-
Druckablaßanordnung bei elastischen Dichtungsbalgen Die Erfindung
betrifft eine Druckablaßanordnung bei elastischen Dichtungsbalgen, die zur Abdichtung
von Maschinenteilen, wie Gelenkverbindungen u. dgl., dienen und deren eines rohrförmiges
Ende auf einem im wesentlichen zylindrischen Teil des einen der beiden gegeneinander
abzudichtenden Maschinenteile festgelegt ist, wobei im Bereich dieses Endes eine
aus dem elastischen Material des Balges herausgeformte, sich unter Eigenspannung
an den abzudichtenden Teil anlegende und bei Überdruck im Balg durch den Überdruck
rückschlagventilartig abhebende Dichtung vorgesehen ist und weiterhin durch diese
Dichtung zu verschließende Druckablaßkanäle vorgesehen sind.
-
Es ist bereits ein elastischer Balg für die Abdichtung von Kugelgelenken
bekannt, der einerseits am Zapfenschaft eng anliegt und andererseits am Umfang des
Gehäuses befestigt ist. Dieser Balg ist mit Öffnungen für den Durchtritt von Fett
versehen, und diese Öffnungen sind durch Einschnitte gebildet, die normalerweise
geschlossen sind und sich nur durch den auftretenden Fettdruck öffnen. Die hierdurch
ausgebildeten Druckablaßklappen, die in der Wandung des Balges ausgebildet sind
und die sich nach außen öffnen, können leicht beschädigt und zerrissen werden. Diese
Druckablaßklappen öffnen sich mit dem ausströmenden Fett und sollen sich nach einem
Nachlassen des Innendruckes wieder zwangläufig schließen. Dies soll durch die elastische
Rückstellkraft der Klappen erfolgen. Zu befürchten ist bei diesen, daß die Rückstellkraft
der Klappen, die gegen das im Balg vorhandene Schmierfett wirken muß, nicht zum
sicheren Schließen ausreicht. Es besteht die Gefahr, daß sich Fett in den Öffnungen
ansammelt und ein Verschließen der Klappen verhindert, so daß Fremdstoffe eintreten
können. Die Klappen sind bedingungslos den Einwirkungen der Umgebungsatmosphäre
ausgesetzt, und diese Klappen können beispielsweise durch Eis beschichtet werden
und damit vollständig ihre Klappenwirkung verlieren.
-
Es ist ferner ein Kugelgelenk bekannt, dessen Zapfen durch einen Balg
abgedichtet ist. Das obere, gegen das Auge einer Verbindungsstange anliegende Ende
dieses Balges weist eingearbeitete Schmiermittelablaßkanäle auf. Am unteren Ende
der Buchse dieses bekannten Gelenkes ist ein Schmiernippel vorgesehen. Wenn durch
diesen Schmiernippel Schmiermittel eingedrückt wird, so kann das Schmiermittel am
oberen Ende durch die besagten Austrittskanäle austreten. Es sind hier keinerlei
Vorkehrungen getroffen, um diese Austrittskanäle absperren zu können, so daß die
Gefahr besteht, daß Schmutz durch diese Kanäle in den Balg eintreten kann. Es ist
ferner ein Zylinder für durch Druckluft betätigte Anlagen mit einem die Außenluftseite
des Zylinders abdeckenden nachgiebigen Balg bekannt, dessen eines Ende mit dem Zylindergehäuse
und dessen anderes Ende mit einem aus dem Zylindergehäuse herausragenden beweglichen
Teil verbunden ist, wobei das eine Balgende mit dem ihm zugeordneten Balgträger
ein nach außen öffnendes Überströmventil bildet, das nur bei einer in der Außenluftkammer
auftretenden Drucksteigerung wirksam wird. Es handelt sich hierbei um eine ventilartige
Lippenabdichtung. Hierbei ist die Lippe der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, und
Schmutz kann sich zwischen der Lippe und dem Balgträger ansammeln, und dadurch kann
ein gutes Schließen verhindert werden. Dadurch, daß diese Lippe dem Wetter ausgesetzt
ist, kann sie mit Eis bedeckt werden und steif und unwirksam werden. Weiterhin kann
Wasser eindringen, wenn die Lippe nicht dicht am Balgträger anliegt.
-
Es wurde auch bereits eine Druckablaßanordnung vorgeschlagen, bei
der der Druckablaß über einen Bund erfolgt, der innerhalb des Balges angeordnet
ist
und der den Schaft eines Kugelzapfens umgibt. Dieser Bund weist Kanäle auf, die
zu einer äußeren Lippe führen. Diese Lippe wird durch das Augenglied abgeflacht,
welches am Kugelschaft befestigt ist. Der Druckablaß befindet sich hier am Schaftende
des Dichtungsbalges, und dieser Druckablaß kann als dynamischer Ablaß bezeichnet
werden, da die Dichtung von der Zapfenfläche durch eine Gleitbewegung am Zapfen
oder durch eine Aufwärtsdeformierung abgehoben werden muß. Hierbei ist die Lippe
der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, und es kann Schmutz zwischen die Lippe und die
Zapfenoberfläche eintreten, und dadurch kann ein gutes Schließen verhindert werden.
Die Lippe ist dem Wetter ausgesetzt, und sie kann mit Eis bedeckt werden und steif
und unwirksam werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckablaßanordnung
zu schaffen, bei der die Ventildichtung in einwandfreier Weise geschützt ist.
-
Erfindungsgemäß ist die rückschlagventilartig wirkende Dichtung am
Innenumfang des Balges nahe seinem rohrförmigen Befestigungsteil angebracht und
als umlaufende vorspringende Dichtkante bzw. als Dichtwulst derart angebracht, daß
sie beim Rufweiten des Balges infolge des Innendruckes vom abzudichtenden Maschinenteil
sich abhebt, wobei Druckablaßkanäle in an sich bekannter Weise auf der Innenseite
des rohrförmigen, zur Befestigung dienenden Endes des Balges angeordnet sind.
-
In vorteilhafter Weise tritt durch die Lage des Rückschlagventils
im Balg und durch die nach außen hin dem Rückschlagventil nachgeschalteten Ablaßkanäle
ein Schutz der Ventildichtung gegen Schmutz ein, zumal in den Auslaßkanälen Fett
verbleiben wird, das den Zutritt von Schmutz zum Ventil zusätzlich verhindert.
-
In vorteilhafter Weise kann das rohrförmige Befestigungsende einen
zur Befestigung dieses Endes bekannten starren Ring aufweisen, durch den die Druckablaßkanäle
gebildet sind. Dabei kann der starre Ring innere Nuten aufweisen. Dieser starre
Ring kann aber auch einen Spalt aufweisen. Weiterhin kann dieser starre Ring so
ausgebildet sein, daß dieser Schlitze aufweist. Mit Vorteil kann eine gute Verbindung
dadurch erzielt werden, daß der starre Ring einen Randwulst des Balgkörpers umgibt.
Dieser starre Ring kann gegen eine Schulter des Dichtungsteiles anliegen.
-
Eine besonders gute Dichtungsfunktion ergibt sich, wenn der Balgkörper
im spannungslosen Zustand vorteilhafterweise aus zwei durch einen radialen Abschnitt
miteinander verbundenen konischen Abschnitten gleicher Steigungsrichtung besteht.
-
In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine senkrechte Schnittansicht, bei welcher
Teile in Seitenansicht dargestellt sind, eines Spurstangenkugelgelenkes, welches
mit der erfindungsgemäßen Kappendichtung ausgerüstet ist, F i g. 2 eine Schnittansicht
der erfindungsgemäßen Kappendichtung, F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Ring für
die erfindungsgemäße Kappendichtung, F i g. 4 eine Schnittansicht, genommen längs
der Linie IV-IV der F i g. 3, F i g. 5 eine Teilschnittansicht des in F i g. 3 gezeigten
Ringes und der inneren Lippe der Kappendichtung, die in Dichtungsanlage gegen die
Pfanne anliegt, F i g. 6 eine Teilschnittansicht, welche die Art und Weise zeigt,
in der ein überschüssiger Druck aus dem Inneren der Kappendichtung abgelassen wird,
welche mit dem in F i g. 3 dargestellten Ring ausgerüstet; ist; F i g. 7 eine Draufsicht
auf eine andere Ausführungsform eines Ringes, der bei der erfindungsgemäßen Kappendichtung
verwendet werden kann, F i g. 8 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie VIII-VIII
der F i g. 7, F i g. 9 eine Teilschnittansicht des in F i g. 7 gezeigten Ringes
und einer inneren Lippe der Dichtungskappe, die sich in Dichtungsanlage gegen die
Pfanne befindet, F i g. 10 eine Teilansicht, die die Art und Weise darstellt, wie
ein innerer überdruck aus dem Inneren der Kappendichtung abgelassen wird, die mit
dem in F i g. 7 dargestellten Ring ausgerüstet ist, F i g. 11 eine Draufsicht auf
eine andere Ausführungsform eines Ringes für die erfindungsgemäße Kappendichtung,
F i g. 12 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie XII-XII der F i g. 11, F
i g. 13 eine Teilschnittansicht des in F i g.11 gezeigten Ringes und der inneren
Lippe der Kappendichtung, die in Dichtungsanlage gegen die Pfanne anliegt, und F
i g. 14 eine Teilschnittansicht, die die Art und Weise zeigt, in der ein überdruck
aus dem Inneren der Kappendichtung abgelassen wird, die mit dem in F i g. 11 gezeigten
Ring ausgerüstet ist.
-
In den F i g. 1 und 2 wird durch das Bezugszeichen 20 ganz
allgemein eine Kappendichtung gemäß der Erfindung bezeichnet, die einen rohrförmigen
Körper 21 aufweist, der aus einem ölbeständigen, flexiblen und vorzugsweise
federnden oder nachgiebigen Kunststoff, wie beispielsweise aus Neopren, hergestellt
ist und einem festen Bund oder Ring 22, der vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen
Metall, wie beispielsweise aus einem zink- oder cadmiumplattierten Stahl, besteht.
-
Der Körper ist im allgemeinen derart geformt, daß dieser im freien
Zustand die kegelstumpfartige Form annimmt, die in F i g. 2 gezeigt ist. Der Körper
hat ein offenes Ende mit einem großen Durchmesser, wobei in diesem Ende eine zylindrische
Innenwandung 23 und ein wulstartiger Rand 24 vorgesehen ist. Eine
deformierbare umlaufende, vorspringende Dichtkante bzw. ein Dichtwulst 26 erstreckt
sich von der zylindrischen Wandung 23 aus nach innen und bildet einen inneren Dichtungsring
mit einer Außenfläche 27 einer Kugelpfanne 28, wie es noch im einzelnen dargelegt
werden soll. Der Körper konvergiert von dem inneren Dichtwulst 26 nach innen zu
einem U-förmigen Teil 29 hin und dehnt sich dann radial nach außen längs
einer Bahn 31 zu einem im allgemeinen U-förmigen balgenartigen Wulst 32 hin. aus.
Vom Wulst 32 konvergiert der Körper 21 radial nach innen längs einer
Wandung 33 und endet in einer Öffnung mit kleinem Durchmesser, die von einer inneren
zylindrischen Wand 34 und einer flachen Endwand 36 begrenzt wird. Ein Ring 37 ist
der Endwandung 36 benachbart in den Körper 21 eingebettet, um den Körper an dieser
Stelle zu verstärken und um die Fähigkeit der Endwandung 36 zu verbessern, sich
dichtend gegen die radiale Oberfläche 38a eines Augenendteiles 38 eines Steuergestängegliedes
anzulegen.
Der Metallring 22 weist eine innere zylindrische Schürze
39 auf, welche eine Auskleidung für die zylindrische Wandung 23 bildet, und diese
Schürze endet am unteren Rand des inneren Dichtwulstes 26. Von dieser zylindrischen
Schürze 39 aus erstreckt sich der Ring von einem abgerundeten Teil 41 aus nach außen
zu einem radialen Flansch 42, der unter dem Außenrand 24 liegt. Ein U-förmig umgebördelter
Teil 23 erstreckt sich vom Flansch 42 um den Bördelrand 24 herum, um den Ring 22
am Körper 21 festzuklemmen. Axiale Nuten 44 erstrecken sich über die volle Höhe
des Ringes 22 und bilden Kanäle oder Entlüftungsöffnungen 46, die dazu dienen, die
Niederdruckseite des inneren Dichtwulstes 26 mit der Atmosphäre zu verbinden.
-
Im Betrieb ist, wie in F i g. 1 gezeigt, die Dichtungskappe 20 gegenüber
der Höhe, die sie im freien Zustand einnimmt, zwischen dem Augenendglied 38 und
dem Kugelgelenkende 47 einer Spurstange etwas zusammengedrückt, wobei die Pfanne
28 und die Kugel 48 in diesem Bauteil 47 drehbar und kippbar angeordnet sind. Vom
Kugelteil 48 aus erstreckt sich ein Kugelzapfenschaft 49, der im Glied 38 verkeilt
ist. Ein geschlitzter Kunststofflagerring 51, der vorzugsweise aus Nylon besteht,
hält die Kugel 48 in der Pfanne 28 und ermöglicht eine freie Bewegung der Kugel.
Das Lager weist eine kegelstumpfförmige Umfangswandung auf, welche in einer kegelstumpfförmigen
Bohrung der Pfanne 28 sitzt. Ein nach oben gerichteter Druck, der auf das Lager
51 ausgeübt wird, sichert die richtige Art und Weise des Abriebes bzw. des Verschleißes
und sichert eine richtige Einstellung des Kugellagers 48 in der Pfanne 28. Dieser
Druck wird. durch eine Feder 52 erzeugt, die in der Pfanne 28 zwischen dem großen
Ende des Lagers 51 und einer Pfannenabdeckplatte 53 angeordnet ist. Die Abdeckplatte
53 ist in die Umfangsnut 54 der Pfanne 28 eingesetzt. Ein Schmiernippel
56 ist in die Platte 53 eingeschraubt.
-
Der Ring 22 der Kappendichtung 20 ist derart bemessen, daß
dieser Ring dicht auf der äußeren Oberfläche 27 der Pfanne 28 sitzt, wie es bei
27 a gezeigt ist, und sich auf einer Schulter 57 der Pfanne 28 abstützt und auf
dem Schaftteil 58 des Spurstangenendes liegt. Am gegenüberliegenden Ende des rohrförmigen
Körpers 21 liegt die innere zylindrische Wandung 34 fest gegen den Kugelzapfenschaft
49 an. Die zylindrische innere Oberfläche des unteren Teils des Körpers, wie bei
59 gezeigt ist, paßt sich dicht sitzend mit dem inneren federnden Dichtwulst 26
an die Pfanne 28 an, und dieser Oberflächenteil wird in eine Dichtungsanlage mit
der äußeren Oberfläche 27 der Pfanne 28 hinein deformiert, wenn der Ring 22 auf
der Schulter 57 liegt.
-
Da der axiale Abstand zwischen dem Glied 38 und der Schulter 57 kleiner
ist als die Höhe der Kappendichtung im freien Zustand, ist diese Kappendichtung
in ihrer Betriebsstellung teilweise axial in der gleichen Weise wie ein Balgen zusammengedrückt.
Dieses Zusammendrücken wird durch ein Verbiegen des Randteils 29 und des Wulstteils
32 aufgenommen, so daß sich die Wandung 31, die sich normalerweise radial nach außen
erstreckt, nunmehr, wie in F i g. 1 gezeigt, nach unten neigt.
-
Eine axiale Kraft wird auf die Endwandung 36 ausgeübt und zwingt diese,
sich abdichtend gegen die radiale Oberfläche 38a des Gliedes 38 anzulegen, und zwar
deshalb, weil der Körper 21 nachgiebig und federnd ist und demzufolge die Neigung
hat, die Höhe des freien Zustandes wieder anzunehmen.
-
Während der Schmierung des Kugelgelenkendes 47 der Spurstange wird
ein Schmiermittel unter hohem Druck in das Innere der Pfanne 28 durch den Nippel
56 eingespritzt. Dadurch wird ein erhöhter Druck innerhalb der Kammer 61 entwickelt.
Dieser übermäßig hohe Druck bewirkt, daß sich der nachgiebige Körper 21 bis zu einem
Punkt ausdehnt, bei welchem der Dichtwulst 26 von der äußeren Fläche 27 der Pfanne
28 abgehoben ist. Das überschüssige Schmiermittel kann dann aus der Kappendichtung
durch den Kanal 46 herausströmen, der durch die axiale Nut 44 im Ring 22 gebildet
wird, wie es in F i g. 6 gezeigt ist. Diese Entspannungswirkung findet so lange
statt, bis der innere Druck auf einen Wert abnimmt, bei welchem der Dichtungskörper
21 seine normale Form einnimmt und es dem Dichtwulst 26 ermöglicht, in die Dichtungsanlage
gegen die äußere Fläche 27 der Pfanne 28 zurückzukehren.
-
Andere Ausführungsformen des Ringes sind in den F i g. 7 und 8 gezeigt.
Der in F i g. 7 gezeigte Segmentring weist ein Paar Enden 63 und 64 auf, die einen
Spalt 66 begrenzen. Ein radialer Flansch 67 liegt unter der großen Öffnung des Körpers
21 und unter der Unterseite des äußeren Randes 24. Ein abgerundeter Randteil 68
umgibt teilweise den äußeren Teil 69 des äußeren Randes 24. Der Ring 62 kann am
äußeren Rand 24 befestigt sein, und wenn er auf diese Weise- befestigt ist, liegt
der Ring auf der Schulter 57 der Pfanne 28 auf. Der innere Dichtwulst 26 gelangt
in Dichtungseingriff mit der äußeren Oberfläche 27 der Pfanne 28. Zusätzlich gelangt
noch der Teil 71 des rohrförmigen Körpers 21, der der Unterseite des Dichtwulstes
26 benachbart liegt, ebenfalls in eine dichte Anlage gegen die äußere Oberfläche
27 der Pfanne 28, wie es in F i g. 9 gezeigt ist. Die Ausbildung eitles hohen Innendrucks
im Körper 21 bewirkt, daß sich der Körper ausdehnt und daß der innere Dichtwulst
26 und der untere Teil 71 von der Außenseite 27 der Pfanne 28 abgehoben werden.
Dadurch kann überschüssiges Schmiermittel durch die Entlüftungsöffnung 66, wie in
F i g. 10 gezeigt, austreten.
-
Eine dritte Ausführungsform eines Ringes ist in F i g. 11 dargestellt.
Dort wird ein Ring 72 gezeigt. Querschlitze 73 sind dargestellt, die durch U-förmige
Segmentabschnitte 74 begrenzt werden, die im oberen Teil des äußeren Umfangs des
Ringes 72 angeordnet sind. Eine Schürze 76 begrenzt den inneren Umfang des Ringes
72, und wenn der Ring am äußeren Rand 24 festgeklemmt oder befestigt ist, ist die
gesamte innere Wandung 23 des rohrförmigen Körpers 21 von der äußeren Oberfläche
27 der Pfanne 28, wie in F i g. 14 gezeigt, abgehoben. Ein radialer Flansch 77 erstreckt
sich längs der Unterseite des äußeren Randes 24 nach außen, wobei ein U-förmiger
Teil 74 den äußeren Rand 24 einklemmt. Die Ausbildung eines übermäßigen Druckes
innerhalb des Körpers 21 der Kappendichtung 20 führt dazu, daß sich der Körper 21
ausdehnt und dabei den inneren Dichtwulst 26 aus seiner Dichtungsanlage gegen die
Außenseite 27 der Pfanne 28 abhebt. Die Druckentlastung wird dadurch erreicht, daß
überschüssiges Schmiermittel durch die Kanäle 74 austreten kann, welche den Ring
72 durchsetzen, wie es in F i g. 14 gezeigt ist. Das Ablassen des Druckes findet
so lange statt, bis der Dichtungskörper 21 seine normale Form angenommen
hat
und es dem Dichtwulst 26 erlaubt, sich dichtend gegen die Außenseite 27 der Pfanne
28 anzulegen.