DE2453645B2

DE2453645B2 - Elastic connection device for two essentially coaxial parts

Info

Publication number: DE2453645B2
Application number: DE19742453645
Authority: DE
Inventors: Robert Maisons Alfort Vilain (Frankreich)
Original assignee: Entreprise D'equipements Mecaniques Et Hydrauliques Emh Paris
Current assignee: Entreprise D'equipements Mecaniques Et Hydrauliques Emh Paris
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-12
Publication date: 1979-04-26
Also published as: IT1025075B; FR2251237A5; JPS549669B2; DE2453645C3; JPS50111461A; GB1462136A; DE2453645A1

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.The invention relates to an elastic connecting device as described in the preamble of claim 1 and is known, for example, from US Pat. No. 3,168,334.

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.In this known pipe connection, a stack of axially juxtaposed, alternating rigid and elastic rings provided, this stack between the end flanges of two pipes is held by means of rods which are essentially parallel to the pipe axes through these rings and the Flanges extend and are provided with nuts at the ends to compress the stack. Of the The disadvantage of this known device is that it allows a relative rotation of the tubes around their Axis can only accommodate very little or not at all. The rigidity of this connection compared to a relative rotation of the pipe ends connected to one another, the usability is reduced Applications in which relative rotations of the interconnected parts do not occur.

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.Furthermore, from DE-PS 8 85 948 an elastic pipe connection is known in which between the End flanges of two pipes several axially extending and partially nested Metal rings are provided, between which rubber is arranged, with which the metal rings are glued or vulcanizing. This is intended to expand the rubber connecting the metal rings be prevented. This is achieved by the fact that all forces acting on the pipe from the inside are from the Wrestling itself is largely included. This pipe connection also allows only very slight relative rotations between the two pipe ends because this relative twist of the rubber material must be included in the annular space between two axially overlapping Metal rings are because the contact and thus fastening surfaces between the rubber and the Meta rings extend axially, the rubber ring filling this annulus cannot be around its own Axis can be deformed to torsion. A slight twisting of two metal rings against each other is only possible in that the rubber ring is deformed in the circumferential direction. However, such a deformation is only possible to a limited extent, since it entails a reduction in the radial thickness of the rubber ring, the in turn counteracts the rigidity of the metal rings. In addition, the mounting surfaces between Rubber rings and metal rings that extend substantially axially, stressed in shear will. Like the rods of the embodiment described above, the metal rings thus result in stiffening the structure of the pipe connection.

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.The invention is based on the object of providing an elastic connecting device of the type mentioned at the beginning Kind of to improve so that it has both an even greater axial angular displacement and an even Record larger angular displacement of the parts to be connected and only if necessary by switching on a further element which enables a sliding movement, even in relation to one another rotating parts can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.

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.Characterized in that the elastic rings and the metal rings are arranged axially next to one another and no rods stiffening the structure run through it, the elastic rings are around their axis torsionally deformable, whereby the reaction forces are used, which the material of the elastic rings due to its compression applies and cause the rigid and elastic rings to be firm are pressed against one another so that they are connected to one another in a rotationally fixed manner at their contact surfaces are.

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.While in this embodiment of the invention, the interconnected parts only one execute limited rotational movement relative to each other is due to the configuration according to the dependent claim allows one of the parts to make full revolutions relative to the other.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtExemplary embodiments according to the invention are described below with reference to the drawings explained in more detail. It shows

F i g. 1 in einem schematischen Axialschnitt eine Verbindungsvorrichtung zwischen einer Welle und einem Maschinenteil, wobei sich die Welle ständig drehen kann undF i g. 1 in a schematic axial section a connecting device between a shaft and a machine part, whereby the shaft can rotate continuously and

F i g. 2 eine Ausführungsabwandlung einer solchen Verbindungsvorrichtung.F i g. 2 shows a variant embodiment of such a connecting device.

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 dieserThe F i g. 1 shows a shaft a, which rotates about an axis XX within a frame shown at £ and is guided as usual by bearings (not shown), with two spaces indicated at A and B being tightly separated from one another by the elastic connecting device. The room A is z. B. inside the machine, while the room B z. B. is connected to the environment. Between contact surfaces lying transversely to the axis X-XI, e.g. B. on the parts a and g provided shoulders or stops a \ and g \, a sleeve is arranged which is coaxial with this

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.Axis XX lies and is formed by a series of rings c, et ... c " made of a solid (in particular metallic) material, which are separated by rings d, d \ ... d" made of an elastomer, in particular neoprene.

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.These rings c and d are made to adhere to one another in a suitable manner, in particular by gluing, vulcanizing, etc. prevent their own level.

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).A system of such a sleeve on the corresponding opposite surfaces a \ and g \ is z. B. on the side of the shaft at ai expediently produced by interposing a metal ring b, which is tightly attached to the shaft in any suitable manner, while the first elastic ring is e.g. made to adhere to this ring t , and au / the side of the frame at g \ by means which allow a rotation of the sleeve cd driven by the shaft a with respect to the fixed frame £ , whereby the reverse arrangement is also possible (fixed sleeve and the possibility of a relative rotation on the system 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.)The relative rotation is made possible by a solid, in particular metallic and fixedly connected to the frame gg \ associated abutment ring / and by a ring e from a self-lubricating material, which ring may consist in particular of polytetrafluoroethylene and d at the final rubber ring "or to a fixed with this Ring connected part can be made to adhere. (The reverse arrangement, ie a ring firmly connected to the frame and an attachment ring firmly connected to the socket / can also be provided.)

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.The contact surface of the contact ring is polished in a suitable manner to allow rotation with the least amount of friction and to allow wear, but which allows rotation in any other way can be.

Eine gute Zentrierung der Muffe c-d wird z. B. dadurch erzielt, daß der Ring e seitlich in einer Nut des Anlageringes /geführt wird.A good centering of the sleeve cd is z. B. achieved in that the ring e is laterally guided in a groove of the bearing ring /.

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.One obtains an elastic sleeve, which forms a 4 ^r> proper seal, wherein preferably the additional measure is taken, that the sleeve is compressed prior to its installation, or only during the same axially. The distance L between the end contact surfaces is therefore determined so that, under the operating conditions of the arrangement or the machine, it is a suitable value smaller than the axial length of the sleeve during its manufacture Like., by means of which the shaft a is mounted in the frame ^.

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.The bias of the entire sleeve parallel to the axis of rotation has the main effect that a constant contact between the rubbing surfaces of the rings e, / is maintained when this pressure is sufficiently high, each passage of pressure medium despite the relative rotation is prevented between the contact surfaces.

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 istFurthermore, this prestressing has the secondary effect of improving the resistance of the elastomer of the rings d to the penetration of pressure medium if this material is somewhat porous

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. The two spaces A and B lying on either side of this sleeve can thus be completely separated from one another, in spite of the pressure differences that can occur between these two spaces and in spite of the rotary movement of the shaft.

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.It should also be noted that the ring e, which can be thin and deformable, is under the pressure of a ring d " made of an elastic material which can adapt to any form defects in the contact ring / so that no precise design is required for this.

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.The above embodiment can be modified in many ways. The inner and outer diameters of the elastic rings d and the friction surface between the rings e and / which are assumed to be the same in the case of FIG. 1 for the sake of simplicity, so that any desired contact pressure between the rings e and / can be achieved as a function of the bias of the rings d. On the other hand, for support at the ends of the sleeve, as in FIG. 2 indicated, on the side of the part aa \ a fastening can be made by adhesion or by simple application of the rubber.

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).Likewise, on the opposite side of the ring e made of a self-lubricating material, the part g \ could rest directly or with the interposition of a ring Λ made of an elastomer, while the contact ring / is provided on the corresponding end of the sleeve forming the seal (Fig. 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.If necessary, the contact surface between the self-lubricating ring and the elastomer can be curved, as indicated at q , in order to obtain a better distribution of the pressure.

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.In the above applications one could also instead of the mutual twisting option between one end of the sleeve and the part in question, this possibility of rotation within the sleeve provide yourself, which is then divided into two sections, which can rotate against each other, especially with the involvement of self-lubricating rings, as above, for. B. in the middle of the sleeve or at any other place.

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.If the rings e and / which enable a sliding movement are replaced by a rigid ring, the result is a sleeve allowing a limited relative rotation between the parts to be connected. These parts can be designed in various ways, for example as tubes.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Elastic connecting device for two essentially coaxial parts with sealing of a space created by both parts against an outer space, which is designed as a sleeve containing a stack of axially and concentrically adjacent, alternating rigid rings and axially pressure-pretensioned elastic rings Ό and is inserted between two flange-like bearing surfaces of the two parts to be connected to one another, characterized in that the rigid (c) and the elastic rings (d) at their respective contact surfaces essentially ■? under the action of the reaction forces of the compressed elastic rings (d) are non-rotatably connected to one another and the elastic rings (^ between their contact surfaces with the adjacent rigid rings (c) are arranged in the stack so as to be elastically torsionally deformable about their axis.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the connection of two parts rotating relative to each other between one of the outer metallic rings (f) and the adjacent elastic ring (d) or the bearing surface of the corresponding coaxial part, a ring (e) self-lubricating material such as polytetrafluoroethylene is provided, which forms a sliding contact.