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Staubabdichtung an Gelenken, insbesondere Kugelgelenken Es ist bekannt,
zum Abdichten von gelenkartig gegeneinander beweglichen Maschinenteilen-außer Faltenbälgen
oder sich teilweise überdeckenden und aufeinandergleitenden Blechen nachgiebige
Ringe u. dgl.., vorwiegend aus Gurnrni, zu verwenden. Brei größeren Bewegungen reicht
jedoch deren Verformbarkeit nur infolge Molekularverschnebung nicht mehr aus, um
einerseits Abheben von der Dichtfläche, anderseits Zerquetschen zu verhüten.
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Daher wird erfindungsgemäß als Dichtmittel ein, mit Flüssigkeit gefüllter
nachgiebiger Hohlring verwendet. Dieses Bauelement ist an sich bekannt und wurde
z. B. als Packungsring für Stopfbuchsdichtungen an Kolbenstangen vorgeschlagen mit
dem Ziel einer infolge der hydraulischen Wirkung ringsum gleichmäßig dichten Anlage
an der Kolbenstange bei möglichst geringen Anpreßdrücken und damit geringer Reibung;
außer eventuellen Verkrümmungen der Kolbenstange und Verlagerungen derselben infolge
ungenauer Führung waren hier jedoch keine Querbewegungen und Winkeländerungen auszugleichen.
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Im Gegensatz hierzu muß nach der vorliegenden Erfindung der mit Flüssigkeit
gefüllte Hohlring erhebliche Winkeländerungen der abzudichtenden Gelenkteile gegeneinander
unter Wahrung einer gleichmäßigen Anpressung zulassen; dabei ist ferner im Gegensatz
zur Anwendung als lose eingelegtem- Pakkungsring der Dichtring mit mindestens einem
der gegeneinander abzudichtenden Gelenkteile fest verbunden; mit dem andern kann
er ebenfalls fest verbunden sein oder aber diesen nur infolge Eigenspannung abdichtend
berühren.
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Die neue Dichtung stellt, besonders in ihrer Ausführung mit Metallarmierung,
ein einbaufertiges Maschinenelement dar, das ohne zusätzliche Teile mit den im Maschinenbau
üblichen Paßsitzen eingebaut werden kann.
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In den folgenden Abb. r bis io sind verschiedene ebene und räumliche
Gelenke mit der neuen Dichtung beispielsweise dargestellt.
Abb.
i ebenes Gelenk (Kraftwagenhinterachse) in Mittelstellung, Abb. 2 Schnitt Al-N der
Abb. i, Abb.3 dasselbe Gelenk in ausgelenktem Zustand, Abb. ¢ Schnitt 0-P der Abb..3,
Abb.5 Dichtung für räumlich bewegliches (Iiu,gel-) Gelenk in Mittelstellung, Abb.6
desgleichen in ausgelenktem Zustand, Abb. 7 Dichtung aus mehreren koti7entrischen
Ringkammern, Abb. 8 Abdichtung eines räumlich beweglichen Maschinenteils, Abb. 9
und i o Anwendung der Dichtung bei einer Blattfederaufhängung.
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Die Arbeitsweise der Dichtung sei der Einfachheit halber an einem
nur in einer Ebene schwingenden Gelenk erläutert (s. Abb. i bis 4). In einem Gehäuse
i (Abb. i und 2) ist um die Achse 2 schwingend das Achsrohr 4 gelagert. Zur Abdichtung
dient ein Hohlring 5 mit einem eventuell in sich geschlossenen Hohlraum 6. Die Dichtung
ist außen in einer angeklebten oder anvulkanisierten Fassung 7 gehalten. Innen bei
3 sitzt die Dichtung infolge Eigenspannung fest auf dem Achsrohr 4.. Der flüssigkeitsgefüllte
Hohlraum hat in der gezeichneten Mittelstellung ringsum den gleichen Querschnitt
von der Breite b (Abb. 2).
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Wird das Achsrohr ausgelenkt, z. B. nach oben (Abb. 3 und 4), so wird
aus dem oberen "feil des Dichtringes 5 bei zc (Abb. 4) die Flüssigkeitsfüllung verdrängt,
wodurch auf der entgegengesetzten Seite bei c die Dichtung eine entsprechende Aufweitung
erfährt, so daß auch bei größtem Winkelausschlag an der Stelle 3 noch keine Undichtheit
entsteht. Ein Undichtwerden am Außenumfang ist durch die feste Verbindung des nachgiebigen
Hohlringes 5 mit der Fassung 7 verhindert.
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Die Verformung des Hohlringes erfolgt in diesem Fall. im wesentlichen
in radialer Richtung.
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Beim Entwurf sind die zu erwartenden Betriebsverhältnisse zu beachten.
Wenn eine Hohlraumfüllung konstanten Volumens verwendet wird, muß sich der Schlauch
entsprechend dehnen, oder aber, wenn ein unde:hnbarer Schlauch verwendet werden
soll, das inkompressible Füllmittel darf den Hohlraum nicht ganz. füllen, sondern
:es muß ein restlicher Raum für ein kompressibles Medium vorbehalten bleiben. Brei
großen Ausschlägen hoher Frequenz muß sich der zu verdrängende Teil der Füllmasse
möglichst träglieits-und widerstandslos bewegen lassen; somit ist ein spezifisch
leichtes Füllmittel zu bevorzugen. Ferner ist das zu verdrängende Volumen möglichst
klein zu halten, indem evtl. nur diejenigen Zonen der Dichtung nachgiebig gemacht
werden, bei denen eine Verformung erwünscht ist; die übrigen Zonen der Wandung dagegen
werden in Metall gefaßt oder durch solches ersetzt (Abb.8), so daß fast die ganze
Volumenverlagerung in der gewünschten Richtung erfolgen muß. Dies ist besonders
wichtig bei Dichtungen, die mit Flüssigkeit und überlagertem Gas oder nur mit Gas
gefüllt sind, weil beim einseitigen Eindrücken der Dichtung sich das Gas etwas zusammendrücken
wird, so daß man auf der Gegenseite nicht eine gleich große Vergrößerang des Dichtringquerschnittes
erhält, sondern etwas weniger.
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Die weiteren Abbildungen zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung.
Abb. 5 und 6 zeigen ein Kugelgelenk, bestehend aus Kugelgehäuse 8, Kugelzapfen 9
(in Nabe 12 festsitzend) ; die Abdichtung übernimmt der durch Eigenspannung auf
dem Hals des Kugelzapfens 9 festsitzende Hohlring io mit Flüssigkeitsfüllung i i.
An der Stelle 13 erfolgt mit von der Schrägstellung (Abb.6) unabhängig gleichmäßigem
Druck die Abdichtung nur durch Berührung, so daß bei gelegentlichen größeren Drehbewegungen
des Kugelzapfens 9 um seine Achse das Gehäuse 8 an der Stelle 13 auf dem Dichtring
gleiten kann. Die Verformung des Dichtringes i o entsprechend Abb. 6 erfolgt im.
Gegensatz zu Abb.3 im wesentlichen in axialer Richtung.
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Für größere Winkelausschläge kann die Abdichtung aus mehreren konzentrischen,
zu einer Einheit verbundenen Ringen aufgebaut werden (14, Abb.7). Diese Abbildung
zeigt ferner, wie der nachgiebige Ring 14 mittels zweier Armierungsringe fest mit
beiden Gelenkteilen verbunden ist: durch 15 mit dem Gelenkgehäuse, durch 16 mit
dem Kugelzapfen. Schwenkbewegungen sowie Drehbewegungen des Kugelzapfens um seine
Achse sind im Rahmen der Nachgiebigkeit des Dichtungswerkstoffes in größtem Maße
zulässig, weil durch die feste Verbindung der eigentlichen Dichtung 14 mit den Fassungen
15 und 16 unbedingte Dichtheit gewährleistet ist.
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Abb. S zeigt eine der Abb. i entsprechende Anordnung, jedoch für räumliche
Bewegungen des Teils 17. Die Gummiwandung 1 8 ist hier am Außenumfang unterbrochen,
so dal:t durch Wegfallen der äußeren Gummiwandstärken erheblich an Durchmesser gespart
wird und die Füllflüssigkeit ig den im Gehäuse 2o festsitzenden metallischen Außenring
--i unmittelbar berührt.
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Die ausgeschwenkte Lage von Teilt; ist strichpunktiert eingezeichnet.
Um Faltenbildung an der Stelle 22 zu vermeiden, wird zweckmäßig der Gummiring mit
etwas kleinerem
Querschnitt als gezeichnet angefertigt und erst
durch das unter Druck eingebrachte Füllmittel i9 aufgebläht; an der gedrückten Seite,
bei 22, wird sich dann der Gummi auf seine ursprüngliche Größe zusäm'menziehen,
ohne daß dort eine Falte entsteht.
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Die Befestigung bei 23 kann durch Festklemmen eines am Dichtring 18
festsitzenden Winkelringes mittels Mutter 24 erfolgen. Das Tei117 kann auch als
Lager für eine darin umlaufende Welle ausgebildet sein.
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Die Abb.9 und io zeigen als Beispiel für eine von der kreisförmigen
Ring- und Querschnittsferm abweichende Ausführung die Abdichtung der Lagerung einer
Blattfeder. Die Dichtung sitzt als Gummiwulst 25 infolge Eigenspannung fest auf
der Feder 26. Zwei das verdrängbare Mittelenthaltende Kammern 27 und 28 sind durch
einen oder'zwei Kanäle 29 verbunden, so daß bei senkrechten Bewegungen der Feder
das Füllmittel aus der oberen Kammer 27 in die untere Kammer 28 gelangen kann und
umgekehrt. Dadurch ist ein stets gleichmäßiges Anliegen der Dichtung am entsprechend
gestalteten Gehäuse 3o gesichert. Bei Aufhängung der Feder an einer Lasche 3 i werden
auch die hierdurch beim Durchfedern auftretenden Längsbewegungen von der Dichtung
aufgenommen.