DE2254383A1

DE2254383A1 - Dichtungselement

Info

Publication number: DE2254383A1
Application number: DE19722254383
Authority: DE
Inventors: Karl Gustav Derman
Original assignee: Forsheda Ideutveckling AB
Current assignee: Forsheda Ideutveckling AB
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1973-05-17
Also published as: NO147927C; JPS4875962A; DK140859B; SE356112B; DK140859C; GB1372904A; IT973447B; CA989897A; FR2160105A5; NO147927B; JPS544459B2

Description

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PATENTANWÄLTE S KÖLN 51

MAXTON sr. · MAXTON jr. ' pferdmenqesstr. eo

DIPLOM· INGENIEURE 6.1-1 .1972

Anmelder: Porsheda Ideutveckling AB, Värnamo (Schweden) Bezeichnung: Dichtungselement
Unser Zeichen: 644 pg725

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungselement.

Dichtungselemente für Wellen und andere bewegliche Teile zum Einsatz in verschmutzter Atmosphäre mit reibenden Teilchen und ähnliche Dichtungsvorrichtungen, die eine vollkommen zuverlässige Trennung von zwei Räumen gegeneinander zum Ziel haben, sM aufwendig und teuer. Dichtungselemente dieser Ar^c enthalten oft.Hartmetallringe, die aufeinander gleiten und die Dichtung herstellen. Diese Singe sind sehr teuer, sie verursachen darüberhinaus große Leistungsverluste. Gleichfalls gebräuchlich sind verschiedene Typen von Stopfbüchsen. Deren Nachteile sind hohe Verlustleistung, die Notwendigkeit der Kühlung und die Abnutzung der Welle, die durch eine aufwendige Manschette geschützt werden muß. Polglich weisen alle Dichtungsvorriciitungen für die schwierigen Dichtungsfälle den gemeinsamen Nachteil auf, teuer zu sein.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Dichtungselement zu schaffen, welches einfach und billig in der Herstellung und

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im Betrieb ist und eine gute Wirkung erzielt.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Trennung zweier Medien voneinander vorgesehen, die in zwei Räumen an den gegenüberliegenden Seiten einer Öffnung liegen, die durch zwei gegeneimnder verschiebbare Teile gebildet wird, welche ein Dichtungselement, das gegen elnea der gegeneinander verschiebbaren Teile anliegt und eine Zuführung zu einem Zwischenraum zwischen einer Fläche des anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile und einer Fläche- des Dichtungselementes aufweist für ein Gas oder eine Flüssigkeit unter einem Druck, der höher als der Druck der Medien in den genannten Räumen ist, wobei zumindest ein Teil des Dichtungselementes, das die genannte Fläche besitzt, aus elastischem Material besteht, so daß die Fläche des Dichtungselementes bewegbar ist und die Weite des Zwischenraums in Abhängigkeit von zumindest der Elastizität des Teils des Dichtungselement s und dem Druck des in den Zwischenraum gedrückten flüssigen oder gasförmigen Mittels bestimmt.

Für eine Dichtung, bei der die gegeneinander beweglichen Teile aus einer Welle und einer Wand mit einem Loch zur Durchführung der Welle bestehen, weist das Dichtungaelement eine Manschette aus elastischem Material, vorzugsweise aus Gummi, auf.

Die Erfindung lot nachstehend unter Bezugnahme auf 'die Zeichnungen beschrieben. -Ss zeigen

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Pig. 1 einen Axialschnitt durch eine Dichtung zwischen einer feststehenden Achse und einer drehbaren Wand, wobei der obere Bereich die Lage des Dichtungselementes bei feststehender Wand und der untere Bereich die lage des Dichtungselementes bei umlaufender Wand zeigt;

Pig. 2 den oberen Teil eines Axialschnittes einer zweiten Ausführungsform einer Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Teil eines Axialschnittes durch eine dritte Ausführungsfοrm;

Pig. 4 und 5 einen Axialschnitt bzw. eine Ansicht in Axialrichtung einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Pig. 6, 7 und 8 Teile von Axialschnitten von drei weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung.

In Pig. 1 ist eine feststehende Achse 11 durch eine drehbare Wand 12 hindurchgeführt. Eine Manschette 13 aus Gummi umfaßt die Achse und ist an einem Ende mit einem Plansch 14 verbunden,

mit
v/elcher seinerseits der Wand 12 verbunden ist. Ein Kanal 15

verläuft durch die Achse zu der Zwischenfläche 16 zwischen der

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Achse und der Manschette. Ein flüssiges oder gasförmiges Mittel kann durch den Kanal 15 an die Fläche 16 gedrückt werden. Bei Stillstand der Wand wird üblicherweise kein flüssiges oder gasförmiges Mittel auf die Fläche 16 gedruckt. Sofern kein Mittel eingedrückt wird, liegt die Gummimanschette an der Achse an, wie der obere Bereich der Fig. 1 zeigt, und gewährleistet eine ausreichende Dichtung zwischen den Räumen beidseitig der Wand. Wird die Wand 12 gedreht, dann wird ein flüssiges oder gasförmiges Mittel auf die Fläche 16 gedrückt, welches die Manschette aus Gummi von der Achse abhebt wie in übertriebener Darstellung im unteren Bereich der Fig. 1 gezeigt wird. Die Gummimanschette wird im Mittelbereich ausgebaucht und bildet an ihren Enden sehr schmale Zwischenräume, durch die das Mittel fließt. Der Durchfluß des Mittels ist an beiden Seiten gleich, unabhängig von dem Druck der Medien in den Räumen beidseitig der Wand. Die Gummimanschette ist genau gegenüber der Achse zentriert, mit gleichbleibendem Zwischenraum um die gesamte Achse. Dieses erfordert jedoch, daß die Gummimanschette so angeordnet ist, daß sie weitgehend frei in radialer Richtung beweglich ist. In der Ausführung gemäß Fig. 1 ist hierfür ein verschmälerter Bereich 17 der Gummimanschette in der Nähe der Befestigung an den Flansch 14 vorgesehen. Im Betriebszustand liegt die Manschette aus Gummi dicht an der Achse an und das Dichtungselement arbeitet im wesentlichen reibungsfrei. Der Druck wird so eingestellt, daß das flüssige oder gasförmige Mittel die Manschette von der Achse abheben kann. Da die Zwischenräume sehr schmal sein können, ist die Durchtrittsmenge des Mittels durch die Zwischenräume gering. Als flüssiges

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oder gasförmiges Mittel kann luft, Wasser, Öl oder irgendetwas anderes vorgesehen werden.

Wie dargelegt, ist eine Dichtung gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn sie in einer Trennwand zwischen zwei Räumen angeordnet ist, die Medien mit unterschiedlichem Druck enthalten. In dem Raum 18, in den die Manschette 13 hineinragt, herrscht ein Druck P₁, welcher höher als der Druck P₂ auf der anderen Seite der Wand 12 ist. Demzufolge wird der elastische Anaruck des Gummirings durch den Druck P.. dos die Manschette 13 umgebenden Mediums unterstützt. Wenn in den Kanal 15 ein flüssiges oder gasförmiges Mittel mit einem Druck P,, der höher als der Druck P^ ist, eingedrückt wird, hebt sich die Manschette 13 von der Achse ab, so daß eine bestimmte Durchflußmenge des Mittels standig in die Räume 18 und 19 fließt. Dieses verhindert eine Vermischung der Medien in den Räumen 18 und 19 und macht gleichzeitig die Dichtung reibungsfrei. Im Falle eines flüssigen Mittels wird die Flüssigkeit vorzugsweise hinter den Zwischenräumen wieder aufgefangen und zu der Druckversorgung zurückgeführt, wie es im Zusammenhang mit den Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 beschrieben wird; Da Gummi elastisch ist, verformt sich die Gummimanschette rings um die Achse und erlaubt Abweichungen der Achse von der exakt kreisförmigen Form. Andere Unregelmäßigkeiten können gleichfalls durch die Manschette aufgefangen werden und beeinträchtigen nicht die Dichtungswirkung. Gleichfalls kann die Achse in Axialrichtung gegenüber der Wand verschoben werden ohne Auswirkung· auf die Dichtung. Folglich ist die Dichtung gemäß der Erfindung sehr unempfindlich gegenüber räumlichen Abweichungen.

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In Pig. 2 ist eine andere Dichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Eine Manschette 23 aus Gumiai weist drei Planschteile auf, einen mittleren Plansdh 27 und zwei äußere Plansche 27a und 27b. Die Manschette wird zwischen zwei Metallringe 24a und 24b gefaßt und bildet mit diesen eine Einheit, die in einer Wand 22 festgelagert ist und die Achse 21 umfaßx. Die Wand 22 trennt zwei liume 28 und 29. Die Wand enthält einen Kanal 25a, der mit einem Kanal 25b durch den Plansch 27 verbunden ist. In dem Plansch 27a ist eine Öffnung 21Oa vorgesehen, die einer Öffnung 210b in dem mittleren Plansch 27 entspricht. Im entspannten Zustand hat die Manschette 23 einen inneren Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Achse 21. Der erforderliche Andruck zwischen der Manschette und der Achse wird in der Ruhelage dadurch hergestellt, daß ein Druck auf die Manschette durch die Öffnungen 210a und 210b aufgebracht wird. Der durch die Kanäle 25a und 25b aufgebrachte Druck wird zwischen die Kontaktflächen der Manschette 23 aus Gummi und der Achse 21 gebracht und von derselben Druckversorgung erzeugt. Der Druck wird so hoch gewählt, daß sich die Manschette von der Achse abhebt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß bei Ausfall der Druckversorgung die Manschette nicht zerstört wird, da sie ihren Andruck gegenüber ifei?e* der Achse verliert, wenn der Druck ausfällt.

In Pig. 3 ist eine drehbare -Welle 31 dargestellt, die durch eine Trennwand 32 zwischen zwei Räumen 38 und 39 hindurchführt. In die Trennwand 32 ist eine Wut eingearbeitet, die etwas schmaler ist als die Manschette 33 aus Gummi, welche einen vorstehenden Plansch

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37 aufweist, der in einem verengten Teil 34a in der Nut 34 sitzt» Die Manschette 33 aus Gummi wie auch die Nut 34, 34a haben einen T-förmigen Querschnitt. Die Manschette 33 aus Gummi und die .Nut 34 bilden drei ringförmige Räume. In diesen kann der Hing in radialer Richtung verschoben werden» Ein flüssiges oder gasförmiges Mittel kann in einem sehr schmalen ringförmigen Zwischenraum35c zwischen der Manschette 33 aus Gummi und der Welle 31 durch einen Kanal 35a gedrückt werden, der in der Nut 34 und einem Kanal 35b endet. Wenn der Druck des flüssigen oder gasförmigen · Mittels höher als der Druck in dem Raum 38 ist, welcher durch Öffnungen 310a und 310b in der Trennwand bzw. in dem Plansch an die Außenseite der Manschette herangebracht wird, wird die Gummimanschette von der Welle in der vorbeschriebenen Weise abgehoben.

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Die Achse 41 in Piß· 4 und 5 geht durch eine Wand 42 hindurch, die zwei Räume 50 und 51 trennt, in denen einerseits eine Flüssigkeit und andererseits Luft enthalten ist. Die Flüssigkeit darf nicht aus dem Raum 50 ausfließen. Jedoch soll es zulässig sein, daß Wasser in den Raum hineinfließt. Die Achse dreht sich mit hoher Drehzahl und die Umfangsgeschwindigkeit an den Dichtflächen zwischen der Achse und der die Achse umgebenden Dichtung in der Wand ist etw 30 m/sec. In herkömmlichen Dichtungen beträgt die Verlustleistung verschiedene PS. In der in Pig. 4 und dargestellten Dichtung tritt praktisch kein Leistungsverlust auf. Eine Manschette 43 aus Gummi liegt in einer Nut 44 in der Trennwand42. Die Manschette liegt mit einer leichten Vorspannung gegen die Achse 41 an. Ein angewinkeltes Rohr, dessen einer Schenkel in die Manschette hineingeführt ist, führt durch die Trennwand in die Nut 44 hinein. Der andere Schenkel des Rohrs wird durch einen Dichtring mit V-förmigem Querschnitt abgedichtet, so daß das Rohr unter Aufrechterhaltung der Dichtung verschoben werden kann.

Zwischen die Flächen zwischen der Manschette aus Gummi und der Achse 41 wird durch das Rohr 45 Druck eingebracht, der höher als der Druck in dem Raum 50 ist. Die Manschette aus Gummi wird von der Achse abgehoben, und da sie sich in radialer Richtung frei bewegen kann, dreht sie sich um die Achse. Eine geringe Menge von Wasser fließt an den Enden der Manschette aus. Die Endflächen der Manschette aus Gummi sind außenseitig mit ringförmigen Vorsprüngen 46 ausgestattet, die durch Andruck gegen die Innenflä-

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chen der Nut 44 statische Dichtungen bilden.

Aus konstruktiven Gründen kann es notwendig sein, eine geteilte oder geschlitzte Gummimanschette 44 zu verwenden. Pig. 4 und 5 zeigen einen geschlitzten Ring, der nach der Aufbringung auf die Achse zusammengefügt ist. Wichtig ist, daß eine Verbindung dieser Art vollständig dicht und frei von Pehlstellen, z. B. Vorsprüngen und losen Gummiteilchen ist.

Um eine vollkommene Verbindung herzustellen, kann die Manschette in folgender Weise hergestellt werden. Zwischen zwei Metallplatten 47 liegt eine ebene Zwischenfläche. Die Metallplatten sind durch Schrauben 48 zusammengeschraubt und die Lage der Platten gegeneinander ist mit Hilfe von Zentrierstiften 49 festgelegt. Die in dieser Weise verschraubten Metallplatten 47 werden in einer Form angeordnet, in der die Manschette aus Gummi geformt wird. Dann werden die Schrauben 48, die Zwischenfläche aus Metall und die Zentrierstifte 49 entfernt und die Gummimanschette wird durch ein zwischen die Metallplatten eingeführtes Messer aufgeschnitten. Nachdem die Manschette aus Gummi um die Achse gelegt ist, werden die Metallplatten 47 miteinander verschraubt, wobei die Zentrierstifte 49, jedoch die metallische Zwischenfläche nicht verwandt wird. Die Schrumpfung des Gummis bei der Vulkanisation wird dirch das Entfernen der metallischen Zwischenfläche aufgewogen.

Die Ausführungsform nach Pig. 6 unterscheidet sich nurunbedeu-

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tend von den vorbeschriebenen Ausführungsformen. Die Manschette

63 aus Guiami hat einen X-förmigen Querschnitt. Die Trennwand 62, durch die die Achse 61 hindurchgeführt ist, bildet einen Innenraum, der durch eine zylindrische Fläche 67a und eine ebene Fläche 67b begrenzt ist. Die Manschette ist durch zwei Metallringe

64 verstärkt, die in den Innenraum mit dichtender Anlage gegen die Fläche 67a hineingepreßt sind. Zv/ischen den Metallringen 64 ist ein ringförmiger Verteilungskanal 65 ausgebildet, der mit einer Druckversorgung für ein flüssiges oder gasförmiges Mittel durch den Kanal 65a in der V/and verbunden ist. Das flüssige oder gasförmige Mittel wird weiterhin durch einen Kanal 65b in der Manschette aus Gummi zu der Fläche 66 zwischen der Manschette und der Achse geleitet. Ein Kanal 610 ist in der Manschexte angeordnet, um denselben Außendruck um den Manschettenteil des Gummirings wie in dem Raum um die Achse einzuhalten.

Die vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Manschette aus Gummi auf, die zwei zusammenhängende Manschettenteile besitzt. Im Hinblick auf die Wirkungsweise ist dieses nicht notwendig. Die Manschetten-ceiIe können durch zwei getrennte Manschetten 73a, 73b wie in Fig. 7 ersetzt werden. Die Gumciisanschetten liegen in zwei Nuten 74a, 74b. Das druckbeaufschlagte flüssige oder gasförmige Mittel wird zwischen den Gummimanschetten durch einen Kanal 75 in der Wand 72 eingebracht. In dieser Ausführungsform kann die Achse 71 verschiedene Durchmesser im Bereich der Dichtung aufweisen.

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Pig. 8 zeigt eine der der Jig. 7 ähnliche Ausführungsform. Der Unterschied besteht darin, daß jede Gummimansehette durch zwei O-Ringe ersetzt ist.

Ansprüche

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Claims

225A383 - 12 Ansprüche

1./Vorrichtung zur Trennung zweier Medien voneinander, die in zwei Itäumen an den gegenüberliegenden Seiten einer öffnung liegen, die durch zwei gegeneinander verschiebbare Teile gebildet wird, gekennzeichnet durch ein Dichtungselement, das gegen eines der gegeneinander verschiebbaren Teile dicht anliegx und mit einem flüssigen oder gasförmigen Mittel versorgt werden kann, welches in einen Zwischenraum zwischen einer Fläche des anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile und einer Fläche des Dichtungselementes mit einem Druck eingebracht wird, der höher ist als der Druck der Medien in den genannten Räumen, wobei zumindest ein Teil des Dichtungselements, das die genannte Fläche besitzt, aus elastischem Material besteht, so daß die Fläche des Dichtungselements bewegbar ist und die Weite des Zwischenraums in Abhängigkeit von zumindest der Elastizität des elastischen Teils des Dichtungselements und dem Druck des in den Zwischenraum gedrückten flüssigen oder gasförmigen Mittels bestimmt.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannte Fläche des Dichtungselements in Richtung auf die Fläche des anderen der gegeneinander beweglichen Teile gedrückt wird.

3. Dichtungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruck mit Hilfe eines druckbeaufechlagten flüssigen oder gasförmigen Mittels in der Weise aufge-

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bracht wird, daß dieser Druck auf eine dem anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile abgewandten Fläche des Dichtungselement c wirkt.

4-. Dichtungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Flächen des Dichtungselementes und des anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile gegeneinander anliegen, wenn die Druckversorgung des flüssigen oder gasförmigen Mittels ruht.

5. Dichtungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e kennzeichnet, daß die einander gegenüberstehenden Flächen des Dichtungselements und des anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile im Abstand voneinander liegen, wenn die Druckversorgung des flüssigen oder gasförmigen Mittels ruht.

6. Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kanal in.¹ dem anderen der gegeneinander verschiebbaren Teile zur Zuführung des flüssigen oder gasförmigen Mittels, der mit der Druckversorgung verbunden- ist. . ,

7. Dichtungselement nach, einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder gasförmige Mittel durch einen Kanal in dem erstgenannten der gegeneinander verschiebbaren Teile und in dem Dichtungselene nt, der mit der Druckveraorgung verbunden i3t, zugeführt wird.

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8. Dichtungselement nach einem eier vorhereellenden Ansprüche, dadurch g ο lc e η η ζ e i ο h η e ΐ , da;3 dia gegeneinander verschiebbaren Teile aus einer I/and beotehen, die die zwei Räume voneinander trennt und einer AciuJ3, die durch die V/and hindurchgeführx i^t, daß dac Dichtun^aele^eiit iuj einer Manschette aus Gummi besteht, die dicht gegenüber der Wand angeordne'c i-t und die Achse umschließt, wobei die Manschette in radialer Richxung gegenüber der Achse bewegbar ist, um gegenüber dieser den genannten Zwischenraum zu bilden.

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