DE2453645B2 - Elastische Verbindungsvorrichtung für zwei im wesentlichen koaxiale Teile - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elastische Verbindungsvorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der US-PS 31 68 334 bekannt ist.

Bei dieser bekannten Rohrverbindung ist ein Stapel aus axial nebeneinander angeordneten, abwechselnd starren und elastischen Ringen vorgesehen, wobei dieser Stapel zwischen den Endflanschen zweier Rohre mittels Stangen gehalten ist, die im wesentlichen parallel zu den Rohrachsen sich durch diese Ringe und die Flansche erstrecken und an den Enden mit Muttern zum Zusammendrücken des Stapels versehen sind. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß sie eine relative Verdrehung der Rohre um ihre Achse in nur sehr geringem Maße oder überhaupt nicht aufnehmen kann. Die Starrheit dieser Verbindung gegenüber einer Relativdrehung der miteinander verbundenen Rohrenden engt die Verwendbarkeit auf Anwendungsfälle ein, bei denen Relativverdrehungen der miteinander verbundenen Teile nicht auftreten.

Ferner ist aus der DE-PS 8 85 948 eine elastische Rohrverbindung bekannt, bei der zwischen den Endflanschen zweier Rohre mehrere sich in Achsrichtung erstreckende und teilweise ineinandergesteckte Metallringe vorgesehen sind, zwischen denen Gummi angeordnet ist, mit dem die Metallringe durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden sind. Hierdurch soll ein Ausweiten des die Metallringe verbindenden Gummis verhindert werden. Erreicht wird dies dadurch, daß alle von innen auf das Rohr wirkenden Kräfte von den Ringen selbst weitgehend aufgenommen werden. Auch diese Rohrverbindung läßt nur sehr geringe Relativverdrehungen zwischen den beiden Rohrenden zu, da diese Relativverdrehungen von dem Gummimaterial aufgenommen werden müssen, das in dem ringförmigen Raum zwischen zwei einander axial überlappenden Metallringen liegt Da die Berühiungs- und damit Befestigungsflächen zwischen dem Gummi und den Metaüringen sich axial erstrecken, kann der diesen Ringraum ausfüllende Gummiring nicht um seine eigene Achse auf Torsion verformt werden. Eine geringe Verdrehung zweier Metallringe gegeneinander wird nur dadurch möglich, daß sich der Gummiring in Umfangsrichtung verformt Eine solche Verformung ist jedoch nur begrenzt möglich, da sie eine Verringerung der radialen Dicke des Gummiringes nach sich zieht, der wiederum die Steifigkeit der Metallringe entgegenwirkt Hinzu kommt, daß die Befestigungsflächen zwischen Gummiringen und Metallringen, die sich im wesentlichen axial erstrecken, auf Scherung beansprucht werden. Die Metallringe ergeben somit wie die Stangen der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine Versteifung des Aufbaus der Rohrverbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie sowohl eine noch größere axiale Winkelversetzung als auch eine noch größere Drehwinkelversetzung der miteinander zu verbindenden Teile aufnehmen und im Bedarfsfalle nur durch Einschalten eines weiteren, eine Gleitbewegung ermöglichenden Elements auch bei sich relativ zueinander drehenden Teilen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die elastischen Ringe und die Metallringe axial nebeneinander angeordnet sind und keine den Aufbau versteifenden Stangen durch diese verlaufen, sind die elastischen Ringe um ihre Achse torsionsverformbar, wobei die Reaktionskräfte ausgenutzt werden, die das Material der elastischen Ringe aufgrund seiner Komprimierung aufbringt und bewirken, daß die starren und elastischen Ringe fest aneinander gedrückt werden, so daß sie an ihren Berührungsflächen drehfest miteinander verbunden sind.

Während bei dieser Ausführungsform nach der Erfindung die miteinander verbundenen Teile nur eine begrenzte Drehbewegung relativ zueinander ausführen, wird durch die Ausgestaltung nach dem Unteranspruch ermöglicht, daß eines der Teile volle Umdrehungen relativ zum anderen ausführt.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einem schematischen Axialschnitt eine Verbindungsvorrichtung zwischen einer Welle und einem Maschinenteil, wobei sich die Welle ständig drehen kann und

F i g. 2 eine Ausführungsabwandlung einer solchen Verbindungsvorrichtung.

Die F i g. 1 zeigt eine Welle a, welche sich um eine Achse X-X innerhalb eines bei £ dargestellten Gestells dreht und wie üblich durch nicht dargestellte Lager geführt wird, wobei durch die elastische Verbindungsvorrichtung zwei bei A und B angedeutete Räume dicht voneinander getrennt werden. Der Raum A liegt z. B. innerhalb der Maschine, während der Raum B z. B. mit der Umgebung verbunden ist. Zwischen quer zu der Achse X-XIiegenden Anlageflächen, z. B. an den Teilen a und g vorgesehenen Schultern oder Anschlägen a\ und g\, ist eine Muffe angeordnet, welche koaxial zu dieser

Achse X-X liegt und durch eine Folge von Ringen c, et... c„ aus einem festen (insbesondere metallischen) Werkstoff gebildet wird, weiche durch Ringe d,d\...d„ aus einem Elastomer, insbesondere Neopren, getrennt sind.

Diese Ringe cund d werden in geeigneter Weise zum gegenseitigen Haften gebracht, insbesondere durch Kleben, Vulkanisieren usw. Gegebenenfalls reicht es bei entsprechender Verspannung der Ringe durch Zusammendrücken in Achsrichtung aus, Vorsprünge oder Nuten vorzusehen, die gegeneinander gedruckt werden und eine Verschiebung der Ringe in ihrer eigenen Ebene verhindern.

Eine Anlage einer derartigen Muffe an den entsprechenden gegenüberliegenden Flächen a\ und g\ wird z. B. auf der Seite der Welle bei ai zweckmäßig durch Zwischenschaltung eines Metallringes b, welcher an der Welle auf beliebige geeignete Weise dicht befestigt ist, während der erste elastische Ring dz. B. zum Haften an diesem Ring t gebracht ist, hergestellt, und au/ der Seite des Gesteiis bei g\ durch Mittel, welche eine Verdrehung der von der Welle a angetriebenen Muffe c-dgegenüber dem festen Gestell £ gestatten, wobei die umgekehrte Anordnung ebenfalls möglich ist (feste Muffe und Möglichkeit einer Relativdrehung an der Anlage ai).

Die Relativdrehung wird durch einen festen, insbesondere metallischen und fest mit dem Gestell g-g\ verbundenen Anlagering / und durch einen Ring e aus einem selbstschmierenden Werkstoff ermöglicht, wobei dieser Ring insbesondere aus Polytetrafluorethylen bestehen und an dem letzten Gummiring d„ oder an einem fest mit diesem Ring verbundenen Teil zum Haften gebracht werden kann. (Die umgekehrte Anordnung, d. h. ein fest mit dem Gestell verbundener Ring und ein fest mit der Muffe verbundener Anlagering /kann ebenfalls vorgesehen werden.)

Die Anlagefläche des Anlageringes wird in geeigneter Weise poliert, um eine Drehung bei geringster Reibung und Abnutzung zu ermöglichen, wobei jedoch diese Drehung auch auf beliebige andere Weise ermöglicht werden kann.

Eine gute Zentrierung der Muffe c-d wird z. B. dadurch erzielt, daß der Ring e seitlich in einer Nut des Anlageringes /geführt wird.

Man erhält so eine elastische Muffe, welche eine 4^r> einwandfreie Dichtung bildet, wobei vorzugsweise die zusätzliche Maßnahme getroffen wird, daß die Muffe vor ihrem Einbau oder erst während desselben axial zusammengedrückt wird. Der Abstand L zwischen den Endanlageflächen wird daher so bestimmt, daß er unter den Betriebsbedingungen der Anordnung oder der Maschine um einen geeigneten Wert kleiner als die axiale Länge der Muffe bei ihrer Herstellung ist Die durch diese Zusammendrückung entstehende Reaktionskraft wird durch beliebige, nicht dargestellte Kugeldrucklager od. dgl. aufgenommen, mittels welcher die Welle a in dem Gestell^gelagert ist.

Die zu der Drehachse parallele Vorspannung der gesamten Muffe hat als Hauptwirkung, daß eine ständige Berührung zwischen den aneinander reibenden Flächen der Ringe e, / aufrechterhalten wird, wenn dieser Druck genügend groß ist, wobei trotz der Relativdrehung jeder Durchtritt von Druckmittel zwischen den Anlageflächen verhindert wird.

Ferner hat diese Vorspannung die sekundäre Wirkung, den Widerstand des Elastomers der Ringe d gegen das Eindringen von Druckmittel zu verbessern, wenn dieser Werkstoff etwas porös ist

Die beiden beiderseits dieser Muffe liegenden Räume A und B können somit vollständig voneinander getrennt werden, und zwar trotz der Druckunterschiede, welche zwischen diesen beiden Räumen auftreten können, und trotz der Drehbewegung der Welle.

Es ist noch zu bemerken, daß der Ring e, welcher dünn und verformbar sein kann, unter dem Druck eines Ringes d„ aus einem elastischen Werkstoff steht welcher sich etwaigen Formfehlern des Anlageringes / anpassen kann, so daß für diesen keine genaue Ausführung erforderlich ist.

Die obige Ausführungsform kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So können die Innen- und Außendurchmesser der elastischen Ringe d sowie der Reibfläche zwischen den Ringen e und / weiche in dem Fall der Fig. 1 zur Vereinfachung als gleich angenommen sind, verschieden sein, so daß zwischen den Ringen e und / ein beliebiger gewünschter Kontaktdruck in Funktion der Vorspannung der Ringe d erzielt werden kann. Andererseits kann zur Abstützung an den Enden der Muffe, wie in F i g. 2 angegeben, auf der Seite des Teils a-a\ eine Befestigung durch Haftung oder durch einfache Anlage des Gummis hergestellt werden.

Ebenso könnte auf der entgegengesetzten Seite der Ring e aus einem selbstschmierenden Werkstoff an dem Teil g\ unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Ringes Λ aus einem Elastomer anliegen, während der Anlagering / an dem entsprechenden Ende der die Dichtung bildenden Muffe vorgesehen wird (F i g. 2).

Gegebenenfalls kann die Anlagefläche zwischen dem selbstschmierenden Ring und dem Elastomer gewölbt sein, wie bei q angegeben, um eine bessere Verteilung des Drucks zu erhalten.

Bei den obigen Anwendungen könnte man auch anstatt der gegenseitigen Verdrehungsmöglichkeit zwischen einem Ende der Muffe und dem betreffenden Teil diese Verdrehmöglichkeit innerhalb der Muffe selbst vorsehen, welche dann in zwei Abschnitte unterteilt ist, weiche sich gegeneinander drehen können, insbesondere unter Einschaltung selbstschmierender Ringe, wie oben, z. B. in der Mitte der Muffe oder an einer beliebigen anderen Stelle.

Werden die eine Gleitbewegung ermöglichenden Ringe e und/durch einen starren Ring ersetzt, so ergibt sich eine eine begrenzte Relativverdrehung ermöglichende Muffe zwischen den zu verbindenden Teilen. Diese Teile können in verschiedener Weise ausgestaltet sein, beispielsweise auch als Rohre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elastische Verbindungsvorrichtung für zwei im wesentlichen koaxiale Teile mit Abdichtung eines von beiden Teilen geschaffenen Raumes gegen einen Außenraum, die als Muffe ausgebildet ist, die einen Stapel von axial und konzentrisch nebeneinanderliegenden, einander abwechselnden starren Ringen und axial auf Druck vorgespannten elastischen Ringen Ό enthält und zwischen zwei flanschartige Lagerflächen der zwei miteinander zu verbindenden Teile eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die starren (c) und die elastischen Ringe (d) an ihren jeweiligen Berührungsflächen im wesentlichen ■? unter der Wirkung der Reaktionskräfte der zusammengedrückten elastischen Ringe (d) drehfest miteinander verbunden sind und die elastischen Ringe (^zwischen ihren Berührungsflächen mit den benachbarten starren Ringen (c) um ihre Achse elastisch torsionsverformbar in dem Stapel angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von zwei sich relativ zueinander drehenden Teilen zwischen einem der außenliegenden metallischen Ringe (f) und dem benachbarten elastischen Ring (d)odzr der Lagerfläche des entsprechenden koaxialen Teiles ein Ring (e) aus selbstschmierendem Material wie Polytetrafluoräthylen vorgesehen ist, der einen Gleitkontakt bildet.