DE10141927A1

DE10141927A1 - Ringförmige Dichtung, insbesondere für einen Kugelhahn

Info

Publication number: DE10141927A1
Application number: DE10141927A
Authority: DE
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-07-31
Also published as: BR0212127A; US20050040607A1; KR20040029069A; EP1423348A1; KR100594821B1; JP2005502003A; JP4106022B2; CN1280562C; CN1549800A; WO2003020664A1

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Dichtungsring aus verformbarem Werkstoff mit einer radial nach innen weisenden inneren Dichtungsfläche und mit einer radial nach außen weisenden äußeren Dichtungsfläche, gekennzeichnet durch mindestens eine Druckfläche, die als Wandung eines Hohlraums in dem Dichtungsring mindestens einer der Dichtungsflächen im Wesentlichen radial gegenüberliegt, so dass ein in dem Hohlraum gegen die Druckfläche anstehendes Fluid unter Druck die mindestens eine Dichtungsfläche nach außen drückt; sowie ein Dichtungssystem mit einem ersten Bauteil mit einer Bohrung, einem zweiten Bauteil, das in der Bohrung angeordnet ist, und dem Dichtungsring zum Dichten des Spaltes zwischen dem ersten und den zweiten Bauteil gegen ein mindestens zeitweise unter Druck stehendes Fluid.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsring aus verformbarem Werkstoff mit einer radial nach innen weisenden inneren Dichtungsfläche und einer radial nach außen weisenden äußeren Dichtungsfläche sowie ein Dichtungssystem mit einem ersten Bauteil mit einer Bohrung, einem zweiten Bauteil, das in der Bohrung angeordnet ist, und einem Dichtungsring der genannten Art.
Dichtungen zum Abdichten von ringförmigen Spalten werden in der Technik insbesondere im Maschinenbau in den unterschiedlichsten geometrischen und Verwendungs-Formen benötigt. Im Stand der Technik sind folglich verschiedenste Bauformen solcher Dichtungen - auch als vorbereitete Standardbauteile, sogar genormt - bekannt. Eine der einfachsten Formen bekannter ringförmiger Dichtungen ist ein O-Ring aus Gummi. Wesentlich komplizierter im Aufbau ist zum Beispiel der sogenannte Wellendichtring, ein Dichtungselement mit einem Metallring als äußerem Sitz und einer radial nach innen weisenden Dichtungslippe aus Gummi.
Derartige Wellensicherungsringe dienen zum Beispiel der Dichtung eines Getriebegehäuses, aus dem eine sich drehende Welle herausgeführt ist. Dazu sitzt der Metallring in der Bohrung des Gehäuses, durch das die Welle geführt ist, und die Dichtungslippe liegt gegen eine möglichst glattwandige kreiszylindrische Mantelfläche der Welle an. Die Kontaktfläche zwischen der Dichtungslippe und der Wellenoberfläche ist reduziert auf eine Ringlinie um die Welle - und zwar dadurch, dass sich die Dichtlippe radial nach innen zu einer geometrisch scharfen Kante verjüngt. Diese Ausgestaltung gestattet hohe Drehzahlen der Welle, wobei zum Beispiel Getriebeöl, das sich im Inneren des Gehäuses befindet und das vom Austritt aus dem Gehäuse durch die Dichtung gehindert werden soll, einen Schmierfilm unter der Dichtlippe bildet. Dynamische Druckverhältnisse im Bereich der Kontaktfläche sorgen dabei bekannterweise dafür, dass das Öl nicht unter der Dichtlippe hindurch nach außen dringt.
Weiterhin sind zur Dichtung ringförmiger Spalten um ein sich nicht nur drehendes, sondern auch translatorisch durch die Bohrung bewegtes Bauteil insbesondere Filzringe bekannt.
Insbesondere gegen Fluide, die unter Druck stehen, genügt die Wirkung bekannter Dichtungsringe oft nicht, so dass es zu unerwünschter Leckage kommen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, deren Dichtungswirkung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zum Dichten eines ringförmigen Spaltes zwischen zwei Bauteilen hat ein Dichtungsring aus verformbarem, vorzugsweise elastisch verformbarem Werkstoff, z. B. aus einem Polymer, zwei Dichtungsflächen, von denen eine radial nach innen und eine radial nach außen weist. Diese Dichtungsflächen liegen dann üblicherweise, z. B. in einer im Bereich des Spaltes geeignet ausgebildeten Dichtungsnut gegen komplementäre Dichtungsflächen der Bauteile an. Erfindungsgemäß ist der Dichtungsring gekennzeichnet durch mindestens eine Druckfläche, die als Wandung eines Hohlraums in dem Dichtungsring ausgebildet ist. Die mindestens eine Druckfläche liegt mindestens einer der Dichtungsflächen im Wesentlichen radial gegenüber, so dass ein Fluid, das in dem Hohlraum unter Druck gegen die Druckfläche ansteht, die mindestens eine Dichtungsfläche nach außen und daher bei geeignetem Einbau gegen eine komplementäre Dichtungsfläche eines Bauteils drückt. Durch diesen erfindungsgemäß verstärkten Druck einer Dichtungsfläche des erfindungsgemäßen Dichtungsrings verbessert sich die Dichtungswirkung wesentlich. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Ringspalten, die gegen ein unter Druck stehendes Fluid abgedichtet werden sollen. In einer derartigen Einbausituation des erfindungsgemäßen Dichtungsrings lässt sich erfindungsgemäß der Druck des Fluides nutzen, indem der erfindungsgemäße Dichtungsring so eingebaut ist, dass eine aus dem Hohlraum nach außen führende Fluidöffnung das Fluid in den Hohlraum dringen lässt und dort seinen Druck auf die Druckfläche und dadurch auf die radial gegenüberliegende Dichtungsfläche ausübt.

Vorzugsweise ist der Hohlraum in dem Dichtungsring ausgebildet in Gestalt einer Nut, die in einer axialen Außenfläche des Dichtungsringes auf dem Umfang des Dichtungsringes ausgebildet ist. Die radialen Begrenzungsflächen der Nut liegen dann, insbesondere bei kreiszylinderrohrförmiger Ausgestaltung des Dichtungsringes, dessen beiden Dichtungsflächen (eine nach außen und eine nach innen weisend) gegenüber und drücken bei Druckbeaufschlagung der Nut durch ein unter Druck stehendes Fluid die Dichtungsflächen von dem Querschnitt des Dichtungsringes nach außen, d. h. radial nach außen bzw. radial nach innen.

Erfindungsgemäß ist auch ein Dichtungssystem mit einem ersten Bauteil mit einer Bohrung, in der ein zweites Bauteil angeordnet ist, so dass sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ein ringförmiger Spalt bildet. Der ist dann durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring abgedichtet gegen ein mindestens zeitweise unter Druck stehendes Fluid, das den Hohlraum mit Druck beaufschlagt. Das erste Bauteil und die Bohrung sind vorzugsweise kreiszylindrisch, so dass - im Maschinenbau besonders häufig - ein zylindermantelförmiger Dichtspalt entsteht, der sich erfindungsgemäß abdichten lässt.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Dichtungsrings zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem Betätigungszapfen eines Kugelhahns im Gehäuse eines Kugelhahn-Ventils.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beispielhaft beschrieben. Die Figur zeigt ein Gehäuse 2 mit einer Bohrung 4, in der ein Betätigungszapfen eines Kugelhahns (nicht dargestellt) angeordnet ist. Der Spalt zwischen dem Betätigungszapfen 6 und dem Gehäuse 2 ist durch einen Dichtungsring 8 mit einer kreiszylinderrohrförmigen Außenkontur abgedichtet.
Der Dichtungsring 8 hat eine nach innen weisende innere Dichtungsfläche 10 und eine nach außen weisende äußere Dichtungsfläche 12. Die radial nach innen weisende Dichtungsfläche 10 liegt gegen eine nach radial außen weisende Fläche des kreiszylindrischen Betätigungszapfens 6 an und die radial nach außen weisende Dichtungsfläche 12 gegen eine radial nach innen weisende Fläche 14 einer Nut 16 in dem Gehäuse 2, in die der Dichtungsring 8 eingesetzt ist.
In dem Dichtungsring 8 ist ein Hohlraum 14 ausgebildet. Der Hohlraum 14 ist eine Nut in einer axialen Außenfläche 16 des Dichtungsringes 8. Die Nut 14 öffnet sich in Richtung eines in dem Gehäuse 2 unter Druck stehenden Fluides 18, welches durch den Spalt 4 zwischen dem Betätigungszapfen 6 und der Wandung der Bohrung 4 zu dem Dichtungsring 8 vordringt und dort den Hohlraum 14 mit Druck beaufschlagt. Der Hohlraum 14 hat eine in seinem Querschnitt parabelförmige Wandung 20. Die Wandung 20 liegt mit jeweils einem "Schenkel" der Parabel radial je einer der Dichtungsflächen 10, 12 gegenüber und drückt diese, beaufschlagt durch den Druck des Fluides 18, gegen die komplementären Dichtungsflächen des Gehäuses 2 und des Betätigungszapfens 6.

Claims

1. Dichtungsring aus verformbarem Werkstoff mit
einer radial nach innen weisenden inneren Dichtungsfläche, und mit
einer radial nach außen weisenden äußeren Dichtungsfläche,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Druckfläche (20), die als Wandung eines Hohlraums (14) in dem Dichtungsring (8) mindestens einer der Dichtungsflächen (10, 12) im Wesentlichen radial gegenüberliegt, so dass ein in dem Hohlraum (14) gegen die Druckfläche (20) anstehendes Fluid (18) unter Druck mindestens eine Dichtungsfläche (10, 12) nach außen drückt.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (14) eine nach außen führende Fluid- Öffnung aufweist.

3. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine Nut (14) ist in einer axialen Außenfläche (16) des Dichtungsrings (8).

4. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (8) aus elastisch verformbarem Werkstoff hergestellt ist.

5. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (8) kreiszylinderrohrförmig ist.

6. Dichtungssystem mit einem ersten Bauteil (2) mit einer Bohrung (4), einem zweiten Bauteil (6), das in der Bohrung (4) angeordnet ist, und einem Dichtungsring (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Dichten des Spaltes zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (6) gegen ein mindestens zeitweise unter Druck stehendes Fluid (18).

7. Dichtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (6) und die Bohrung (4) kreiszylindrisch sind.

8. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (14) eine Öffnung für das unter Druck stehende Fluid (18) aufweist.

9. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil ein Gehäuse (2) eines Kugelhahn- Ventils ist und das zweite Bauteil der Betätigungszapfen (6) eines Kugelhahns.