Stellung über dem Dichtungselement gehalten ist. Die Abmessungen der
elastomeren Buchse 23 sind derart ausgebildet, daß sie bei ihrer Verwendung über der
Abdichtung eine radiale Druckkraft auf die Muffen und das Dichtungselement ausübt.
Während der Verwendung der Buchse 23 über dem Dichtungselement kann dieses ferner in
axialer Richtung zwischen den an gegenüberliegenden Enden vorgesehenen Vorsprüngen
gedehnt werden, um einen gewissen axialen Druck des Dichtungselements 17 zu erzeugen.
Demgemäß dient die Buchse 23 zum Aufbringen einer axialen Kraft zwischen den Muffen
und dem Dichtungselement, so daß die gegenüberliegenden axialen Stirnflächen des
Dichtungselements und der Muffen sowie jeder Windung der Spirale des Dichtungselements
eng anliegend gehalten sind, und wegen ihrer komplementären Gestaft bildet sich zwischen
ihnen eine dichte Verbindung aus. Ferner dient der radiale Druck, welcher auf das
Dichtungselement 17 durch die Buchse 23 und die elastische Art der Spirale des
Dichtungselements ausgeübt wird, dazu, sicherzustellen, daß das Dichtungselement über der
Welle II eingeklemmt gehalten ist, und dient ferner dazu, den abdichtenden Eingriff mit der
Welle zu verbessern. Ferner dient die Fähigkeit der einen Muffe 15, sich radial
zusammenziehen oder dehnen zu können, dazu, das Aufbringen einer Klemmkraft durch die
Muffe zu gewährleisten, um diese in bezug auf die Welle in einer eng anliegenden
abdichtenden Verbindung zu halten. Falls während des Gebrauchs ein Fluiddruck in dem
Raum zwischen der Außenseite der Abdichtung und dem zweiten Element 12 erzeugt wird,
dient die Wirkung eines solchen Fluiddrucks auf die Buchse 23 ferner zum Erhöhen des
Klemmeingriffs des Dichtungselements und der einen Muffe 15 hin zu einer enger
anliegenden Verbindung mit der Welle und zum Verbessern der Dichtungsfunktion.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche in Fig. 3 gezeigt ist, kann das eine
Muffenelement 15 der vorherigen Ausführungsform weggelassen werden, und die elastische
Buchse kann über der axialen Endfläche der Spirale aufgenommen werden.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 4 gezeigt ist, kann das
Dichtungselement aus einer doppelten Spirale bestehen, wobei jeder Abschnitt der Spirale
sich über mehr als den halben Weg um die Abdichtung erstreckt und sich mit dem anderen
Abschnitt überlappt.
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Die vierte Ausführungsform gemäß Fig. 5 bezieht sich auf eine Abdichtung mit einer der
ersten Ausführungsform vergleichbaren Form, und für identische Komponenten werden in
Fig. 5 entsprechende Bezugszeichen verwendet.
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Die Unterschiede im Fall der vierten Ausführungsform beziehen sich auf das Vorliegen eines
Mantelstücks 24, welches zum Schutz der Abdichtung dient. Das Mantelstück ist
zylindrisch ausgebildet und derart dimensioniert, daß es mit einem gewissen Spiel über der
zusammengesetzten Abdichtung aufgenommen ist. Ein Ende 25 des Mantelstücks ist offen
und liegt an dem Flansch 22 an und ist selbst mit einem sich nach außen erstreckenden
ringförmigen Flansch 26 versehen.
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Das andere Ende 28 ist mit einer Öffnung 29 versehen, die in enger Übereinstimmung mit
den Außenabmessungen der Welle (nicht gezeigt) steht, um sicherzustellen, daß gegenüber
der Welle ein minimales Spiel besteht. Außerdem ist die Länge des Mantelstücks derart
bemessen, daß das äußere Ende der Abdichtung dicht mit der Innenseite des anderen Endes
des Mantelstücks aneinanderstößt, wenn die Abdichtung 14 von dem Mantelstück
aufgenommen wird.
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Ferner entspricht der Innendurchmesser des Mantelstücks im wesentlichen dem
Außenumfang der Abdichtung.
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Die Wirkung derartigen Vorgehens besteht darin, den Eintritt von Partikeln in den Bereich
zwischen der Abdichtung und der Welle zu verhindern. Das ist von Bedeutung, wo die
Abdichtung im Zusammenhang mit partikelförmiges Material enthaltenden Fluiden, wie z.
B. Schlämmen, verwendet wird.
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Um ein Anlegen des Fluiddrucks an der elastischen Abdichtung zu ermöglichen, ist die
Umfangswand des Mantelstücks mit Öffnungen 30 versehen.
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Die Abdichtung der vierten Ausführungsform liefert ein Dichtungsgehäuse oder einen
Einsatz, welcher über einer Welle und innerhalb eines Gehäuses angeordnet werden kann,
wobei die Flansche 22 und 26 der Abdichtung und des Mantelstücks zusammengeklemmt
werden, wenn das Gehäuse nach dem Anordnen der Abdichtung zusammengesetzt wird.
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Umfeld, wo eine Flüssigkeit auf jeder Seite der Abdichtung angeordnet ist, und es
erforderlich ist, ein Lecken von beiden Flüssigkeiten zu verhindern. Die Abdichtung 114 hat
zwei Abschnitte und weist als solche zwei Endmuffen 115 (es ist lediglich eine gezeigt)
sowie eine zentrale Muffe 116 auf, wobei die Endmuffen 115 jeweils durch spiralförmige
Dichtungselemente 117 (lediglich eines gezeigt) von der zentralen Muffe getrennt sind,
welche Dichtungselemente einstückig mit den Muffen ausgebildet sind. Die Abschnitte der
Abdichtung haben jeweils dieselbe Gestalt wie die Abdichtung der ersten Ausführungsform,
wobei die andere Endmuffe 16 der ersten Ausführungsform die Gestalt der zentralen Muffe
116 annimmt, welche einen Flansch 122 abstützt, um eine Klemmwirkung in einem Gehäuse
zu ermöglichen.
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Eine separate Buchse 123 wird über jedem Dichtungselement und der ringförmigen Rippe
11 der benachbarten Muffen aufgenommen.
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Im Fall der fünften Ausführungsform ist die Abdichtung 114 in einem Mantelstück 124
untergebracht, welches eine im allgemeinen zylindrische Gestalt hat. Das Mantelstück hat
ein offenes Ende mit einem Durchmesser, welcher dem Durchmesser des Flansches 122
entspricht, und weist einen äußeren Abschnitt auf, dessen Länge der Breite des Flansches
und einem Teil der Länge des einen Abschnitts der Abdichtung entspricht. Am inneren Ende
des äußeren Abschnitts ist der Innendurchmesser des inneren Abschnitts des Mantelstücks
verringert und kleiner als derjenige des Flansches 122 und größer als einer der Abschnitte
der Abdichtung. Die Länge des inneren Abschnitts ist geringfügig größer als diejenige des
einen Abschnitts der Abdichtungen, wohingegen die Innenabmessung des Mantelstücks
derart bemessen ist, daß die Abdichtungen darin mit einem gewissen Spiel zwischen dem
jeweiligen Ende der Abdichtung und der inneren axialen Stirnseite des Mantelstücks und
zwischen den inneren, radialen Wänden des Mantelstücks und der Abdichtung
aufgenommen werden. Dementsprechend sind die elastischen Buchsen auf jeder Seite des
Flansches 122 dem Fluiddruck ausgesetzt, welcher aufjeder Seite der Abdichtung herrscht.
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Die offene Seite des Mantelstücks wird durch eine Endabdeckung 131 verschlossen, um die
Abdichtung in ihrer Stellung innerhalb des Mantelstücks festzuhalten. Um den Flansch 122
innerhalb des Mantelstücks festzuklemmen, ist ein ringförmiger Abstandshalter 132 im
äußeren Abschnitt des Mantelstücks zwischen der Endabdeckung 131 und dem Mantelstück
122 und eine O-Ring-Dichtung 133 an der anderen Seite des Flansches 122 angeordnet.
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Die Abdichtung der fünften Ausführungsform ist derart bemessen und ausgestaltet, daß sie
in einem Gehäuse zum abdichtenden Aufnehmen einer Welle in dem Gehäuse aufgenommen
werden kann, wo eine Flüssigkeit auf jeder Seite der Abdichtung vorgesehen ist.
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Jede der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann im Zusammenhang mit einer Welle
verwendet werden, die sich im Hinblick auf ein abstützendes Gehäuse drehen und/oder
hin- und herbewegen kann.
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Die Erfindung ist insbesondere nicht auf den zuvor mit Bezug auf die Ausführungsform
beschriebenen Einsatz beschränkt und in einem Umfeld anwendbar, wo das hin und her sich
bewegende und/oder rotierende Element das Äußerste ist.
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Es wird darauf hingewiesen, daß der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf den
einzelnen Umfang der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschränkt ist.