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Diditung
| Gegenstand der Erfindung ist eine Dichtung für |
| gegeneinander drehbare Verbindungen von rohr- |
| förtnigen Bauteilen, insbesondere zur Ausbildung |
| von drdhl)areii Verbindungen an unter Druck |
| stehenden Bauteilen, wie sie für Radareinrich- |
| tungen verwendet werden. |
| Solche drehbaren Verbindungen, die bei unter |
| Druck stehenden Einrichtungen verwendet werden, |
| in welchen ein Bauteil gegenüber einern zweiten |
| rotiert, stellen eine schwierige Aufgabe, nämlich |
| die Dichtung der Verbindungen, besonders da |
| drehbare Verbindungen auf viel-en Gebieten und be- |
| sonders für Radareinrichtungen für einen ver- |
| hältnismäßig hohen Druck geeignet sein und ein |
| außerordentlich niedriges Reibungsmoment haben |
| müssen. |
Es wurden bereits Vorschläge zur Ausbildung von Dichtungen für rotierende Verbindung-en,
unter anderem Gummiringe und überlappende Verbindungen bekannt.
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Die ersteren waren nicht zufriedenstellend, nachdem es unmöglich war,
eine organische Substanz zu finden, #die geeignet war, den außerordentlich großen
Temperaturänderungen zu widerstehen. Es wurde gefunden, daß die Dichtung unwirksam
wurde.
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Die Ausführungsforrnen überlappender Verbindungen erwiesen sioh*ebenfalls
als unbrauchbar für die praktisc'he Anwendung, weil die beiden überlappenden Flächen,
die sich in einem Ölfilm bewegen und die durch -eine Druckfeder, die an
jedem Ende der beiden zu verbindenden Rohre
vorgesehen ist,
abgedichtet werden, in verhältnismäßig kurzer Zeit ein Abnutzungsspiel zwischen
den einzelnen Teilen erhalten. Dieser Zustand hat Druckverluste zur Folge und hindert
ein ordnungsgemäß-es Arbeiten. Dies-er Umstand ergibt sich aus der unmittelbaren
Berührung zwischen den Metallen und der ungenügenden Schmierung, so' daß Sprünge
und außerordentliche Abnutzung, die zu Riefen auf der Lagerfläche führen, eintreten.
Falls andererseits -ein hoher F-ederdruck verwendet wird, ist ein hohes Drehmoment
erforderlich.
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Es ist wohl klar, daß die Verdrehung eines unter Druck stehenden Elcmentes
gegenüber dem anderen sohwierig erscheint, wenn gleichzeitig zufriedenstellende
Dichtung zwischen den Elementen aufrechterhalten werden soll.
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Das gegenwärtige Problem der Dichtung von rotierenden Verbindungen
ist von besonderer Bedeutung, wenn koaxiale Kabelverbindungen in Flugzeugen verwendet
werden und die Möglichkeit gegeben ist, daß, da die elektrische Leitungsfähigkeit
der Luft durch die Herabsetzung des atmosphärisch#en Druckes in größeren Höhen ansteigt,
die Verbindung Funken bildet. Zusätzlich bewirken die raschen Änderungen in Temperatur
und Druck, denen Flugzeuginstrumente ausgesetzt sind, häufig Feuchtigkeitsniederschlag
innerhalb der Verbindung, wodurch der dielektrische Verlust und die Wahrscheinlichkeit
eines Unwirksamwerdens der Isolierung größer wird. Um diesen Nachteilen zu begegnen,
sind die Hochfrequenzleitungen versiegelt und mit trocken-er Luft, Stickstoff oder
anderem brauchbarem Gas unter Druck über i atü gefüllt, wobei sowohl die Antenne
als auch das Steuerungsgerät ebenso wie die koaxialen Verbindungen unter Druck gesetzt
werden, können. Es wurde gefunden, daß jeder Verlust gefährlich ist, der durch ein
Unwirksamwerden der Isolierung in den Verbindungen ermöglicht ist. Es ergibt sich
daher, daß die drehbaren Verbindungen die kritischen Teile eines Übertragungskabels
und von Antcrinenlagerungen im besonderen sind.
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Es ist daher der Zweck der vorliegen-den Erfindung, eine Dichtung
zu schaffen, die eine drehbare Verbindung zwischen zwei unter Druck stehenden Verbindungsteilen
verläßlich dichtet.
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Zu diesern Zweck ist gemäß der Erfindung eine Kammer zwischen den
beiden zu verbindenden Bauteil-en vorgesehen und diese Kammer mit einer flüssigen
oder gallertartigen, chemischen Verbindung gefüllt, die Eisenpartikel enthält, welche
in einem offenen magnetischen Feld schweb-en und mit Hilfe, von Gasdruck stabilisiert
werden.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine magnetische
Flüssigkeitsdichtung für zwei Bauteile, die unter Ermöglichung einer r,e,lativcn
Drehung verbunden sind.
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Ferner betrifft die Erfindung eine magnetische Flüssigkeitsdichtung
für rCtierende Verbindungen, bei welcher der Wert der statischen Reibung nicht sehr
verschieden von dem Wert der kinetischen Reibung ist.
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Es ist auch Gegenstand vorliegender Erfindung, e!ne Dichtung für rotierende
Verbindungen mittels einer magnetischen Flüssigkeit zu schaffen, in welcher keine
Unterbrechung des Drühmornentes erfolgt, wenn Rutschen eintritt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Ausbildung einer rotierenden
Verbindung für unter Innendruck stehende Bauteile, die die Anwendung von kleinen
Servomotoren erlaubt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt einerAusführungsform der rotierenden
Verbindung; Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt gemäß den Linien 2-2 von Fig. i; Fig.
3 ist ein senkrediter Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer rotierenden
Verbindung mit zwei Magnetsystemen, die in radialem Abstand angeordnet sind;.
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Fig. 4 ist ein Schnitt mit außenliegenden Magneten; Fig.
5 zeigt einen Schnitt einer anderen Ausführungsform einer rotierenden Verbindung
mit Außenmagnetanordnung; Fig. 6 ist ein Schnitt einer rotierenden Verbindung
mit regulierbarer Länge des magnetischen Feldes, und Fig. 7 ist ein Schnitt
einer Ausführungsform einer rotierenden Verbindung mit radialer Magnetanordnung.
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Wie aus der Zeichnung und hesonders aus Fig. i und 2 ersichtlich ist,
besteht die Einrichtung aus zwei röhrenförmigen Körpern i und 2, die koaxiale Kabel
oder Wellen sein können. Der obere Körper i und der untere Körper 2 sind auf einem
Gestell 3
so montiert, daß einer der Körper relativ zu dem an-deren Körper
durch geeignete Antriebsmittel, wie z. B. einen Servomotor, verdrehbar ist. Der
Körper i ist mit einer ringförmig-en Platte' 4 verbunden, die zwei axial sich erstreckende
ringförrnige Fortsätze 5 und 6 aufweist und zusammen mit einer Ausnehmung
7 in der Platte 4 eine Kammer für einen ringförmig-en Magnet 8 bildet.
Obwohl ein permanenter Magnet in der Zeichnung dargestellt ist kann auch ein Elektromagnet
verwendet werden.
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ber Körper 2 hat eine ähnliche ringförmige Platte 9, die auch
zwei in axialer Richtung sich erstreckende ringförmige Fortsätzc io und ii aufweist,
welche sich neben den Fortsätzen 5 und 6
erstrecken und auch zusammen
mit der Ausrich-MUng 12 eine Kammer bilden, die einen korrespondienenden ringförrnigen
Magnet 13 in solcher Anordnung aufnimmt, daß ein magnetisches Feld zwischen
den; Magnet-en 8 und 13 gebildet wird.
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Die rdhrförmigen Körper i und 2 sind mit ge-
eigneten Einrichtungen
zur Erzeugung eines be-
stimmten Innendruckes von über i atü von Luft, Stickstoff
oder einem anderen geeigneten Gase versehen.
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Die Kammern für die Magnete8 und 13 bilden ein einziges Gehäuse, das
Eisenteilchen enthält, welche in einer flüssigen oder gallertartigen Masse, vornehmlich
01, Kieselsäurchydrat oder einer
anderen geeigneten Flüssigkeit
schweben. Kieselsäurehydrat zeigte gute Resultate, indem die Dichtung bei niedrigen
als auch hohen'Tempcratureii zufriedenstellend arbeitete.
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Der Druck, der durch die Einwirkung des magnetischen Feldes auf die
Eisent-eilchen erzielt wird, läßt das Zerreißen der Flüssigkeitswand nicht zu. Die
erwähnte Füllung widersteht auch Druckänderungen und erlaubt eine dauernd#e Dichtung,
ohne daß eine unmittelbare Berührung zwischen den Metallflächen oder eine Flüssigkeitsunterbrechung
mit folgügemäßern Dichtungsdurchschlag eintritt.
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Ein unerwarteter, jedoch sehr erstrebenswerter Vorteil, der zumindest
in einigen Formen der magnetischen Dichtung gefunden wird, ist, daß der Wert der
statischen Reibung sich nicht sehr vom Wert der kinetischen Reibung unterscheidet;
folgegemäß treten keine Unterbrechungen oder Veränderungen des DreInnomentes auf.
Es ist von großer Bedeutung, daß der Reibungsdruck gegen die rohrförmigen Körper
viel niedriger ist als in den bekannten rotierenden Verbindungen, die mit Flächendichtung
ausgestattet sind, so daß -ein Schwanken des mechanischen Reibungswiderstandes beseitigt
und die Verwendung von kleinen Scrvomotoren zum Antrieb der sich drehenden Teile
ermöglicht wird.
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Es ist wohl bekannt, daß bei niedrigen UmdrehungsgesChwindigkeiten,
wie sie für rotierende Radar-einrichtung,en notwendig sind, das Schwanken der Umdrebungsgeschwindigkeit
durch Veränderung der Reibung von Nachteil ist. Solche Scb,#vankungen sind möglich
in einem System, in dem der Reibungswiderstand eine Funktion der Geschwindigkeit
ist. Wenn die Frequenz dieser Schwankungen relativ klein ist, so läuft die Einrichtung
ungleichmäßig. In diesem Zustand tritt jedesmal eine Unterbrechung der Drehbewegung
unter konstanter potentieller Energie ein. Die Einrichtung springt und kehrt zu
derri ursprünglichen Zustand zurück. Um eine ausgeglichene Bewegung herbeizuführen,
müssen eine unbegrenzte Anzahl von kleinen Sprüngen verwendet werden, um zu vermeiden,
daß auf der Katfiodenstrahlenröhre sich Blin#dstellen zeigen, wenn diese Einrichtung
für Radargeräte verwendet wird.
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Wenn der Raum zwischen zwei parallelen magnetischen Flächen mit fein-en
magnetischen Teilchen ausgefüllt wird und ein magnetisches Feld -entsteht, können
die magnetischen Teilchen eine druckwiderstc'Iicnde Brücke in der Form eines Zy'
linders zwisch-en den Magneten bilden. Wenn die Oberfläche klein ist, wird die relative
Reibung klein sein, jedach ist die mechanische Widerstandskraft senkrecht zu der
Bewegungsrichtung bedeutend. Falls ein Druck senkrecht zu der Bew-egungsrichtung
der Platten auftritt, wie dies in unter Druck stehenden Einrichtungen der Fall ist,
dann wird die Resultante eine nach einer hyperbolischen Linie geformte Mantelfläche
der Mischung bilden. Das 01, das ein Anhäufen der Teilchen vermeidet, wird
ein glatt-es Arbeiten herbeiführen. Falls ein Teil der Mischung dem magnetischen
Feld ausel gesetzt ist, ziehen sich die Eisenteilchen gegenseitig an, halten zusammen
in dem Feld, und die .Mischung wird fest.
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Es kommt noch hinzu, daß die Eisenpartikelchen in der Mischung verbleiben
und daher keinen Verlust bilden.
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Die Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, arbeitet
auf demselben Prinzip, das in Verbindung mit Fig. i beschrieben wurde, und besteht
aus eincrn oberen Körper il und einem unteren Körper 2'. Beide genannten
Körper haben eine ringförmige Platte -11 und gl. Die obere Platte il hat Fortsätze
51 und 61, die sich in Ausnehtnung-en 141 und 151 der unteren Platte
91 erstrecken. Anstatt einen Magnet in jede der Platten einzusetzen, können
auch zwei Magnete 81, 131 und 161, 17' vorgesehen werden, die in radialern
Abstand angeordnet sind und dadurch zwei getrennte magnetische Felder in dem Gehäuse,
das die Mischung der Flüssigkeit und der Eisenpartikelchen enthält, erzeugen.
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Die Ausführungsform, die in Fig. 4 gezeigt ist, hat ebenfalls ein-en
oberen rohrförmigen Körpern 12 und einen unteren rohrförmigen Körper 22. Beide Körper
besitzen Platten 4 2 und 92 und bilden ein Gehäuse, in welchem die Mischung von
Flüssigkeit und Eisenpartikelchen mit Hilfe von Ansätzen 52
und
62 an der oberen Platte, die sich in korrespondierenden Ausnehmungen 14 2
und j52 der unteren Platte erstrecken, aufgenommen wird. Die Magnetie
82 und 13? sind an der äußeren Fläche der Platten 4 2 und 92 angeordnet und
bilden das magnetische Feld durch die Platt-en. Obwohl diese Konstruktion in rnan(zhen
Anwendungen zufriedenstellend arbeitet, erweist sich das magnetische Feld als zu
schwach in anderen Anwendungen.
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Fig. 5 zeigt deshalb eine Anordnung, die ähnlich der in Fig.
4 dargestellt ist, in der ein oberer rohrförmiger Körper 13 und ein unterer
rohrförmiger Körper 23 vorgesehen sind. Die Platte 43 des oberen Körpers
13 endet in einem nach unten sich erstrecken-den Zylinder 183, der die Platte
93
des unteren Körpers 23 überlappt. Auf diese Weise wird ein Gehäuse
von großer Höhe zwischen den Platten gebildet, das verjüngte Ringe 193 und
203
aus Weicheisen oder anderen magnetisierbaren Materialien aufweist. Die
Ringe 193 und 203 sind an den Magneten 83 und 133 angeschlossen und
erstrecken sich durch die Platten, während die Magnete 83 und 133
an den Außenflächen der letzteren angeordnet sind.
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Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, welche eine Ändürung des
Abstandes zwischen den Magneten ermöglicht, so daß eine Regul#ierung des magnetischen
Feldes erfolgen kann. Ein oberer rohrförmiger Körper 4 und ein unterer rohrförmiger
Körper 24 sind vorgesehen, und diese Körper sind mit den Platten 4 4 und 94 versehen.
Die obere Platte 4 4 ist mit ein-cm Fortsatz 64 versehen, der sich in eine Ausnehmung
154 der unteren Platte 94 erstreckt, und die letztere ist mit einem Fortsatz 54
ausgestattet, der sich in eine Ausnehmung 14 4 der oberen Platte 4 4 erstreckt.
Auf diese Weise ist ein Gehäuse für die Mischung aus Flüssigkeit und Eisenpartikelchen
gebildet
und auch ein Sitz für die MagnütC 84 und 13 4 vorgesehen. Der obere Magnet
84 ist mit einer Anzahl von Schraubenbolzen 2,4 verbunden. Diese Schraubenbolzen
sind verstellbar in ,der Grundplatte eines Zylinders 224 eingeschraubt, der entsprechendes
Gegengewinde aufweist, so daß der Magnet 84 gehoben oder gesenkt werden kann. Der
Magnet 84 ist mit einern zylindrischen Balg 23 4 ausgestattet, der durch
Löten oder durch andere Maßnahmen an der inneren Fläche 224 befestigt ist.
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Die Ausführungsform, die in Fig. 7 gezeigt ist, besteht aus
einem oberen rohrförmigen Körper 15 und einem unteren röhrförmigen Körper
25. Der obere Körper 15 hat am rechten unteren Ende eine zylindrische Erweiterung
--45, die etwas größeren Durchmesser aufweist, und das untere Ende des erweiterten
Zylinders ist in rudialer Richtung einwärts gebogen gegen die Außenfläche des unteren
Körpers 25. Auf diese Weise wird eine Kammer für die Mischung aus Flüssigkeit
und Eisenpartikelchen gebildet, die den unteren Körper 25 umfaßt. Das obere und
untere Ende der Kammer ist mit Kugellagern 255 und 26-5 ausgestattet,
die den ra,dialen und axialen Druck aufnehmen. Die Magnete 85 und
135 sind ander Innenfläche des ZylinderS 245 und der Außenfläche des unteren
KörperS 25 angeordnet und können so geformt sein, daß ein oder mehrere magnetische
Felder erzeugt würden, die in radialer Richtung sich erstrecken. Es ist allerdings
auch möglich, mehr als einen Magnetsatz anzuordnen.