DE102006052632A1

DE102006052632A1 - Elastischer Dichtring und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE102006052632A1
Application number: DE200610052632
Authority: DE
Inventors: Juergen Hanneke; Marcus Schilling; Arzu Schilling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Ein elastischer Dichtring (17), insbesondere zur axialen Abdichtung zweier koaxial oder konzentrisch zueinander angeordneter Bauteile (10, 11), besitzt einen ringförmigen Grundkörper (18) aus unter Druckeinwirkung elastisch verformbarem, dichtendem Material. Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass in dem ringförmigen Grundkörper (18) mindestens ein in Axialrichtung (21, 22) federnd ausgebildetes Verstärkungselement (19) eingebettet ist. Das Verstärkungselement (19) ist - vorzugsweise - als S-förmig profilierter Ring ausgebildet und konzentrisch zu dem ringförmigen Grundkörper (18) angeordnet. Bei der Fertigung eines solchen Dichtrings (17) sollte zuerst das federnde Verstärkungselement (19) gefertigt und - gegebenenfalls - entgratet und dieses anschließend in das Material des elastisch verformbaren Grundkörpers (18) eingeformt, z. B. einvulkanisiert werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf einen elastischen Dichtring nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elastischen Dichtrings nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Es ist bekannt, zwei koaxial bzw. konzentrisch zueinander angeordnete Bauteile durch einen elastischen Dichtring (z. B. sog. O-Ring) gegeneinander abzudichten. Der Dichtring besteht in der Regel aus Gummi, elastischem Kunststoff oder einem vergleichbaren Werkstoff. Der Dichteffekt wird durch die elastische Verformung des Dichtrings erreicht.
Um – insbesondere bei großen Druckunterschieden zwischen den beiden Bauteilen – eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen, ist der Dichtring entsprechend hohen (Axial-)kräften ausgesetzt, denen das elastische Gummi- oder Kunststoffmaterial des Dichtrings häufig nicht standhält.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elastischen Dichtring zu schaffen, der auch bei hohen Drücken und entsprechend großen auf ihn wirkenden Axialkräften eine einwandfreie Abdichtung der beiden Bauteile gegeneinander gewährleistet.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in gegenständlicher Hinsicht bei einem Dichtring der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und in verfahrensmäßiger Hinsicht bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruchs 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des gegenständlichen Grundgedankens der Erfindung enthalten die Patentansprüche 2 bis 7.
In verfahrensmäßiger Hinsicht ist der Grundgedanke der Erfindung durch die Merkmale der Patentansprüche 9 bis 11 vorteilhaft ausgestaltet.
Bei dem erfindungsgemäßen Dichtring wird die gewünschte Dichtwirkung nicht nur durch Verformung des aus elastischem Material, z. B. Gummi, bestehenden Grundkörpers erreicht. Vielmehr wird durch das erfindungsgemäße federnde Verstärkungselement zusätzlich Kraft auf die Dichtfläche ausgeübt. Bei dem erfindungsgemäßen Dichtring handelt es sich somit gewissermaßen um eine „Mischung" aus Metalldichtung und Gummidichtung.
Der Grundkörper muss nicht zwangsläufig aus Gummi bestehen. Vielmehr können – je nach den gegebenen Druckverhältnissen – auch andere geeignete Werkstoffe, etwa elastomere Kunststoffe, zum Einsatz kommen. Entscheidend ist hierbei, dass auch unter höheren Drücken und Temperaturen eine wirksame Abdichtung gewährleistet werden kann.
Auch das Verstärkungselement kann grundsätzlich aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. Entscheidende Voraussetzung ist allerdings, dass es sich in bestimmten Grenzen elastisch verformen bzw. wie eine Feder spannen lässt. Als Ausgangsmaterial für das Verstärkungselement wird demgemäß in den meisten Anwendungsfällen ein in geeigneter Weise profiliertes, z. B. strang- oder rohrförmiges, Metallblech zu bevorzugen sein. Besonders geeignet erscheint hierfür ein S-förmiges Profil.
Durch den erfindungsgemäßen Dichtring lässt sich insbesondere bei axialen Dichtungen ein besserer Dichteffekt erreichen als bei Verwendung von herkömmlichen, ohne federndes Verstärkungselement konzipierten Dichtringen. Besonders bei langen Montagewegen wird ein Verdrillen und damit ein Undichtwerden der betreffenden Verbindung zweier Bauteile verhindert.
Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, welches im Folgenden detailliert beschrieben wird. Im Einzelnen zeigt die Zeichnung – teilweise und im axialen Längsschnitt – zwei durch eine Ausführungsform eines Dichtrings axial gegeneinander abgedichtete Bauteile.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Es bezeichnet 10 ein erstes Bauteil und 11 ein zweites Bauteil. Das erste Bauteil 10 besitzt einen, z. B. zylinderförmigen, Hohlraum 12, der axial mit einer eine zentrische Durchgangsbohrung 13 aufweisenden Bodenfläche 14 abschließt. Bei dem zweiten Bauteil 11 kann es sich um einen rotationssymmetrischen Körper, z. B. ein abgesetztes Zylinderteil, handeln. Es besitzt einen beabstandet zu der Bodenfläche 14 des ersten Bauteils 10 liegenden Absatz 15, von dem ein Zapfenteil 16 mit verjüngtem Durchmesser ausgeht, welches die Durchgangsbohrung 13 des ersten Bauteils 10 konzentrisch durchsetzt.
Der axiale Abstand zwischen dem Absatz 15 des zweiten Bauteils 11 und der Bodenfläche 14 des ersten Bauteils 10 wird durch einen insgesamt mit 17 bezifferten elastischen Dichtring bestimmt. Es sei angenommen, dass in dem (zylindrischen) Hohlraum 12 ein (möglicherweise wesentlich) höherer Druck, z. B. Flüssigkeitsdruck, herrscht als in der Durchgangsbohrung 13 bzw. in einem sich jenseits der Durchgangsbohrung 13 erstreckenden, im Einzelnen nicht dargestellten Raum. Wesentliche Aufgabe des elastischen Dichtrings 17 ist es, einen Druckausgleich zwischen den Räumen 12 und 13 zu verhindern, d. h. die beiden Bauteile 10, 11 axial gegeneinander abzudichten.
Der Dichtring 17 setzt sich zusammen aus einem Grundkörper 18 aus Gummi oder einem technisch gleichwertigen bzw. ähnlichen Material, z. B. einem elastomeren Kunststoff, und einem metallischen Verstärkungselement 19 mit im Längsschnitt S-förmigem Profil. Das Verstärkungselement 19 ist ringförmig ausgebildet und in das Material des Grundkörpers 18, konzentrisch zu diesem, eingebettet, vorzugsweise einvulkanisiert. Das „S" ist achsparallel zur Längsmittelachse 20 des ringförmigen Grundkörpers 18 bzw. der gegeneinander abzudichtenden Bauteile 10, 11 gerichtet.
Das Verstärkungselement 19 besitzt als wesentliche Eigenschaft eine in Axialrichtung wirkende federnde Verformbarkeit. Hierfür ist die S-förmige Profilierung des Verstärkungselements 19 optimal geeignet. Es passt sich dadurch auch ausgezeichnet den ovalen bzw. – im unbelasteten Zustand – kreisförmigen Konturen des Grundkörpers 18 an.
Sofern andere, nicht metallische Materialien ähnliche Elastizitätseigenschaften aufweisen, kommen sie ebenfalls für das Verstärkungselement (19) in Betracht. Auch muss das Profil des Verstärkungselements (19) nicht zwingend S-Form besitzen.
Vielmehr ist auch eine andersartige Profilierung, z. B. ein C-Profil, denkbar.
Bei dem aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispiel schließen die gerundeten Konturen des S-förmigen Verstärkungselements 19 etwa mit den Konturen des Grundkörpers 18 ab, ragen jedoch nicht darüber hinaus.
Die gewünschte Abdichtwirkung zwischen den Bauteilen 10, 11 kommt dann bzw. dadurch zustande, dass die beiden Bauteile 10, 11 in Pfeilrichtung 21 bzw. 22, also in entgegengesetzten Richtungen, axial belastet werden. Unter diesem auf ihn wirkenden Axialdruck verformt sich der Dichtring 17 elastisch und entfaltet hierbei seine Dichtfunktion. Je größer der Druckunterschied zwischen den Hohlräumen 12 und 13 der beiden Bauteile 10, 11 ist, umso höherer Axialkräfte 21, 22 bedarf es zur Erzielung einer ausreichenden Dichtwirkung. Das S-förmig profilierte Verstärkungselement 19 ermöglicht hierbei eine wesentliche Steigerung der axialen Druckbelastung 21, 22 und damit eine wirksame Abdichtung bei entsprechend großem Druckgefälle zwischen den Hohlräumen 12 und 13.
Was die Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtrings anbelangt, so empfiehlt es sich, zunächst das federnde Verstärkungselement (19) zu fertigen. Wenn dieses aus Metall besteht, versteht es sich, dass – vor einer Weiterverarbeitung – die scharfen Kanten des betreffenden profilierten Metallteils, insbesondere Metallrings mit S-förmigem Profil, entgratet werden müssen, weil sie anderenfalls das umgebende vergleichsweise weiche Material des Grundkörpers (18) beschädigen und/oder die Dichtfunktion des gesamten Dichtrings (17) beeinträchtigen könnten.
Der das Verstärkungselement (19) bildende Metallring lässt sich – vorzugsweise – in einfacher Weise als Ganzes von einem balgförmig ausgebildeten Metallrohr herunterschneiden, wie es beispielsweise für sog. Piezo-Injektoren verwendet wird.
Nach Fertigstellung des federnden Verstärkungselements (19) kann es in das Material des Grundkörpers (18) eingebettet werden. Sofern dieser aus Gummi besteht, sollte das federnde Verstärkungselement (19) in den Grundkörper (18) einvulkanisiert bzw. der Grundkörper (18) auf das federnde Verstärkungselement (19) aufvulkanisiert werden, da Vulkanisationstechnik bei Gummidichtringen gut beherrscht wird.

Claims

Elastischer Dichtring, insbesondere zur axialen Abdichtung zweier koaxial oder konzentrisch zueinander angeordneter Bauteile (10, 11), mit einem ringförmigen Grundkörper (18) aus unter Druckeinwirkung elastisch verformbarem, dichtendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ringförmigen Grundkörper (18) aus elastisch verformbarem, dichtendem Material mindestens ein in Axialrichtung (21, 22) federnd ausgebildetes Verstärkungselement (19) eingebettet ist.
Elastischer Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (19) als profilierter Ring ausgebildet ist und nicht über die Konturen des ringförmigen Grundkörpers (18) hinausragt.
Elastischer Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das(die) Verstärkungselement(e) (19) konzentrisch zu dem ringförmigen Grundkörper (18) angeordnet ist(sind).
Elastischer Dingring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Verstärkungselement (19) – im axialen Längsschnitt betrachtet – S-Form aufweist, wobei das „S" achsparallel zur Längsmittelachse (20) des ringförmigen Grundkörpers (18) bzw. der gegeneinander abzudichtenden Bauteile (10, 11) gerichtet ist.
Elastischer Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (19) – in Axialrichtung (21, 22) betrachtet – beidseitig im Wesentlichen mit der jeweils zugeordneten Kontur des ringförmigen Grundkörpers (18) abschließt.
Elastischer Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das(die) Verstärkungselement(e) (19) aus Metall besteht(bestehen).
Elastischer Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des als – vorzugsweise S-förmig – profilierter Ring ausgebildeten federnden Verstärkungselements (19) entgratet sind.
Verfahren zur Herstellung eines elastischen Dichtrings nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das(die) federnde(n) Verstärkungselement(e) (19) gefertigt und – gegebenenfalls – entgratet und diese(s) anschließend in das Material des elastisch verformbaren Grundkörpers (18) eingeformt wird(werden).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Verstärkungselement (19) durch Abschneiden von einem S-förmig profilierten Blechstrang und anschließende Verformung zu einem Ring hergestellt wird
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige federnde Verstärkungselement (19) von einem balgförmig ausgebildeten Metallrohr heruntergeschnitten und anschließend entgratet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei der ringförmige Grundkörper aus Gummi oder einem ähnlichen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des ringförmigen Grundkörpers (18) auf das(die) Verstärkungselement(e) (19) aufvulkanisiert wird.