DE3128539C2

DE3128539C2 - Rollschlauchdichtung für axial bewegliche Zylinderelemente

Info

Publication number: DE3128539C2
Application number: DE3128539A
Authority: DE
Inventors: Martin 6096 Raunheim Heck; Dieter 6085 Nauheim Nold
Original assignee: Effbe-Werk Fritz Brumme & Co Kg 6096 Raunheim De GmbH
Current assignee: Effbe-Werk Fritz Brumme & Co Kg 6096 Raunheim De GmbH
Priority date: 1981-07-18
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE3128539A1

Abstract

Eine Rollschlauchdichtung für axial bewegliche Zylinderelemente (11) weist einen Rollschlauch (23), der im Anschluß an seinen am Zylinderelement (11) anliegenden Mittelabschnitt (24) beidendig um 180 ° umgebogen, längs einer mit dem Zylinderelement (11) einen Ringspalt (36) bildenden gehäusefesten Zylinderfläche (19, 20) zurückgeführt und mit seinem durch nochmalige Umbiegung gebildeten Endabschnitten (28, 29) im Gehäuse eingespannt ist. Hierbei sind die Endabschnitte (28, 29) über eine Ringrippe (17, 18) um etwa 180 ° umgebogen und jeweils mit Hilfe eines Spannteils (1) längs einer hauptsächlich in Achsrichtung verlaufenden Spannfläche (21, 22) auf der dem Mittelabschnitt (24) abgewandten Seite der Ringrippe eingespannt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rollschlauchdichtung für axial bewegliche Zylinderelemente, bei der der Rollschlauch im Anschluß an seinen am Zylinderelement anliegenden Mittelabschnitt beidendig um 180° umgebogen, längs einer mit dem Zylinderelement einen Ringspalt bildenden, gehäusefesten Zylinderfläche zurückgeführt und mit seinem durch nochmalige Umbiegung gebildeten Endabschnitten im Gehäuse eingespannt ist, wobei der vom Rollschlauch begrenzte Ringraum mit einem Füllmedium gefüllt ist.

Bekannte Rollschlauchdichtungen dieser Art (DE-OS 17 75 620) erlauben es, ein Zylinder element, z. B. einen Schaft, abgedichtet durch eine Gehäusewand nach außen zu führen, ohne daß der Hin- und Herbewegung des Zylinderelements merklicher Widerstand entgegengesetzt wird. Die beiden Endabschnitte sind nach Art eines Radialflansches nach außen gebogen und zwischen Flanschen zweier äußerer Rohrabschnitte mittels Schrauben fest eingespannt. Als Rollschlauch dient ein mit Fasern verstärkter Gummischlauch. Dieses Material ist für viele Anwendungszwecke, insbesondere beim Abdichten aggressiver Medien, wie Benzin, nicht geeignet. Das Material hat wegen der in ihm enthaltenen Fasern eine vorgegebene Mindestdicke und erfordert bei der Verformung eine entsprechende Walkarbeit.

Es ist auch eine Rollschlauchdichtung bekannt (CH-PS 1 18 901), bei der der Schlauch ebenfalls aus elastischem Material hergestellt ist und in Zugrichtung wirkende Verstärkungseinlagen besitzt. Die beiden eingespannten Enden sind praktisch ohne Umbiegung zwischen Konusflächen eingespannt. Hier brauchen zwar die Schlauchenden nicht so stark gedehnt zu werden wie bei einer radialen Einspannung, sie müssen aber sehr fest eingespannt werden, da die Spannstelle das Schlauchende nicht nur festhalten, sondern auch die ihm auftretenden Zugkräfte aufnehmen muß. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß sich das Material unter

dem Einfluß der radialen Spannkräfte kalt verformt oder daß es bei dünner Wandstärke zerquetscht wird.

Eine weitere bekannte Rollschlauchdichtung (DE-PS 8 35 239) besitzt einen Schlauch aus Gummi oder einen anderen elastischen Körper, gegebenenfalls auch ohne Gewebeeinlage. Die Befestigung erfolgt dadurch, daß die Schlauchenden mittels Drahtringe c. in nutförmige ProFiIierungen der gegeneinander abzudichtenden Teile eingedrückt wird. Auch hier muß die gesamte Halte- und Zugkraft von den genannten Befestigungen m aufgenommen werden. Infolgedessen ist die Auswahl der brauchbaren Materialien beschränkt

Schließlich sind Rollenmembrandichtungen bekannt, bei denen die Membranen in erheblichem Maß von einer rein zylindrischen Schlauchform abweichen und insbesondere an den Einspannstellen spezielle Profilierungen, wie Wülste, aufweisen (DE-GM 19 87 455, GB-OS 20 43 831, DE-AS 15 25 493 und DE-AS 11 84 655). Solche geformte Membranen erfordern aber bei der Herstellung einen erhöhten Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rollschlauchdichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, durch die die Zahl der verwendbaren Schlauchmaterialien ganz erheblich erweitert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rollschlauch aus einem gegenüber radialer Dehnung empfindlichen Schlauchmaterial besteht und daß seine Endabschnitte über eine Ringrippe um etwa 180° umgebogen und jeweils mit Hilfe eines Spannteils längs einer hauptsächlich in Achsrichtung verlaufendem Spannfläche auf der dem Mittelabschnitt abgewandten Seite der Ringrippe durch etwa radiale Belastung eingespannt sind.

Beim Anmeldungsgegenstand wird die Durchmesserveränderung im Bereich des Endabschnitts des RoIlschlauchs klein gehalten. Die Dehnungsbeanspruchung des Rollschlauchmaterials ist daher klein. Aus diesem Grund können auch Rollschlauchmaterialien verwendet werden, welche gegen radiale Dehnung empfindlich sind.

Für das Einspannen genügen verhältnismäßig geringe Kräfte die auch sehr empfindliche Schlauchmaterialien weder zerstören oder unzulässig verformen. Denn die Spannkräfte brauchen lediglich eine gewisse Mindestreibung zwischen Schlauch und Spannfläche herbeizuführen. Im übrigen sorgt das Füllmedium dafür, daß das Schlauchmaterial an beiden Seiten der Ringrippe anliegt und daher Zugkräfte teils aufgrund der Reibungskräfte zwischen Membran und Ringrippenfläche, hauptsächlieh aber wegen der 180°-Biegung in Form von Druckkräften auf die Ringrippe übertragen werden kann.

Empfehlenswert ist es auch, den Rollschlauch aus einem Elastomer mit einer Shore D-Härte zwischen 40 bis 75 bestehen zu lassen. Ein solches Material hat eine für die Abdichtung ausreichende Elastizität und für viele Anwendungszwecke positive Eigenschaften, würde aber bei Verwendung des bekannten flanschartigen Endabschnitts reißen oder sich durch Kaltfließen verformen.

Mit besonderem Vorteil besteht der Rollschlauch aus einem elastomeren Polyester. Solche Materialien haben eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Medien, wie Benzin oder öl. Je nach Anwendungszweck kommen aber auch andere Elastomere in Betracht. Zweckmäßigerweise hat nicht nur der Ringspalt eine geringe Dicke sondern auch die Ringrippe. Diese sollte am freien Ende eine Dicke von maximal der 6fachen Dicke des Schlauchmaterials haben, vorzugsweise nur eine Dicke von etwa der 4f achen Dicke des Schlauchmaterials. Auf diese Weise wird die radiale Dehnung im Endabschnitt klein gehalten.

Die neue Konstruktion macht es sogar möglich, daß der Mittelabschnitt des Rollschlauches an einer hohlzylindrischen Wand anliegt, die Umbiegungen jeweils nach innen verlaufen und die Einspannung am inneren Zylinderelement erfolgt Bei dieser Ausgestaltung wird die Dehnung des Rollschlauches noch weiter herabgesetzt oder sogjir vollständig verhindert

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Spannfläche achsparallel und das Einspannen erfolgt mittels eines vom Spannteil getragenen O-Ringes. Diese Maßnahme führt zu einer sehr geringen radialen Dehnung des Endabschnitts.

Wenn die Einspannung besonders hohe Kräfte aufnehmen muß, kann die Spannfläche auch leicht konisch verlaufen und das Spannteil eine gleichartige konische Spannfläche aufweisen. Die hierbei auftretende geringfügige zusätzliche Dehnung ist in der Regel zulässig, zumal sie keinen Einfluß mehr auf den am freien Ende der Ringrippe befindlichen Schlauchteil hat

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die Spannteile für beide Endabschnitte durch ein gemeinsames Spannelement gebildet sind. Dieses gemeinsame Spannelement kann bei Einspannung im äußeren Zylinderelement eine Hülse oder bei Einspannung im inneren Zylinderelement ein zylindrischer Einsatz, der von beiden Seiten her von den Ringrippen übergriffen wird, sein. Das gemeinsame Spannelement kann außerdem mit einer Füllöffnung für das Füllmedium versehen sein, was eine besonders einfache Art der Füllung ermöglicht

Normalerweise genügt der Druck des Füllmediums, um den Mittelabschnitt des Rollschlauches sicher am Zylinderelement haften zu lassen. Man kann aber auch noch zusätzliche Befestigungsmöglichkeiten vorsehen, muß aber darauf achten, daß diese nicht zu weit in den schmalen Spalt ragen. Beispielsweise kann ein Teil des Mittelabschnitts des Rollschlauches am Zylinderelement angeklebt oder anvulkanisiert sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Zylinderelement eine Ringnut aufweist und der Mittelabschnitt von einem in diese Ringnut eingreifenden Spannring umgeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Gerät mit der erfindungsgemäßen Rollschlauchdichtung,

Fig.2 einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Geräts mit der erfindungsgemäßen Rollschlauchdichtung.

Das in Fig. ausreichende veranschaulichte Gerät kann für die verschiedensten Zwecke angewendet werden, z. B. als Flüssigkeitspumpe, wie Benzin- oder ölpumpe, als Gasverdichter, als Vakuumpumpe, als pneumatischer Stellmotor u. dgl.

Das Gehäuse weist als äußeres Zylinderelement eine Spannhülse 1 und zwei Flanschteile 2 und 3 auf, welche durch Schrauben 4 zusammengespannt sind. An dem einen Ende ist ein Kopfteil 5, bei einer Pumpe mit den entsprechenden Ventilen und Anschlüssen 6, 7, mittels Schrauben 8 befestigt. Am anderen Ende ist ein Lagerteil 9 mittels Schrauben 10 befestigt. Im Gehäuse befindet sich ein Zvlinderelement 11 in der Form eines

Kolbens, der mit einer im Lagerteil 9 geführten Stange 12 verbunden ist. Eine Rollschlauchdichtung 13 dichtet einen ersten Gehäuseraum 14, der als Pumpenraum dient, von einem zweiten Gehäuseraum 15, der über eine öffnung 16 mit der Atmosphäre verbunden ist, ab.

Zur Bildung der Rollschlauchdichtung ist das Flanschteil 2 mit einer schmalen Ringrippe 17 und das Flanschteil 3 mit einer schmalen Ringrippe 18 versehen. Jede Ringrippe bildet an der Innenseite eine gehäusefeste Zylinderfläche 19 bzw. 20 und an der Außenseite eine achsparallele zylindrische Spannfläche 21 bzw. 22. Ein Rollschlauch 23 liegt mit seinem Mittelabschnitt 24 am Umfang 25 des Zylinderelements 11 an. An beiden Enden ist der Schlauch nach außen um 180⁰C umgebogen und längs eines Abschnitts 26 an der Zylinderfläche 19 und längs eines Abschnitts 27 an der Zylinderfläche 20 zurückgeführt. Nach einer nochmaligen Umbiegung nach außen um 180° um das freie Ende der Ringrippen 17 und 18 ergibt sich ein Endabschnitt 28, der längs der Spannfläche 21 verläuft, und ein Endabschnitt 29, der längs der Spannfläche 22 verläuft. In der Spannhülse 1 sind zwei Ringnuten 30 und 3 J vorgesehen, in denen je ein O-Ring 32 bzw. 33 vorgesehen ist. Beide O-Ringe liegen unter Vorspannung an dem Endabschnitt 28 bzw. 29 des Rollschlauches 23 an.

Über eine Füllöffnung 34 kann ein Füllmedium unter Druck in den Raum 35 gefüllt werden, der von dem Rollschlauch 23, der Spannhülse 1 und den O-Ringen 30, 31 begrenzt ist. Alsdann wird die Füllöffnung 34 verschlossen.

Der Spalt 36 zwischen dem Zylinderelement 11 und den Ringrippen 17 und 18 hat eine Weite von etwa dem 6fachen der Wanddicke des Schlauchmaterials, so daß der zwischen dem Schlauch verbleibende freie Raum der 4fachen Dicke und der innere Biegeradius an der Umlenkstelle 37 etwa dem 2fachen der Schlauchdicke entspricht. Die Dicke der Ringrippen 17 und 18 ist etwa gleich dem 4fachen der Schlauchdicke, so daß sich am freien Ende ebenfalls eine Umbiegung mit dem Radius der 2fachen Schlauchdicke ergibt.

Wenn im Betrieb das Zylinderelement 11 über einen Hub h von einem äußeren Antrieb hin- und herbewegt wird, rollt der Rollschlauch am Umfang des Zylinderelements 11. unter entsprechender Verlagerung der Umlenkstellen 37 ab. Hierbei bleibt die Einspannung an den gehäusefesten Teilen unverändert. Durch das Füllmedium im Raum 35 ist für eine ausreichende Formstabilität beim Abrollen gesorgt. Außerdem ergibt sich eine entsprechende Haftung zwischen Rollschlauch 23 und Zyiinderelement 11. Diese kann durch einen umlaufenden Klebstoffstreifen 38 noch verbessert werden.

Bei einer Ausführungsform hatte das Zylinderelement 11 einen Durchmesser von 50 mm. Auch der Rollschlauch hatte in seiner Ausgangslage den gleichen Durchmesser. Er bestand aus einem Elastomer auf Polyesterbasis mit einer Wanddicke von 03 mm. Die Weite des Ringspaltes 36 betrug 1,8 mm, die Dicke der Ringrippen 17 und 18 betrug 1,2 mm.

Bei der Abwandlung nach F i g. 2 sind für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet worden. Unterschiedlich ist, daß die Spannflächen 121, 122 an den Ringrippen 117, 118 leicht konisch sind und mit gleichartigen Konusflächen 132, 133 an der Spannhülse 101 zum Festspannen der Endabschnitte 128, 129 des Rollschlauches 123 zusammenwirken. Außerdem ist im Zylinderelement eine Ringnut 139 vorgesehen, in welche der Rollschlauch 123 mittels eines

ίο Spannringes, beispielsweise aus Gummi, eingezogen ist, um die Haftung am Zylinderelement zu verbessern.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist ein äußeres Zylinderelement 201 vorgesehen, das beidseitig durch Flanschteile 202, 203 abgeschlossen und mit diesen durch Schrauben 204,205 verbunden ist. Der Flanschteil 202 weist einen Anschluß 206 zur Verbindung mit einem Druckraum 207, der Flanschteil 203 einen Anschluß 208 zur Verbindung mit einem Druckraum 209 auf. Letzterer ist durch eine Dichtung 210 nach außen abgedichtet.

Innerhalb des äußeren Zylinderelements 201 befindet sich ein inneres Zylinderelement 211 in der Form eines Kolbens, dessen Kolbenstange 212 durch ein im Flanschteil 203 ausgebildetes Lager 213 nach außen geführt ist. Das innere Zylinderelement 211 weist zwei Endteile 214 und 215 auf, die je eine Ringrippe 216 bzw. 217 tragen und durch eine Schraube 218 unter Zwischenschaltung eines Spannelements 219 in der Form eines zylindrischen Einsatzes zusammengespannt sind. Der so gebildete Kolben ist über Schrauben 220 und eine Kappe 221 mit einem Kopf 222 der Kolbenstange 212 verbunden.

Ein Rollschlauch 223 liegt mit seinem Mittelabschnitt 224 am inneren Umfang 225 des Zylinderelements 201 an und ist längs eines Umfangsstreifens festgeklebt. An beiden Enden ist der Schlauch um 180° nach innen umgebogen und längs eines Abschnitts 226 an der äußeren Zylinderfläche der Ringrippe 216 sowie längs eines Abschnitts 227 an der äußeren Zylinderfläche der Ringrippe 217 zurückgeführt Nach einer nochmaligen Umbiegung nach innen um 180° um das freie Ende der Ringrippen 216, 217, ergibt sich ein Endabschnitt 228 bzw. 229, der längs einer zylindrischen Spannfläche 230 bzw. 231 an der Innenseite der Ringrippen 216, 217 verläuft. Im Spannelement 219 sind in zwei Ringnuten 232 bzw. 233 zwei O-Ringe 234 bzw. 235 vorgesehen. Diese liegen unter Vorspannung an den Endabschnitten 228 bzw. 229 des Rollschlauches 223 an.

Der vom Rollschlauch umgrenzte Raum 236 steht über Kanäle 237 im Spannelement 219, Kanäle 238 in der Schraube 218 und Kanäle 239 in der Kolbenstange 212 rnii einem Anschluß 240 in Verbindung, wobei eine Dichtung 241 gegenüber dem Druckraum 209 abdichtet. Ober den Anschluß 240 kann Füllmedium unter Druck in den Raum 236 eingefüllt werden, wonach diese Füllöffnung 240 verschlossen wird

Im übrigen kann der Rollschlauch in ähnlicher Weise bemessen sein, wie bei der Ausführungsform der F i g. 1. Infolge der Druckanschlüsse 206 und 208 kann das Gerät der F i g. 3 beispielsweise als Stellmotor dienen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rollschlauchdichtung für axial bewegliche Zylinderelemente, bei der der Rollsclilauch im Anschluß an seinen am Zylinderelement anliegenden Mittelabschnitt beidendig um 180° umgebogen, längs einer mit dem Zylinderelement einen Ringspalt bildenden, gehäusefesten Zylinderfläche zurückgeführt und mit seinem durch nochmalige Umbiegung gebildeten Endabschnitten im Gehäuse eingespannt ist, wobei der vom Rollenschlauch begrenzte Ringraum mit einem Füllmedium gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollschlauch (23; 123; 223) aus einem gegenüber radialer Dehnung empfindlichen Schlauchmaterial besteht und daß seine Endabschnitte (28, 29; 128, 129; 228, 229) über eine Ringrippe (17,18; 117,118; 2«6, 217) um etwa 180° umgebogen und jeweils mit Hilfe eines Spannteils (1; 101; 219) längs einer hauptsächlich in Achsrichtung verlaufenden Spannfläche (21,22; 121, 122; 230, 231) auf der dem Mittelabschnitt (24; 124; 224) abgewandten Seite der Ringrippe durch etwa radiale Belastung eingespannt sind.

2. Rollschlauchdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollschlauch (23; 123; 223) aus einem faserfreien Elastomer besteht.

3. Rollschlauchdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Rollschlauchwand kleiner als 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,3 mm ist.

4. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollschlauch (23; 123) aus einem Elastomer mit einer Shore D-Härte zwischen 40 bis 75 besteht.

5. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollschlauch (23; 123; 223) aus einem elastomeren Polyester besteht.

6. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrippe (17,18; 117,118; 216,217) am freien Ende eine Dicke von maximal der 6fachen Dicke des Schlauchmaterials hat.

7. Rollschlauchdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrippe (17,18; 117,118; 216, 217) am freien Ende eine Dicke von etwa der 4fachen Dicke des Schlauchmaterials hat.

8. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (224) des Rollschlauches (223) an einer hohlzylindrischen Wand (201) anliegt, die Umbiegung jeweils nach innen verlaufen und die Einspannung am inneren Zylindereleinent (211) erfolgt.

9. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (21, 22; 230, 231) achsparallel verläuft und das Einspannen mittels eines vom Sipannteil (1; 219) getragenen O-Ringes (32, 33; 234, 235) erfolgt.

10. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (121, 122) leicht konisch verläuft und das Spannteil (101) eine gleichartige konische Spannfläche (132,133) aufweist.

11. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannteile für beide Endabschnitte (28,29; 128,129; 228, 229) durch ein gemeinsames Spannelement (1; 101; 219) gebildet sind

IZ Rollschlauchdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einspannung im äußeren Zylinderelement das gemeinsame Spannelement (1 ; 101) eine Hülse ist.

13. Rollschlauchdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einspannung :m inneren Zylinderelenient (211) das gemeinsame Spannelement (219) ein zylindrischer Einsatz ist, der von beiden Seiten her von den Ringrippen (216,217) übergriffen wird.

14. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Spannelement (1; 101; 219) mit einer Füllöffnung (34; 134; 237) für das Füllmedium versehen ist

15. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Mittelabschnitts (24; 224) des Rollschlauches (23; 223) am Zylinderelement (11; 201) angeklebt oder anvulkanisiert ist

16. Rollschlauchdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderelement (111) eine Ringnut (139) aufweist und der Mittelabschnitt (124) von einem in diese Ringnut eingreifenden Spannring (140) umgeben ist