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Manschettendichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine zwischen gegeneinander
bewegte Flächen einzuschaltende Manschettendichtung zur Abdichtung gegen ein unter
Druck stehendes Medium, wobei die aus einem weichelastischen Stoff, vorzugsweise
Leder, bestehende Manschette mit einer harten ringförmigen Einlage zusammenwirkt.
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Es ist bekannt, das solche Manschetten einem schnellen Verschleiß
unterliegen, zumal wenn gegen einen hohen Arbeitsdruck zu dichten ist. Das ist im
wesentlichen darauf zurückzuführen, daß der Druck auf den dichtenden Schenkel der
Manschette axial gegen dessen freien Rand gerichtet ist. Die harte ringförmige Einlage
kann höchstens das durch den axialen Druck hervorgerufene Bestreben des dichtenden
Manschettenschenkels, auszuweichen, begrenzen, nicht aber verhindern, daß der Schenkel
im wesentlichen nur in der Nähe seines freien Randes gegen die abzudichtende Fläche
gepreßt wird. Die Dichtungswirkung wird hierbei ungleichmäßig und vermindert, während
anderseits der Verschleiß infolge stellenweiser Überbeanspruchung beschleunigt wird
und sogar ain Grunde des Manschettenschenkels sehr schnell Risse entstehen können.
Auch die bekannte Anordnung; daß die harte ringförmige Einlage in der Manschette,
z. B. durch eine gewellte Flachfeder, unter axialen Druck gesetzt wird, kann und
soll diese Nachteile nicht verhindern. Der Druck dieser Feder und vor allem der
Arbeitsdruck wirkt hierbei in ungeänderterWeise - auf den dichtenden Manschettenschenkel
ein. Wenn fernerhin, wie es auch
schon vorgeschlagen wurde, die
harte Einlage sich mit einer Keilfläche gegen den abgeschrägten Rand des dichtenden
Manschettenschenkels legt, so hat auch dies nur zur Folge, daß der Randteil dieses
Schenkels bevorzugt gegen die zu dichtende Fläche gedrückt wird, während im übrigen
dieselben nachteiligen Verhältnisse wie biher bestehen bleiben.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, den dichtenden Flansch der Manschette
auf seiner ganzen Ausdehnung gleichmäßig an die zu dichtende Fläche heranzudrücken
und diesen gleichmäßigen Druck auch bei fortschreitendem Verschleiß dieses Manschettenschenkels
aufrechtzuerhalten, um so die bisherige schnelle Zerstörung der Manschette zu vermeiden
und damit die Gebrauchsdauer ganz erheblich zu verlängern, zudem aber auch die Dichtung
wirksamer zu machen. Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß die nicht völlig bis
zum Boden der Manschette sich erstreckende Einlage z. B. aus hartem Leder oder Kunststoff
durch Schlitzung im Durchmesser veränderlich ist und an ihrer dem dichtenden Manschettenschenkel
- abgewendeten Seite eine kegelige Fläche hat, die sich an ein entsprechendes kegeliges
Widerlager anlegt,-so daß die unter Vorspannung stehende Einlage unter dem Arbeitsdruck
durch Keilwirkung der kegeligen Fläche mit ihrer ganzen an dem dichtenden Manschettenschenkel
anliegenden zylindrischen Fläche in radialer Richtung gegen diesen geschoben wird.
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Das sei an Hand der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen erläutert.
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In Abb. r ist die Grundform einer erfindungsgemäßen Manschettendichtung
unter der Annahme wiedergegeben, daß es sich tun eine im Querschnitt U-förmige Manschette
a handelt, deren äußerer Schenkel a1 als dichtender Schenkel sich gegen die abzudichtende
Fläche b legt. Die unter innerer Spannung stehende harte ringförmige Einlage c hat
an der dem dichtenden Manschettenschenkel 0 abgewendeten Seite eine kegelige Fläche
cl, die sich an eine entsprechende kegelige Fläche des nicht dichtenden inneren
Manschettenschenkels anlegt. Die ringförmige Einlage ist geschlitzt, und zwar gemäß
Abb.3b so, daß an der Schlitzstelle nur ein enger Spalt entsteht. Die Einlage steht
unter dem Druck einer gewellten flachen Ringfeder d (s. auch Abb. q.), wobei zur
gleichmäßigen Übertragung des Federdruckes auf die Einlage und zur Schonung der
letzteren vorteilhaft ein ebener Ring e zwischengeschaltet sein kann. Im übrigen
ist die Manschette a in bekannter Weise in axialer Richtung unverschiebbar eingesetzt,
wie es durch die gestrichelten Linien x angedeutet ist, wobei die Ringfeder
d
unter Spannung eingeklemmt ist. Der auf -die Einlage c durch die Spannung
der Ringfeder d ausgeübte axiale Druck setzt sich zwischen der kegeligen Fläche
cl der Einlage c und den durch die kegelige Fläche an dem inneren Manschettenschenkel
gebildeten keggeligen Widerlager zum Teil in einen radialen nach außen gerichteten
Schub um, der zur Folge hat, daß die Einlage mit ihrer ganzen an dem dichtenden
Manschettenschenkel a1 anliegenden zylindrischen Fläche an diesen Schenkel und dieser
auf seiner ganzen Ausdehnung gegen die abzudichtende Fläche b gepreßt wird. Dieser
Druck, dem die ringförm.ige Einlage infolge ihrer Schlitzung nachgeben kann, bleibt
ständig, also auch ohne Arbeitsdruck aufrechterhalten. Besonders wichtig aber ist
es, daß auch unter dem Arbeitsdruck in derselben "'eise der dichtende Manschettenschenkel
a' auf seiner ganzen Ausdehnung gleichmäßig in radialer Richtung gegen die Fläche
b gepreßt wird. Der Verschleiß, der sich im Betrieb an der äußeren Umfläche des
Manschettenschenkels u1 einstellt, geht vollständig gleichmäßig vonstatten, so daß
die Manschette, ohne zerstört zu werden, rauf viel längere Zeit als bisher aufgebracht
werden kann. Bei fortschreitendem Verschleiß des dichtenden Manschettenschenkels
vergrößert sich der an der Schlitzstelle befindliche Spalt der Einlage c (Abb. 3b).
Erst bei fast vollständigem Verschleiß ist eine Auswechslung der gleichmäßig abgenutzten
Manschette erforderlich.
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In Abb. 2 ist der praktisch häufigere Fall angenommen, daß nicht der
äußere Schenkel a1, sondern der innere Schenkel d= der Manschette der dichtende
Schenkel ist, der sich also an die hier innenliegende Dichtungsfläche f anlegt.
In diesem Fall befindet sich die hier mit c= bezeichnete kegelige Fläche an der
äußeren Seite der Einlage c und (las entsprechende kegelige Widerlager an dem äußeren
Manschettenschenkel a1. Anordnung und Wirkung ist im übrigen dieselbe wie bei der
Ausführungsform nach Abb. z mit dem Unterschied, daß, wie es Abb. 3 a zeigt, an
der Schlitzstelle eine breitere Lücke vorhanden ist, die sich bei fortschreitendem
Verschleif,, mehr und mehr schließt. , In Abb.5 ist angedeutet, daß die 1laiischette
a und die harte ringförmige Einlage c mit der gewellten Ringfeder d in eine Kapsel
g eingeschlossen sein können. Zweckmäßig ist zwischen der Manschette a und der Kapsel
ein Futterring h vorgesehen. Die Kapsel i:ebst Inhalt wird dann irgendwie in eine
Aussparung des feststehenden oder des bewegten Teiles des abzudichtenden Gegenstandes
eingebracht.
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In Abb. 6 ist als praktisches Ausführungsbeispiel angenommen, (laß
eine Kolbenstange
oder ein Taucherkolben p durch eine stopfbüchsenähnliche
Einrichtung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Manschettendichtung abgedichtet werden
soll. Die Dichtung gelingt selbst bei hohen Drücken für gewöhnlich mit den dargestellten
zwei Manschetten, unter Umständen sogar mit einer einzigen Manschette. Entsprechend
den praktisch meist vorkommenden Fällen sind die im- Querschnitt U-förmigen Manschetten
mit ihrer Öffnung nach unten gerichtet dargestellt. Das Anspannen der beiden Ringfedern
d, d erfolgt mit Hilfe der bekannten Brille i. Durch Einschaltung von Futterringen
k und über bzw. unter den Federringen d vorgesehenen Ringe ei, e2 ist das ordnungsmäßige
Zusammenwirken gesichert.
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Abb. 7 zeigt, daß sich die Erfindung auch bei sogenannten Hutmanschetten
L anwenden läßt, die nur einen Schenkel aufweisen. Hierbei ist als Widerlager für
die kegelige Fläche der ringförmigen Einlage c natürlich nicht ein Schenkel der
Manschette, sondern eine entsprechende kegelige Fläche an dem Körper, in dem die
Dichtung angebracht ist, vorgesehen.
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Abb. 8 veranschaulicht, daß sich die erfindungsgemäße Dichtung auch
bei sogenannten Napfmanschetten m anwenden läßi. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Kolben angenommen, der mit zwei Napfmanschetten ausgerüstet ist. Auch hier
ist das Widerlager für die kegelige Fläche der Einlagec an dem zu dichtenden Körper,
hier dem Kolben, vorgesehen.
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Abb. g .schließlich zeigt eine Dichtung für eine umlaufende Welle
mittels einer Hutmanschettet. Hier istrdie ringförmige harte Einlage c an ihrer
ganzen äußeren Umfläche kegelig. Sie ist zusammen mit der gewellten Ringfeder d
nebst Zwischenring sowie einem an der Innenfläche kegeligen harten Ring r, der als
Widerlager dient, in eine Kapsel .s eingeschlossen. Auf diese Weise kann beispielsweise
eine umlaufende Welle, die durch eine Wand eines mit Flüssigkeit gefüllten Raumes
hindurchgeführt ist, abgedichtet werden.
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Erwähnt sei noch, daß die harte ringförmige Einlage auch geteilt sein
kann. Dasselbe gilt übrigens auch für die gewellte Ringfeder. In Abb. q.a isf eine
derartige geteilte gewellte Ringfeder in Oberansicht und Seitenansicht wiedergegeben.
Daraus ist ersichtlich, daß nicht nur die gewellte Ringfederd, sondern auch der
zur Druckverteilung dienende ebene Ringe geteilt ist, und zwar so, daß die Teilfugen
gegeneinander versetzt sind: Um den Zusammenhalt zu sichern, sind an dem geteilten
federnden Ring Zungen z vorgesehen, die in entsprechende Kerbe des Ringes e eingreifen.,
Als Stoff für die harte ringförmige Einlage wird, wie schon erwähnt, hartes Leder
oder auch ein Kunststoff, und zwar etwa Kunstleder, das formbar ist, verwendet.
Die Anwendung von Metall ist aber nicht ausgeschlossen. Auch der federnde Ring,
der vorzugsweise aus Stahlblech besteht, kann gegebenenfalls aus einem hartelastischen
Kunststoff gebildet werden. Die Manschette selbst besteht in der üblichsten Weise
aus Leder, kann aber auch aus Gummi oder aus einem sonstigen weich elastischen Stoff
bestehen.