Mit elastischem Dichtungsring versehene Dichtung für gegeneinander bewegliche Teile Bei bekannten Dichtungen für gegeneinander be wegliche Teile angewandte Dichtungsringe, z. B. Kol benmanschetten, Nutringe mit V-förmigem Quer schnitt usw., haben den gemeinsamen Nachteil, dass sie einen verhältnismässigen grossen Reibungsverlust bedingen. Darüberhinaus kann z. B. ein solcher Nut ring nur zur Abdichtung in einer Richtung verwendet werden, wobei die Gefahr hinzukommt, dass seine durch den Überdruck aufgespreizten Lippen gestaucht und beschädigt werden.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, einen Ring von rundem Querschnitt zwischen zwei gegeneinander bewegliche Teile dichtend einzuspannen, wobei in der Achsrichtung dieses Ringes ein Spiel vorgesehen ist. Diese Art der Abdichtung erfordert eine sehr genaue und damit teuere Herstellung der für die Aufnahme des Ringes in dem einen Teil vorgesehenen Nut sowie auch der Oberfläche des anderen Teiles und schliess lich des Ringes selbst, damit dessen Abnützung und die Reibungswerte in erträglichen Grenzen bleiben.
Eine Anordnung des Dichtringes mit rundem Querschnitt in der Weise, dass der Ring an seinem Umfang mit einer gewissen Vorspannung nur an dem einen der gegeneinander abzudichtenden Teile ge halten wird, während er gegenüber dem anderen Teil sowie in axialer Richtung Spiel aufweist, schafft zwar verbesserte Reibungsverhältnisse, jedoch ist eine sol che Ausbildung zur Abdichtung gegenüber einem langsam sich aufbauenden Druck nicht geeignet, weil der Ring zunächst zur Anlage an einem Gegenlager gebracht werden muss und er bis dahin keine Dicht wirkung ausübt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung mit elastischem Dichtungsring zu schaffen, welcher bei einfacher Herstellung und leichtem Einbau die ge nannten Nachteile vermeidet und sowohl für ein- als auch beidseitige Druckbeaufschlagung geeignet ist. Dabei soll die dichtende Anpressung des Ringes immer nur so stark sein, als für die Abdichtung not wendig ist, so dass der Reibungswiderstand in jedem Fall auf eine Mindesthöhe beschränkt bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der elastische Dichtungsring durch min destens eine in seiner Umfangsrichtung verlaufende und nach der, seiner Reibfläche abgewendeten Seite hin offene Nut in miteinander verbundene Abschnitte unterteilt ist, von denen die beiden äusseren oder äussersten unter Vorspannung an seitlichen Begren zungswänden einer Ausnehmung anliegen, welche zur Aufnahme des Dichtungsringes in einem der gegen einander zu bewegenden Teile vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes in schematischer Weise dargestellt.
In Fig. 1 ist ein teilweise dargestellter, geschnit tener Kolbenteller, z. B. eines Bremszylinderkolbens einer Druckluftbremseinrichtung, für Schienenfahr zeuge mit 1 bezeichnet, welcher von einer Kolben stange 3 getragen ist. Dieser Kolbenteller besitzt an seinem Umfang eine Ausnehmung 5, die durch einen Mittelsteg 7 in zwei Räume 9 und 11 unterteilt ist. In die Ausnehmung 5 ist ein elastischer Dichtungsring 13 eingesetzt, dessen in Umfangsrichtung verlaufende Nut 15 den Mittelsteg 7 umgreift.
Der Ring 13 liegt mit wulstartigen Ansätzen 17 und 19 seiner beiden äusseren, durch die Nut gebildeten, miteinander durch einen Mittelabschnitt verbundenen Abschnitte mit einer geringen Vorspannung an den einander abge kehrten Seitenwänden der Kammern 9 und 11 an und ausserdem berührt er mit seinem äusseren Umfang bei 21 die Innenfläche 23 eines im übrigen nichtgezeigten Bremszylinders. Die erwähnte Nut ist nach der der Reibfläche 21 des Ringes abgekehrten Seite hin offen. Zwei z.
B. aus Kunststoff bestehende Ringe 25 und 27, welche in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in die Räume 9 und 11 der Ausnehmung 5 des Kolbentellers 1 eingelegt sind, tragen zur Fixie rung des Dichtungsringes 13 bei. Diese, eine zusätz liche Hilfe darstellenden Ringe 25 und 27 sind jedoch für die Funktion der erfindungsgemässen Dichtung nicht unbedingt notwendig und können daher auch weggelassen werden.
Im nicht beaufschlagten Zustand des Kolbens 1 nimmt der Dichtungsring 13 die aus Fig. 1 ersichtliche Lage ein, wobei er mit seinen Wülsten 17, 19 sowie bei 21 mit geringer Vorspannung an Gegenflächen anliegt. Zur Durchführung einer Druckluftbremsung baut sich, in der geforderten Weise ansteigend, ein Überdruck in der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeilrich tung wirkend auf. Solange dieser Überdruck die Vor spannung des Ringes 13 nicht überwindet, behält der selbe seine in Fig. 1 gezeigte Form und Lage bei, wobei er an seinen verschiedenen Anlagestellen ab dichtet.
Mit Überwinden der Vorspannung jedoch wird, wie Fig. 2 zeigt, der in den Raum 9 hinein ragende Abschnitt des Ringes 13 bzw. dessen Wulst 19 von der Gegenfläche klappenartig abgehoben, so dass die Druckluft nun über die Kammer 9 und den Zwischenraum zwischen Steg 7 und Nut 15 in den Raum 11 gelangt, wobei der in diesem Raum befind liche Ringabschnitt als Rückschlagklappe wirkt. Der im Raum 11 sich aufbauende Überdruck staucht den Ring in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise und er höht die Anpressung des Wulstes 19 sowie vor allem des Ringabschnittes 21 entsprechend dem ansteigen den Überdruck der Luft.
Der Abstand der Wülste 17, 19 von der Zylinderfläche 23 sowie Tiefe und Form der Nut 15 sind solche, dass unter dem ansteigenden Überdruck der Luft auf jeden Fall zuerst ein Ab klappen des Wulstes 17 von der Gegenfläche und da mit eine die Anpressung des Ringes an die Fläche 23 unterstützende Beaufschlagung erfolgt, so dass es also nicht zu einem Abheben des Abschnittes 21 von der Fläche 23 kommen kann.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Druckbeaufschlagung verhindert der Ring 27 ein Hin einquellen des Dichtringes 13 in die Fuge zwischen dem Kolbenteller 1 und der Zylinderwand 23, wäh rend der für die entgegengesetzte Richtung des über- druckes vorgesehene Ring 25 in diesem Fall wir kungslos bleibt.
Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, wird die zunächst nur sehr kleine Andrückung des Ringes 13 an die Unterlage 23 durch den sich aufbauenden Überdruck jeweils nur in einem der Höhe dieses Überdruckes entsprechenden Masse verstärkt. Damit bleiben die Reibungsverluste auf ein Minimum be schränkt.
Der Steg 7, welcher eine zusätzliche Haltekraft auf den Dichtungsring 17 ausübt bzw. ausüben kann, erfüllt noch die weitere Aufgabe, dass sich bei etwaigen Ungenauigkeiten in Form und Einbau, der Kolbenteller mittels dieses Steges in der Nut 15 ab- stützt und es somit nicht zu einer metallischen Be rührung zwischen ihm und der Zylinderwand 23 kom men kann.
Der Dichtungsring 13 kann auch mit glatter Ober fläche ohne die Wülste 17, 19 ausgebildet werden. Die Anlage an den beiden Seitenwänden bleibt grund sätzlich die gleiche.
Die beschriebene Wirkungsweise des Dichtringes 13 gilt auch für zweiseitige Druckbeaufschlagung des Kolbens 1, wobei der aus der Differenz der Drücke sich ergebende Überdruck in einer der Kammern 9, 11 die unterstützende Kraft auf den Dichtungsring 13 ausübt.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung gezeigt, bei welchem der Dichtring 13 in einer im feststehenden Teil 29 vorgesehenen, wiederum einen Steg 31 enthaltenden Nut 33 gelagert ist und mit seinem Innenumfangsabschnitt 21 an dem, ge genüber dem Teil 29 relativ bewegten Teil 35 dich tend anliegt. Die Wirkungsweise des Dichtringes ist die gleiche wie bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Aus führungsbeispiel, so dass sie nicht noch einmal be schrieben zu werden braucht.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem in die durch den Steg 7 in die beiden Räume 9 und 11 unterteilte Ausnehmung 5 des Kol bentellers 1 ein elastischer Dichtungsring 37 von dreieckigem Querschnitt eingesetzt ist, welcher mit seiner Kante 39 abdichtend auf der Fläche 23 liegt. Der Ring 37 ist in gleicher Weise wie der Ring gemäss Fig. 1 und 2 mit einer Nut 41 über den Steg 7 ge stülpt. Die beiden Kanten 43 und 45 ersetzen in diesem Fall die Wülste 17 und 19 des Ausführungs- beispieles gemäss Fig. 1 und 2.
Unter der Wirkung eines sich aufbauenden über druckes kommt es auch bei diesem Ausführungsbei spiel zu einem Abklappen einer der Kanten 43 oder 45 mit den weiteren, bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Folgen.
Der Dichtring mit dreieckigem Querschnitt ist ins besondere für kleinere Überdrücke geeignet, gewähr leistet aber kleinste Reibungswerte.
Eine Ausführungsform eines Dichtungsringes, mit welcher ebenfalls diese kleinen Reibungswerte er reichbar sind, die sich jedoch infolge ihrer Form gebung auch für grössere Druckdifferenzen eignet, ist in Fig. 5 gezeigt. Dieser Ring 47 besitzt den aus der Abbildung ersichtlichen Querschnitt und legt sich mit seinen Wülsten 49, 51 sowie seiner Kante 53 dichtend an die Gegenflächen der Ausnehmung 5 bzw. an die Gegenfläche 23 an. Der Steg 7 des Kolbentellers 1 ragt dabei wiederum in eine Nut 55.
Unter Beaufschlagung mit Überdruck vollziehen sich wiederum die im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Vorgänge, wobei die Stellung der dem Überdruck ausgesetzten Flächen des Ringes 47 dafür sorgt, dass es auch bei grossen Druckdifferenzen nicht zu einer Trennung von Steg 7 und Ringnut 55 und einer unzulässigen Verlagerung des Dichtungs ringes kommt. Der Dichtungsring 57 gemäss Fig. 6 unterscheidet sich von den vorhergehenden Beispielen bei gleicher Wirkungsweise wiederum durch eine andere Form seines Querschnittes. Anstelle von Wülsten besitzt derselbe Lippen 58 und 59 zur dichtenden Anlage an den Wänden der Räume 9 und 11 im Kolbenteller 1.
In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem der Kolbenteller 1 zwar die Ausnehmung 5 zur Aufnahme eines Dichtungsringes, jedoch keinen diese Ausnehmung unterteilenden Steg aufweist. In die Ausnehmung 5 ist ein elastischer Dichtungsring 63 eingelegt, welcher mit seinen beiden, durch eine Flachnut des Ringes gebildeten, die äussern Abschnitte des Ringes bildenden Lippen 65 und 67 an den Sei tenwänden der Ausnehmung 5 mit leichter Vorspan- nung anliegt.
Unter einem auf einer Seite des Kolben tellers 1 sich einstellenden Überdruck strömt Druck luft über die abklappende Lippe 65 oder 67 in den Raum 69 der Ausnehmung 5 und übt dort eine die Anpressung des Ringes 63 an die Fläche 23 und damit dessen Dichtwirkung erhöhende Kraft auf den selben aus.
Der Dichtungsring 63 ist ebenfalls sowohl für ein- als auch zweiseitige Beaufschlagung des Kolbens ge eignet, bei fehlendem Steg in der Ausnehmung 5 ist er jedoch insbesondere für kleinere Überdrücke, wie sie z. B. bei Vakuumanlagen vorkommen, bestimmt.
In Befolgung der erfinderischen Lehre können die Querschnittsform eines Dichtungsringes sowie die Grösse seiner druckluftbeaufschlagten Flächen und deren gegenseitige Lage, wie auch Form und Tiefe der an ihm vorgesehenen Nut so gestaltet werden, dass ausreichende Dichtheit mit einem Minimum an Reibungsverlust erzielt wird.
Die Erfindung wurde anhand von verschieden ge stalteten Dichtungsringen für Kolben von Druckluft bremseinrichtungen erläutert. Sie ist jedoch nicht auf Dichtungen dieses Anwendungsgebietes beschränkt.