DE2032216C3 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zylindrischen Teiles in einer Bohrung, insbesondere eines Rohres in einer MuITe, mit einer das zylindrische Teil umgebenden, in die Bohrung eingesetzten Buchse aus einem Material mit hohem Ε-Modul und mit einem die Buchse auf einem axialen Teilbereich umgebenden elastischen Dichtfing, an den radial nach außen die Bohrungswand angrenzt und der zwischen einer in der Bohrung angebrachten Schulter und einem ebenfalls konzentrisch zum zylindrischen Teil angeordneten DruckolifH pinsnannbar ist, wobei der Dichtring beim Anziehen des Druckgliedes den umgebenen Bereich der Buchse radial nach innen gegen das zylindrische Teil verformt.

Eine derartige Dichtungsanordnung ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 432 1~87). Bei dieser bekannten Dichtungsanordnung ist eine zylindrische Buchse aus einem Materia! mit hohem Ε-Modul au das Rohr aufgeschoben. Die Buchse ist von einer Muffe umgeben, die eine Schulter aufweist, an der ein die Buchse aiii

ίο einem axialen Teilbereich umgebender und durch einen mit der Muffe versehraubbaren Druckring spannbarer Dichtring aus einem Elastomer anliegt. Beim A nziehen des Druckringes übt der Dicluring eine radial nach innen gerichtete Kraft aus, durch die die Hülse ringförmig gegen das abzudichtende und zu hallende Rohr gepreßt wird. Es tritt dabei eine geringfügige Verformung der Hülse in Gestall einer flachen "Einschnürung auf. Von bekannten, uolit-iic-ii. stopfbuehsartigen Dichtungsanordnungen (deutsche:-

ίο Gebrauchsmuster 1709 159; französische Patentschrift 1 321 532) unterscheidet sich die bekannte Dichtung dadurch, daß radial zwischen dem durch axiales Verspannen zusammengepreßten Dichtung und dem abzudichtenden Rohr eine verformbar^ Buchse aus einem Materini mit hohem Ε-Modul vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, durch einfache-. Zurückschrauben des Druckgliedes den Dichlring zu entlasten und das in die Bohrung eingesetzte zylindrische Teil so zu lockern, daß es aus der Bohrung herausgezogen werden kann. Wird dann dieses zylindrische Teil wieder eingesetzt, so ist gewährleistet. daß der Dichtring wieder seine richtige Lage einnimmt und nicht etwa durch die Kanten des eingeführten zylindrischen Teiles beschädigt oder aus der normalen Gebrauchsstellung herausgedrückt wird Nachteilig ist bei den bekannten Dichtungsanordnungen insbesondere die Vielzahl von Einzelteilen, die zum Aufbau der Dichtungsanordnung erforderlich sind. Nachteilig ist insbesondere, daß nicht auszuschließen ist, daß der elastische Dichtring bei mitdrehendem Druckring verdreht, verformt und beschädigt wird. Es kann dadurch die radial auf die Hülse wirkende Druckkraft über den Umfang unterschiedlich stark ausgebildet sein, was die Abdichtung beeinträchtigen kann. Außerdem kann dadurch insbesondere die Wiederverwendbarkeit des elastischen Dichtringes in Frage gestellt sein.

Die ferner erwähnten bekannten Abdichlanordnungen sind stopfbuchsartige Dichtungen, bei denen der elastische Diciiiring durch axiales Zusammenpressen zur Anlage an eine äußere Muffe und das radial innere Rohr gebracht wird. Selbst wenn zwischen Dichtungsring und den als Druckglied dienenden Schraubring noch ein Metallring eingelegt wird, um den Dichtungsring gegen die beim Anziehen des Schraubringes in Umfangsrichtung wirkenden Kräfte zu entlasten, wird häufig ein Verdrill·.-·; ü/id eine Verformung des Dichtungsringes auftreten, die die angestrebte gute Abdichtung beeinträchtigt. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Dichtring beim Einspannen zwischen die Schulter der Bohrung und das Druckglied so beschädigt wird, daß er nach dem i.öscn der Dichtungsanordnung nicht mehr brauchbar ist und ausgewechselt werden muß.

6«, Bei einer ähnlichen bekannten Anordnung, bei der der elastische Dichtring in einer ringförmigen Hülle gehalten ist, wird ebenfalls durch axiales Zusammenpressen der Dichtringhalterung der Dichtring unmit-

telhur gegen das Rohr gepreßt, wobei eine gewisse Verformung der den Diehlring trauenden HuMe auftritt. Dabei erfolgt die Abdichtung ;m der Mulle in unbefriedigender Weise durch das metallische Hülsenrmiterial (USA-Patentschrift 2 470 546).

Schließlich ist es auch hei ähnlichen Anordnungen ;iekanni (schweizerisch*: Patentschrift 46S 585), einen Druck- oder Stiilzr'mg mit einem in Richtung auf einen elastischen Dichtring vorstehenden, an dem abzudichtenden Rohr angrenzenden Rand zu verdien. An Jiesen Rand grenzt eine Schrägilaehe an. wodurch beim Zusammenpressen des elastischen Dichtringes eine radial nach innen gerichtete Kraftkomponente auf Jen Rand des Stülzringcs ausgeübt wird, der daJirch an das Rohr schneidringartig angepreßt wird. B wird dadurch erreicht, daß sich nicht das Rohrende k.i-i~cli nach innen verformt, sondern daß das Rohr ir, ■:i;:em Abstand von seinem 1 n.le eine rin'-u"ör;ni»e I ,.--.,hnurung erhält. Es muli jedoch bei dieser bcl.uT.ien Anordnung der elastische Diehlring nach jcJ. :■;■ Gebrauch ersetzt werden, um' es muli ein volume-. Zerlegen der Anordnung hei Ausw,v!iseln des |1.-:tcs erfolgen.

IV Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt ι\:·.π'Λ. eine Dichtungsanordnung /u schallen, die aus ν.(.η!;.· einzelnen Teilen besieht und die dabei den- ΰ;κ:\\ eine gute Fixierung des zylindrischen Teiles bei gleichzeitig sicherer Abdichtung und unter Schonung Je-- elastischen Dichlringes ergibt.

' ielöst wird diese Aufgabe, ausgehend \on einer Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art. erimdungsgcmäß dadurch, daß die Buchse mit einer jiü'jcrcn Ringnut versehen ist, in der sich der Dichtring befindet, wobei die Nutbndendicke klein ist gegenüber der axialen Erstreckung der Ringnut, und (.!•.iß die Buchse mit den Stirntläehen des die Ringnut e:^iial*:nden Abschnittes an der Schulter der Bohrung und dem Druckglied anliegt.

Hin Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung liegt darin, daß der elastische Dichtring \ollig sicher gegen Verdrillen und daraus resultierende Beanspruchungen beim Anziehen der Spannfeder geschützt ist. Der elastische Dichtring braucht 'lediglich eine Funktion als wenig oder nieru kompressibles Druckgüed auszuüben, das (lon dünnen Nutboden auch bei hohem Ε-Modul des Buchscnmaterials leicht zn verformen vermag. Dadurch ist es auch möglich, daß die Dichtungsanordnung nach Demontage wieder verwendbar ist, da die F.inzcltcile nicht beschädigt sind. Das aus Buchse und Dichtring bestehende Dichtglied bildet eine zumindest formschlüssig zusammenhängende Einheil. Schließlich besteht noch der Vorteil, daß keinerlei axiale Vcrschiebehewegung des elastischen Dichtringes erfolgt und dadurch bedingte Verlctzungsgefahren der Dichtringoberfläche ausgeschaltet sind. Das ist vor allem deshalb von Vorteil, weil während der Vcrsdiicbebewcgung eines an der Rohroberfläche anliegenden Dichtringes bereits eine Verformung der Rohmbertläche auftritt, wodurch ungünstige Bcanspruchungsverhältnisse für den elastischen Dichiring auch dann sich ergeben, wenn die Oberfläche des Rohres zunächst glatt bearbeitet war. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgcmäßen Dichtungsanordnung liegt darin, daß bei einfacher Gestaltung der Buchse diese an zwei im Abstand voneinander liegenden ringförmigen Bereichen radial nach innen gegen das abzudichtende Rohr gepreßt wird. FIs \\'-ru also trot/ der relativ einfachen Gestaltung mit einem flachen Nutgrund eine doppelte Abdichtwirkung in Form zweier zueinander paralleler Abrichtringe erzielt. Endlich ist es hei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung noch von \Orieil, daß sie nicht an bestimmte Verhältnisse zwischen dem Innendurchmesser der Bohrung und dem Außendurchmesser des darin abzudichtenden zylindrischen Teiles gebunden ist, ?·-< daß hier dem Techniker viele Variaiionsmöglichkeiten zur Verfügung stehen und insbesondere in einer vorgegebenen Mu)Te auch unter Verwendung von Buchsen und Schraubringen verschiedenen Innendurchmessers Rohre mit verschiedenem Außendurchmesser eingesetzt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sehließen sich an d;n die Ringnut enthaltenden Abschnitt der Buchse Fortsätze mit geringerem Außendurchmesser an. Durch die Fortsätze der Buch-.e, die in die Bohrung des Maschinenteiles und/ oder das Druckgüed hinein" igen, wird eine zusätzliche Zentrierung des zylindrischen Teiles bewirkt, die es besonders leicht ermöglicht, Teile verschiedenen Durchmessers in die gleiche Bohrung, einzusetzen. Zur beseren Führung kann dabei die dem Druckglied zugewandte Stirnfläche als Schrägfläche ausgebildet sein.

Bei einem bevorzugt angewendeten Verfahren zum Herstellen von Buchse und Dichtungsring der erlindungsgemäßen Dichtungsanordnung wird der elastische Dichtungsring durch Eingießen der Masse eines elastischen, gießbaren Werkstoffes unmittelbar in die Ringnut der Buchse hergestellt. Auf diese Weise wird ein einteiliges Dichtungselement geschaffen, so daß vor dem Einbau nicht erst mehrere Dichtungselcmente zusammengesetzt zu werden brauchen, hin weiterer Vorteil besteht darin, daß der elastische Dichtungsring auf einfache Weise nahtlos hergestellt werden kann. Der Dichtungsring ist ferner genau der Form der Nut der Buchse angepaßt, so daß sich zwischen Wandung der Nut und dem Dichtungsring keine den Dichtungsring eventuell beschädigenden Materialien absetzen können. Fnillich wird auch die Herstellung selbst vereinfacht, weil für die Herstellung des Dichtungsringes keine besonderen Foimen und" für die Verbindung mit der Buchse keine zusätzlichen Arbeitsgänge benötigt werden.

Um die gesamte erfindungsgemäße Dichtungsanordnung in einem einzigen Durchlauf und in einer einzigen Vorrichtung herstellen zu können, wird ein Verfahren angewendet, bei dem die Buchse durch Eingießen eines geeigneten Werkstoffes in eine i onn hergestellt, anschließend nur die Nut der Buchse zum Eingießen der den Ring bildenden Masse freigelegt und die Dichtungsanordnung erst nach dem Eingießen des Ringes tiIs Baueinheit der Form enlnomme:.. wird. Auf diese Weise kann die Dichtungsanordnung schnell und in äußerst wirtschaftlicher Weise hergestellt werden, da weder ein großer Aufwand an Arbeitszeit noch ein großer Aufwand an Maschinen erforderlich ist.

Unter »Eingießen« sollen hier alle diejenigen Verfahren verstanden werden, bei denen eine erstamings-Fähige flüssige, poröse, pulver- oder granulatförmigc Masse gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme und/oder Druck in eine Form gebracht wird, um einen dem Innenraum der Form ähnlichen Formkörper zu erzeugen. Die zur Durchführung des Verfahrens benutzte Form kann aus einem Bolzen und

einer in einem Abstand den Bolzen umgebenden und an dem Bolzen befestigten Hülse gebildet sein, die aus zwei Halbschalcn besteht. Bolzen und Hülse definieren die Abmessungen der Buchse. Die Hülse ist mit einem Schlitz versehen, in den. zwei halbringförmigc Schieber eingesetzt sind, die die Nut der buchse definieren. Zunächsl werden die beiden Schieber in ihre eine Endstcllung, in der sie in den Raum zwischen Bolzen und Hülse hineinragen, gebracht. Dann wird die Buchse durch Umgießen des als Werkstoff für die Buchse verwendeten Polyamids in die Form hergestellt. Daraufhin werden die beiden Schieber in ihre andere Endstcllung gebracht, in der sie die Nut freigeben. Dabei geben die Schieber auch eine Bohrung frei, durch die die Nut der Buchse mit einem als Werkstoff für den elastischen Dichtungsring dienenden Elastomer vollgegossen wird. Nach dem Spritzen des Dichtungsringes kann dann das Dichtungselement als Baueinheit der Form entnommen werden.

Die Form zur Herstellung der Dichtungsanordnung kann auch derart ausgebildet sein, daß die die Nut definierenden Schieber vor dem Vollgießen der Nut vollständig aus der Form herausgenommen werden und der elastische Dichtungsring dann eingegossen wird.

Die Erfindung ist an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicle näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die eingebaute Dichtungsanordnung in ungcspanntem Zustand und

F i g. 2 die eingebaute Dichtungsanordnung in gespanntem Zustand.

In der Zeichnung sind Einschraubverbindungen dargestellt, bei denen ein Rohr 1 in eine Muffe 2. die mit einer gestuften Bohrung 3 versehen ist, eingeschoben ist. Im Bereich der gestuften Bohrung 3 ist das Rohr 1 von einem eine Buchse S und einen Dichtungsring umfassenden Dichtungselement 10 umgeben. Die Buchse 5 weist im Bereich ihrer Mitte einen Abschnitt 6 mit größcrem Außcndurchmcsscr auf, der sich einerseits mit seiner einen Stirnfläche an einer Schulter 7 der gestuften Bohrung 3 abstützt und an den sich nach beiden Seiten Fortsätze 12 und 22 mit geringem Außendurchmesser anschließen. Die Buchse 5 besteht aus einem einen hohen E-Modul aufweisenden Kunststoff hoher Zähigkeit, beispielsweise einem Polyamid. Im Bereich des Abschnittes 6 größeren Durchmessers weist die Buchse 5 eine Ringnut 8 auf, deren Tiefe nur wenig geringer ist als die Dicke der Wandung der Buchse 5 im Bereich ihres Abschnittes 6. Die Ringnut 8 wird also an ihrer Innenseile von einem schmalen ringförmigen Steg 9 begrenzt. In diese Ringnut 8 ist der elastische Dichtungsring 10 eingespritzt, der aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer, der eine Shore-Härle von etwa 70 aufweisen soll, besieht. Für den Dichtungsring 10 kann ein Polyurethan-Elastomer, wie beispielsweise Vulkollan, verwendet werden. Der elastische Dichtungsring 10 füllt den gesamten Raum der Ringnut 8 aus.

Die der Schulter 7 der gestuften Bohrung 3 abgewandte Stirnfläche des mittleren Abschnittes 6 der Buchse 5 ist als Schrägllächc 11 ausgebildet, an die sich ein Druckglied 14 anlegt. Die Buchse 5 ist ferner am Finde ihres aus der gestuften Bohrung 3 dor MuITe 2 hcrausragondcn Fortsatzes 12 mit einem kurzen Innenkonus 13 verschen. Dadurch kann die Montage so erfolgen, daß zuerst das Dichtungselement 4 in die MuITc 2 und dann nach Einsetzen des Druckgliedes 14 das Rohr I in die Buchse 5 eingeschoben

ίο wird.

Bei einem in der F i g. 1 dargestellten Ausfülirungsbcispicl, bei dem die Dichtungsanordnung in ungcsnanntem Zustand dargestellt ist, ist das Druckglied 14 als Überwurfmutter ausgebildet, die auf ein Außengewinde der Muffe 2 aufgeschraubt ist und sich mit einem axialen Vorsprung 15, der in die gestufte Bohrung 3 eingreift, an die Schrägflächc 11 des mittleren Abschnittes 6 der Buchse S anlegt. Wird die Überwurfmutter 14 vollständig auf die Muffe 2 auf-

iu geschraubt, so wird das Dichtungselement 4 komprimiert, d. h. es stützt sich der mittlere Abschnitt 6 an der Schulter 7 der gestuften Bohrung 3 ab, und es wird der elastische Dichtungsring IO zusammengepreßt.

as Dicsci gespannte Zustand des Dichtungselemcnts 4 ist in F i g. 2 dargestellt. Im übrigen ist bei dieser Ausführungsform lediglich das Druckglied als Sehraubring 16 ausgebildet, der mit einem Außengewinde und an seinem einen Einde mit einem Kopf 17 zum Ansetzen eines Werkzeuges versehen ist. Der Schraubring 16 ist in die mit einem Innengewinde versehene Muffe 2 eingeschraubt und liegt mit seiner dem Kopf 17 abgewandten Stirnfläche an der Schrägfläche 11 des mittleren Abschnittes 6 der Buchse 5 an.

In gespanntem Zustand ist sowohl die Buchse 5 als auch der elastische Dichtungsring 10 verformt. Der elastische Dichtungsring 10 wird stark zusammengepreßt und wölbt sich an seiner äußeren Ringflächc aus der Nut 8 der Buchse S heraus und legt sich gegen die Wand der gestuften Bohrung 3. An dem dem offenen Ende der Nut 8 gegenüberliegenden Ende ist der die Nut 8 begrenzende Steg 9 derart zusammengedrückt, daß er sich in bezug auf die Ringnut 8 zunächst radial nach außen wölbt, dann aber eine nach innen in die Nut springende Falte 18 bildet, die in den elastischen Dichtungsring 10 eindringt und diesen in radialer Richtung zu beiden Seiten der Falte 18 des Steges 9 in Richtung auf das Rohr 1 abdrängt Dadurch legt sich längs des gesamten Umfangs und zu beiden Seiten der Falte 18 der Steg 9 dicht an da: Rohr 1 an, und zwar mit einer solchen Kraft, daß da: Rohr 1 in diesem Bereich mit einer Einschnürung Ii versehen wird, die etwa 0,3 bis 0,5 mm betragcr kann. Die Wandstärke des Steges 9 beträgt etwi 0,3 mm.

Wird das Druckglied wieder gelöst, so nimmt da Dichtungselement 4 seine ursprüngliche Form wiede an, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Das Rohr 1 kam dann ohne Schwierigkeiten wieder aus dem Dich lungselement 4 herausgezogen werden, und es kam das Dichtungselement 4 erneut verwendet werder ohne daß die Dichtwirkung vermindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines zylindrischen Teiles in einer Bohrung, insbesondere eines Rohres in einer Mu(Te, mit einer das zylindrische Teil umgebenden, in die Bohrung eingesetzten Buchse aus einem Material mit hohem Ε-Modul und mit einem die Buchse auf einem axialen Teilbereich umgebenden elastischen Dichtring, an den radial nach außen die Bohrungswand angrenzt und der zwischen einer in der Bohrung angebrachten Schuller und einem ebenfalls konzentrisch zum zylindrischen Teil angeordneten Druckglied einspannbar ist, wobei der Dichtring heim Anziehen des Druckgliedes den umgebenen Bereich der Buchse radial nach innen gegen den zylindrischen Teil '.erformt, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (5) mit einer äußeren Ringnut (8) versehen ist, in der sich der Dichtring (iO) befindet, wobei die Nutbodendicke klein ist gegenüber der axialen Erstreckung der Ringnut (8), und daß die Buchse (5) mit den Stirnflächen des die Ringnut (8) enthaltenden Abschnittes (6) an der Schulter (7) der Bohrung (3) und dem Druckglied (14) anliegt.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn-V daß sich an den die Ringnut (S) enthaltenden Abschnitt (6) der Buchse (5) Fortsätze (12 und 22) mit ^eringcem Außendurchmesser anschließen.

3. Dichtungsanordnung nach Ansp.uch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druckglied (14 bzw. 16) tUgevvandte Stirnfläche als Sclirägfläche (11) ausgebildet ist.

4. Verfahren zum Herstellen von Buchse und Dichtring einer Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Dichtring (10) durch Eingießen der Masse eines elastischen, gießbaren Werkstoffes unmittelbar in die Ringnut (8) der Buchse (5) hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (S) durch Eingießen eines geeigneten Werkstoffes in eine Form hergestellt, anschließend nur die Ringnut (8) der Buchse (5) zum Eingießen der den Ring (10) bildenden Masse freigelegt und die Dichtungsanordnung (4) erst nach dem Eingießen des Dichlringes(lO) als Baueinheit der Form entnommen wird.