DE2232291A1 - Bistabile dichte durchfuehrung fuer ein organ zur bewegungsuebertragung - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL

DiPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW PATENTANWÄLTE

München, den 30. JUHI HTf Ks/Sö - C 256O

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DE TELECOMMUNICATIONS CIT-ALCATEL 12, rue de la Baume, PARIS 8e"me

Bistabile dichte Durchführung für ein Organ zur

Bewegungsübertragung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bistabile dichte Durchführung für ein Organ zur Bewegungsübertragung wie z.B. für eine Drehspindel oder Schubstange.

Es sind zahlreiche Einrichtungen bekannt, um das Entweichen und Eindringen von Gas aus einem bzw. in einen Behälter zu verhindern, wenn ein die Wandung dieses Behälters durchdringendes Organ wie z. B. eine Dreh- oder Schubspindel in Bewegung versetzt wird.

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Dr. Müller-Boro Dr. Manitz · Dr. Deufel · Dipl.-Ing. Finsterwaid Dipl.-Ing. Grämkow Braunschweig, Am Bürgerpark B _;. 8 München 22, Röbert-Koch-StraBe 1 7 Stuttgart-Bad Cannetatt, Marktstraße Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 293645, Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 587261 Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken, Manchen, Kto.-Nr.9822 Postscheck: München 95495

Die verschiedenen bekannten Lösungen zur Verminderung eines solchen Durchsickerns bestehen im wesentlichen darin, an dem Bewegungsorgan eine oder mehrere Dichtungen aus elastischem Material anzubringen.

Der enge Kontakt dieser Dichtung mit dem Bewegungsorgan verhindert in gewissem Maß^daß ein Strömungsmittel an dem besagten Organ entlagnströmen kann. Eine solche Anordnung genügt in Fällen, wo es auf eine sehr große Dichtigkeit nicht ankommt, sie ist jedoch wesentlich weniger brauchbar im Zusammenhang mit einem Organ, welches mit sehr unterschiedlicher Häufigkeit in Gang gesetzt wird und welches ausserdem während ziemlich langer Perioden in der Größenordnung von einem oder mehreren Monaten in Ruhestellung bleibt. Dies gilt auch für den Fall von Hilfsorganen, die nur in Ausnahmefällen in Betrieb gesetzt werden. In jedem Fall hat die aus einem Elastomer bestehende Dichtung die Tendenz, an dem Organ, von dem sie zur Herstellung der Dichtigkeit belastet wird, zu kleben und hängen zu bleiben. Daher kann die Dichtung beim Einsatz reißen, insbesondere wenn sie in Richtung der Dichtungsfläche beansprucht wird.

Für Fälle, in denen die Bewegung des Betätigungsorgans eine translatorische Bewegung verhältnismässig kleiner Amplitude ist, ist es bekannt, den die Behälterwand durchdringenden Teil des Organs in einen Balg einzuschließen, der mit seiner einen Seite an der Behälterwand und mit seiner anderen Seite am Betätigungsorgan dicht anschließt. Gegen eine solche Lösung gibt es jedoch Vorbehalte, denn es ist schwierig, mit einigermassen guter Genauigkeit die Lebensdauer eines solchen Balgs vorauszusehen. Wenn es gilt, einen Behälter, der ein sehr heftig mit Luft reagierendes Medium enthält, gegenüber der Umgebungsluft abzu-

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dichten,,oder wenn es gilt, eine Verunreinigung der Umgebungsluft mit einem sehr giftigen Medium zu verhindern, ist es gefährlich, sich bei der Dichtung auf eine Membran mit ungewisser Lebensdauer zu verlassen.

Wenn man andererseits ein aus einem Behälter geführtes unbewegliches Organ isolieren will, kann man die stati-r sehe Dichtigkeit dieser Durchführung mittels einer unelastischen und fließfähigen Dichtung erreichen,, die sich unter dem Druck einer Spannvorrichtung der Form der Oberfläche dieses Organs in mikroskopischem Maßstab anpaßt, so daß hierdurch eine sehr gute Dichtigkeit erzielt wird.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, die beiden beschriebenen Dichtungstypen zu einer bistabilen Dichtungsanordnung zu kombinieren, wobei die statische Dichtigkeit mit einer fließfähigen Dichtung und die dynamische Dichtigkkeit -mit einer elastischen Dichtung erreicht wird. Eine solche Anordnung ist geeignet zur Schaffung einer dichten Durchführung für ein Organ zur Bewegungsübertragung, insbesondere wenn dieses Organ nicht ständig in Betrieb ist und während längerer Zeiten in Ruhe bleibt.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine bistabile fliehte Durchführung für ein Organ zur Bewegungsübertragung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einerseits mindestens eine Garnitur von zwei Dichtungen enthält, deren eine zur Herstellung der statischen Dichtigkeit fließfähig ist und deren andere zur Herstellung der dynamischen Dichtigkeit elastisch ist, und daß andererseits eine Einrichtung zur Kompression mindestens einer dieser Dichtungen Forgesehen ist.

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Wenn es sich bei dem Organ zur Bewegungsübertragung um eine Dreh- oder Schubspindel handelt, dann kann die Kompressionseinrichtung aus einem Kolben bestehen, der längs der Betätigungsspindel gleitet, um die fließfähige Dichtung zu beaufschlagen und die statische Dichtigkeit der Durchführung herzustellen. Sobald die Spindel in Bewegung versetzt wird, wird der vom Kolben auf die fließfähige Dichtung ausgeübte Druck aufgehoben. Andererseits kann dann ein Druck auf die dynamische Dichtung ausgeübt werden, um deren Dichtungswirkung zu verbessern.

Im allgemeinen ist deraauf die dynamische Dichtung ausgeübte Druck geringer als der vorher auf die statische Dichtung ausgeübte Druck.

Um einen gegebenen Druck mittels des Kolbens auf die Dichtung auszuüben, ist es häufig günstig, auf der anderen Seite des Kolbens ein Strömungsmittel einzugeben, welches mit Rücksicht auf seine Unwirksamkeit gegenüber dem im Behälter vorhandenen Strömungsmittel gewählt wird. Wenn jedoch das Übertragungsorgan weniger häufig betrieben wird, wird auf die zur Herstellung der statischen Dichtigkeit verwendete Dichtung ein quasipermanenter Druck ausgeübt. Dies kann dann vorzugsweise mittels einer Feder geschehen. Ein entgegengesetzt wirkendes Strömungsmittel kann äann die statische Dichtung zusammendrücken, wenn das Übertragungsorgan in Bewegung gesetzt werden soll.

Man erkennt, daß die erfindungsgemäße Anordnung bei in Ruhe befindlicher Spindel eine gute und dauerhafte Dichtigkeit bringt, dank einer plastischen Dichtung, die für diesen Gebrauch sehr geeignet ist. Ausserdem bleibt bei ruhender Spindel die aus einem Elastomer bestehende Dichtung nicht fest gegen die Spindel gedrückt, sie kann sich

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daher mit dieser nicht verkleben, wodurch ihre Lebensdauer beträchtlich verlängert wird. Wenn die Spindel in Bewegung gesetzt wird, wird die elastische Dichtung mit einer bestimmten Kraft gegen die Spindel gedrückt, und der daraus resultierende Verschleiß der Dichtung entspricht ihrer Inanspruchnahme. Das Auswechseln der elastischen Dichtung, was bei arretierter Spindel erfolgt, stellt kein Risiko dar, weil sich der Kolben dann auf der plastischen Dichtung auf der Spindel abstützt und eine sehr gute Dichtigkeit vermittelt.

Einzelheiten der Erfindung gegen aus nachstehender Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor, mit denen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung veranschaulicht werden, ohne daß hierdurch der Bereich der Erfindung beschränkt werden soll.

Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht einer dichten Durchführung, bei welcher die Steuerung des Kolbens durch ein Arbeitsmedium erfolgt;

Figur 2 zeigt schematisch eine dichte Durchführung, die sich für den Fall eignet, daß die Betätigungsspindel weniger häufig betrieben wird.

Figur 1 zeigt die Durchführung einer Spindel 1 zwischen dem Vakuum 2 (linke Seite) und der Atmosphäre 3 (rechte Seite). Die Spindel 1 kann in translatorische und rotatorische Bewegung versetzt werden. Die Durchführung selbst ist mit dem durch zwei Dichtungen 4 und 5 unter Vakuum gehaltenen Behälter verbunden. In einem Hohlraum 7, der in einem die Spindel 1 umschließenden Metallblock 12 gebildet ist, befindet sich ein beweglicher Kolben 6. Der Kolben setzt sich längs der Spindel in zwei Muffen 8 und 9 fort, die einen Druck auf die Dichtungen 10 und 11 ausüben können.

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Die Dichtung 10 besteht aus einem fließfähigen unelastischen Material» welches im komprimierten Zustand gut eine statische Dichtigkeit liefern kann. Die Dichtung 11 besteht im Gegensatz hierzu aus einem Elastomer und kann eine dynamische Dichtigkeit sicherstellen. Der Kolben 6 selbst trägt eine weitere Dichtung 14, welche die beiden Seiten des Hohlraums 7 gegeneinander abdichtet.

Über Einlaßkanäle 15 und 16 können die Flächen 17 und 18 des Kolbens 6 von Druck beaufschlagt werden, um den Kolben innerhalb des Hohlraums 7 zu verschieben.

Man erkennt, daß die Seite 17 des Kolbens einerseits eine erste ziemlich große kreisringförmige Fläche und andererseits am Ende der Muffe eine kleine Fläche 19 aufweist, welche die dynamische Dichtung 11 berühren kann. Ebenso gesteht die Seite 18 des Kolbens aus einer ebenen großen kreisringförmigen Fläche und einer kleineren Fläche, die mit der statischen Dichtung 10 in Berührung kommen kann. Wenn man die große Fläche der Seite 17 mit einem bestimmten Druck von z. B. 1 bar beaufschlagt, liegt im Falle der Figur 1 der Druck, der won der Fläche 20 auf die Dichtung ausgeübt wird, in der Größenordnung von 10 bar.

Die Arbeitsweise einer solchen Anordnung ist leicht zu verstehen: bei angenommener Ruhelage der Spindel wird über den Kanal 15 die Fläche 17 mit einem Druck neutralen Gases beaufschlagt. Dieser Druck wird um ein Vielfaches verstärkt auf die fließfähige Dichtung 10 übertragen. Letztere wird daher fest in ihrem Sitz eingeklemmt gehalten und verhindert jeglichen Lufteintritt von der Sgite 3.

Bevor die Spindel 1 in Bewegung gesetzt wird, kehlt man die Zufuhr für den Kolben um, d.h. man beaufschlagt die Seite

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über den Einlaßkanal 16 mit Gasdruck. Die Kompression der fließfähigen Dichtung 10 wird aufgehoben. An ihrer Stelle wird die Dichtung 11 einem bestimmten Druck unterworfen. Dieser Druck kann durch irgendwelche bekannten Einrichtungen auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden.

Man erkennt, daß eine solche Anordnung besonders vorteilhaft ist, wenn die Spindel zur Bewegungsübertragung häufig in Gang gesetzt wird. .

Die Anordnung enthält schließlich noch Kanäle 21 und 22 zum Fühlen von LeckflUssen, um den Betrieb und die Alterung der herangezogenen Dichtungen überwachen zu können. Wenn ein Entweichen des neutralen Gases nach aussen im Augenblick der Druckbeaufschlagung der Seite 18 verhindert werden soll, wird eine zusätzliche Dichtung 23 auf dem Kolben vorgesehen. Wenn ein Eindringen von neutralem Gas in den Vakuumbehälter 2 gehädlich ist, wird auf dem · Kolben eine Zusatzdichtung 24 vorgesehen.

Die Figur 2 zeigt eine dichte Durchführung , die für den Fall ausgelegt ist, daß die Spindel 31 weniger häufig betätigt wird. Wie in Figur 1 erkennt man auch hier einen Kolben 32, der in einen Hohlraum 33 gleitet, welcher sich in einem Metallblock 35 befindet.

An seiner Seite 42 empfängt der Kolben von ausserhalb den Druck eines vorzugsweise neutralen Gases, welches über den Einlaßkanal 34 in den Hohlraum 33 geleitet wird. An seiner Seite 36 ist der Kolben 32 ständig von einer Feder 37 belastet. Unter der Wirkung des auf seine Seite 42 eingelassenen Gases kann der Kolben die Kraft der Feder 37 überwinden und die Dichtung 38 zusammendrücken.

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Wenn kein Arbeitsmedium in den Hohlraum 33 gepreßt wird, drückt die Feder 37 den Kolben 32 mit seiner Muffe 39 gegen die plastische Dichtung 40, die in dem festen Teil 43 sitzt.

Die Arbeitsweise dieser dichten Durchführung ist sehr einfach. Im Ruhezustand übt die Feder 37 auf den Kolben einen Druck aus, der verkleinerte Abschnitt der Muffe 39 wir&tmit einem vielfach stärkeren Druck auf die plastische Dichtung, und diese Dichtung 40 ist einem erhöhten Druck unterworfen, der die vollständige Dichtigkeit der Anordnung sicherstellt.

Wenn die Spindel in Gang gesetzt wird, injiziert man durch den Einlaß 34 ein Strömungsmittel, dessen Druck die Wirkung der Feder 37 aufhebt und die Dichtung 38 gegen die Spindel 31 drückt, wodurch die Wirkung der Dichtung verbessert wird. Eine Hilfsdichtung 41 verhindert Einströmen des Gases von einer Seite des Kolbens auf die andere. Hierdurchcverhinder$ man, daß dieses Gas in den abzudichtenden Behälter dringt, wenn die Spindel in Ruhe ist und die Dichtung 38 noch nicht komprimiert ist.

Die beschriebene Anordnung scheint zwar die vorteilhafteste Ausführungsform der Erfindung zu sein, es versteht sich Jedoch, daß verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, zwei bistabile dichte Durchführungen hintereinander auf ein-und derselben Spindel anzuordnen, um die Abdichtung eines Behälters noch weiter zu verbessern. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, zwischen zwei erfindungsgemäße dichte

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■bistabile Durchführung en eine an sich bekannte Zwischendichtung s-Pumpenanordnung zu schalten.

Man kann auch im Rahmen der Erfindung auf einer Spindel eine oder mehrere plastische Dichtungen nach klassischem Yorbild und eine bistabile dichte Durchführung gemäß der vorstehenden Beschreibung anordnen, wobei die fließfähige Dichtung der Durchführung die Dichtigkeit der Anordnung im Augenblick des Auswechselns der elastischen Dichtungen sicherstellt.

Schließlich kann es vorteilhaft sein, die fließfähige Dichtung auf der Seite des Behälters und die elastische Dichtung auf der Atmosphärenseite vorzusehen, jedoch ist ea in anderen Fällen unbedingt notwendig, die umgekehrte Anordnung der beiden Dichtungen zu haben.

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Claims (9)

1. Patentansprüche.

   (1.jBistabile dichte Durchführung für ein Organ zur Bewegungsübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits mindestens eine Garnitur zweier Dichtungen (10, 11) enthält, deren eine (10) zur Herstellung der'statischen Dichtigkeit fließfähig ist und deren andere (11) zur Herstellung der dynamischen Dichtigkeit elastisch ist, und daß für jede Garnitur der beiden Dichtungen eine Kompressionseinrichtung (6) vorgesehen ist, von der mindestens eine (10) dieser Dichtungen beaufschlagbar ist.
2. 2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine Garnitur zweier Dichtungen vorgesehene Kompressionseinrichtung (6) zwischen den beiden Dichtungen (10,11) liegt.
3. 3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fließfähige Dichtung (10) nur dann von der Korapressionseinrichtung (6) beaufschlagt ist, wenn das 0rgan(1) zur Bewegungsübertragung in Ruhe ist.
4. 4. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fließfähige Dichtung (10) nur dann von der Kompressionseinrichtung (6) beaufschlagt ist, wenn das Organ (1) zur Bewegungsübertragung in Ruhe ist, während die elastische Dichtung (11) nur dann von der Kompressionseinrichtung beaufschlagt ist, wenn das Organ in Bewegung ist.
5. 5. Durchführung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionseinrichtung aus einem von dem Organ (31) durchdrungenen Kolben (32) besteht,

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   der in einem Hohlraum (33) längs des Organs verschieblich ist, und daß der Hohlraum auf der Seite der fließfähigen Dichtung (40) einen Strömungsmitteleinlaß (34) und auf der anderen Seite eine dagegenwirkende Feder (37) enthält, deren Kraft die fließfähige Dichtung beim Fehlen eines Strömungsmitteldrucks komprimiert.
6. 6. Durchführung nach den Ansprüchen 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionseinrichtung aus einem von dem Organ (1) durchdrungenen Kolben (6) besteht, der in einem Hohlraum (7) längs des Organs verschieblich ist, und daß der Hohlraum zu beiden Seiten des Kolbens jeweils einen Strömungsmitteleinlaß (15, 16) aufweist.
7. 7. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Garnituren von Dichtungen enthält, und daß jede Garnitur eine fließfähige Dichtung enthält, die nur dann von einer Feder über einen Kolben komprimiert wird, wenn das Organ zur Bewegungsübertragung in Ruhe ist.
8. 8. Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Dichtungsgarnituren eine an sich bekannte Pumpeinrichtung geschaltet ist.
9. 9. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Garnituren von je zwei Dichtungen enthält, wobei die beiden Dichtungen jeder Garnitur der Reihe nach durch einen Kolben zusammengedrückt werden.

   10· Durchführung nach den Ansprüchen 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Dichtungsgarnituren eine an sich bekannte Zwischendichtungs-Pumpeinrichtung geschaltet ist.

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