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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer Schnur
aus flexiblem Material.
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Gewindelöcher
in Druckfluidvorrichtungen, die einen Zugang zu einem Druckfluid
besitzen, weisen häufig eine Fase auf, die als Dichtfläche
für einen Dichtring zwischen der Druckfluidvorrichtung
und einem Einsatzstück in dem Gewindeloch dient. Als Dichtungsringe
werden meist O-Ringe, d. h. Dichtungsringe mit einem kreisförmigen
Querschnittsprofil der Dichtungsschnur, verwendet. Zur Abdichtung wird
der Dichtungsring in ein Volumen zwischen der Fase und dem Einsatzstück
verpresst, sodass die Kontaktfläche zwischen Dichtungsring
und dem Einsatzstück als weitere Dichtfläche dient.
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Druckwechsel
innerhalb der Druckfluidvorrichtung führen zu mechanischen
Beanspruchungen der Dichtungsringe und der daraus resultierende
Verschleiß verkürzt die Lebensdauer der Abdichtung. Dem
Betreiber der Druckfluidvorrichtung entstehen dadurch Kosten für
die Wartung der Anlage, die den Materialwert der auszutauschenden
Dichtungsringe bei weitem übersteigen.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Lebensdauer von Dichtungsringen
zur Abdichtung von Druckfluidvorrichtungen zu verlängern.
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Hierzu
richtet sich die Erfindung auf einen Dichtungsring mit einer Schnur
aus elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil
der Schnur an der radial außen liegenden Seite des Ringes
einen ersten geraden Abschnitt, dessen Projektion auf die axiale
Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur in axialer Richtung
beträgt und der einen Winkel zwischen 4° und 18° mit
der axialen Richtung des Ringes bildet, und auf der sich öffnenden
Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus einen zweiten
geraden Abschnitt, dessen Projektion auf eine radiale Richtung mindestens
30% des Durchmessers der Schnur in radialer Richtung beträgt
und der einen Winkel zwischen 80° und 100° zu
der axialen Richtung des Ringes bildet.
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Ferner
richtet sich die Erfindung auf ein Einsatzstück mit einem
erfindungsgemäßen Dichtungsring.
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Hiermit
richtet sich die Erfindung auf die Abdichtung von Gewindelöchern
nach der Norm EN ISO 6149, die Fasen mit halben Öffnungswinkeln
von 12° und 15° vorsieht.
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Weiterhin
richtet sich die Erfindung auf eine Druckfluidvorrichtung mit einem
Gewindeloch mit einer konischen Fase für ein Einsatzstück
und einen Dichtungsring, der sich von dem zuvor genannten darin
unterscheidet, dass er für einen beliebigen Öffnungswinkel
der konischen Fase geeignet ist, indem sein erster gerader Abschnitt
einen Winkel mit der axialen Richtung des Ringes bildet, der um
maximal 3° größer und 8° kleiner
als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase ist.
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Schließlich
richtet sich die Erfindung auch auf ein entsprechendes Verfahren
sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes
zur Abdichtung.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben und ergeben sich des Weiteren aus der folgenden Beschreibung.
Die Beschreibung bezieht sich dabei implizit stets sowohl auf den
Dichtungsring, das Einsatzstück mit einem passenden Dichtungsring
und die Druckfluidvorrichtung sowie auf das entsprechende Verfahren
und ferner auf die Verwendung des Dichtungsringes.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, mittels der erfindungsgemäß gestalteten
Form des Querschnittsprofils der Schnur des Dichtungsringes dessen
mechanische Belastung bei Druckwechseln des Druckfluids zu reduzieren,
indem sowohl die Reibung zwischen dem Dichtungsring und den anliegenden Dichtflächen
als auch die Verformung des Dichtungsringes bei den Druckwechseln
verringert wird.
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Im
Sinne der Erfindung ist die Druckfluidvorrichtung eine beliebige
Vorrichtung, beispielsweise eine hydraulisch oder pneumatisch betriebene
Maschine oder ein Teil davon. Ein Einsatzstück im Sinne der
Erfindung ist eine beliebige Vorrichtung zum Einschrauben in ein
Gewindeloch der Druckfluidvorrichtung mit Kontakt zum Druckfluid,
die einen planen Flansch senkrecht zur Einschraubrichtung aufweist, der
sowohl als Dichtfläche ausgelegt ist als auch als Anschlag
an die das Gewindeloch umgebende Oberfläche der Druckfluidanlage
dient. Ferner weist das Einsatzstück einen Schaft mit Gewinde
zum Einschrauben in das Gewindeloch der Druckfluidvorrichtung auf.
Einsatzstücke können beispielsweise Verschlussschrauben,
Anschlüsse für Leitungen, Ventile oder Sensoren
sein.
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Als
elastisches Material des Dichtungsringes ist ein Elastomer bevorzugt,
das insbesondere auch chemisch dem Druckfluid standhalten muss.
Ferner muss die Elastizität des Materials eine Verpressung beim
Einschrauben des Einsatzstückes in das Gewindeloch ermöglichen.
Der Dichtungsring ist in seinen Abmessungen durch den Konus der
Fase und den Schaft festgelegt. Insbesondere wenn er für
die Norm EN ISO 6149 ausgelegt ist, kann sein maximaler
Schnurdurchmesser in radialer Richtung vorzugsweise höchstens
4 mm und besonders bevorzugt höchstens 3 mm und die Dicke
des Dichtungsringes, also der maximale Schnurdurchmesser in axialer Richtung,
vorzugsweise höchstens 4 mm betragen.
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Beim
Einschrauben eines Einsatzstückes mit Flansch in ein Gewindeloch
mit einer konischen Fase bildet sich ein Volumen zwischen den folgenden
drei Flächen: der Fase, dem Schaft und der gewindeseitigen
Stirnfläche des Flansches. Dieses Volumen weist jedoch
spaltähnliche Verbindungsöffnungen zwischen der
Fase und dem Schaft zum Druckfluid und zwischen der Fase und der
Stirnfläche des Flansches zu dem die Druckfluidvorrichtung
umgebenden Raum auf, wobei die an diese Verbindungsöffnungen grenzenden
Seiten (des Querschnittsprofils des Volumens entlang der axialen
Richtung des Gewindelochs) jeweils spitz aufeinander zulaufen.
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Bei
konventionellen Abdichtungen mit einem O-Ring liegt dieser meist
an allen diesen drei Flächen des Volumens an. Zumindest
muss er an zwei Flächen, der Fase und beispielsweise der
Stirnfläche des Flansches, abdichten, um eine funktionsfähige Dichtung
gegen das Druckfluid darzustellen. Der O-Ring unterteilt das verbleibende
Volumen also in mindestens zwei, meist in drei Teilvolumen, die
jeweils durch den O-Ring und zwei der drei oben genannten Flächen
umschlossen sind. Eine solche Abdichtung nach dem Stand der Technik
illustriert 4 des Ausführungsbeispiels.
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Mit
zunehmendem Druck des Druckfluids steigt auch der Druck in dem Teilvolumen,
das eine Verbindung zum Druckfluid besitzt und wirkt eine zunehmende
Kraft auf den Dichtungsring in Richtung des Teilvolumens, das eine
Verbindung zu dem umgebenden Raum besitzt. Folglich wird der Dichtungsring
aus elastischem Material in dieses druckabgewandte Volumen gepresst
und dabei verformt, wobei die Bewegung mit einer Reibung des Dichtungsringes
an den Dichtflächen verbunden ist.
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Um
die Bewegung des Dichtungsringes bei Druckänderungen zu
reduzieren, sind die druckabgewandten Teilvolumen zu minimieren.
Hierzu sieht die Erfindung einen Dichtungsring mit einem Querschnittsprofil
seiner Schnur vor, das der Form des zwischen Fase und Einsatzstück
eingeschlossenen Volumens angepasst ist. Die Formanpassung ist besonders
im Bereich der Fase und der Stirnfläche des Flansches sowie
dem Bereich, in dem diese aufeinander zulaufen, wichtig, um das
druckabgewandte Teilvolumen zu minimieren.
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Da
das Volumen zur Aufnahme des Dichtungsringes im Profil (bei einem
Schnitt entlang der axialen Richtung des Gewindeloches) durch zumindest
zwei überwiegend gerade Seiten begrenzt ist, nämlich
die Fase und die Stirnfläche des Flansches, weist der erfindungsgemäße
Dichtungsring entsprechende gerade Abschnitte des Querschnittsprofils seiner
Schnur auf, die einen möglichst großen Anteil der
jeweiligen Querschnittsprofilseiten einnehmen, um eine große
Dichtfläche zu bewirken.
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Dementsprechend
besitzt das Querschnittsprofil der Schnur des Dichtungsrings erfindungsgemäß an
seiner radial außen liegenden Seite einen ersten geraden
Abschnitt, dessen Projektion auf die axiale Richtung in dieser Reihenfolge
zunehmend bevorzugt mehr als 30%, 40% oder 50% der Dicke des Dichtungsringes
beträgt. Dieser erste Abschnitt dichtet an der Fase des
Gewindeloches und sollte deshalb deren konischer Form näherungsweise
entsprechen.
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Die
Erfindung bezieht sich hierbei auf eine konische Fase eines Gewindeloches
mit einem beliebigen Öffnungswinkel, vorzugsweise jedoch
auf eine Fase entsprechend der Norm EN ISO 6149,
die in der Druckfluidtechnik häufig Anwendung findet. Die Norm
beschreibt eine konische Fase mit einem halben Öffnungswinkel
von 12° oder 15°, je nach Größe des
Gewindedurchmessers.
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Deshalb
werden sowohl absolute als auch relative, auf den Öffnungswinkel
der konischen Fase bezogene Winkelangaben zu dem Dichtungsring formuliert.
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Der
Winkel des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung ist dabei
dem Öffnungswinkel der konischen Fase anzupassen, indem
er aus einem Bereich von etwa 3° größer
bis etwa 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel
der konischen Fase gewählt wird. Der asymmetrische Winkelbereich
resultiert hierbei aus einer bevorzugten Ausführungsform,
bei der der Winkel des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung
nicht identisch mit dem, sondern mindestens 10° und höchstens
8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen
Fase ist, sodass hierdurch zugunsten der Dichtwirkung eine Verpressung bereits
bei dem Einführen des dann keilförmig wirkenden
Dichtungsringes in das abzudichtende Volumen erfolgt. Der Winkel
des ersten geraden Abschnitts kann aber, wenn auch nicht bevorzugt,
ebenso bis zu etwa 3° größer als der
halbe Öffnungswinkel der konischen Fase sein.
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Falls
der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase 12° oder
15° beträgt, liegt also dementsprechend der Winkel
des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung im Bereich von
4°–18°. Ist dabei der halbe Öffnungswinkel
der konischen Fase 12°, so kann der Winkel des ersten geraden
Abschnitts 4°–15°, vorzugsweise 4°–11°,
andernfalls kann er 7°–18°, vorzugsweise
7°–14° sein.
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Zur
Abdichtung an der gewindeseitigen Stirnfläche des Flansches
des Einsatzstückes weist das erfindungsgemäße
Querschnittsprofil der Schnur einen zweiten geraden Abschnitt auf
der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus
auf. Um eine möglichst große Dichtfläche
an dem Flansch zu erzielen, beträgt die Projektion des zweiten
geraden Abschnitts auf eine radiale Richtung in dieser Reihenfolge
zunehmend bevorzugt mindestens 30%, 40% oder 50% des radialen Schnurdurchmessers.
Ferner soll der zweite gerade Abschnitt möglichst parallel
zur Stirnfläche des Flansches sein, also einen Winkel von
in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 80°,
85° oder 87° und höchstens 100°,
95° oder 93° zur axialen Richtung des Ringes aufweisen.
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Der
erste und der zweite gerade Abschnitt des Querschnittsprofils der
Schnur des Dichtungsringes dichten an denjenigen benachbarten Flächen, nämlich
der Fase und der Stirnfläche des Flansches, zwischen denen
eine spaltähnliche Verbindungsöffnung zu dem die
Druckfluidvorrichtung umgebenden Raum besteht. Wie oben dargestellt
wird der Dichtungsring durch das Druckfluid in Richtung dieser Verbindungsöffnung
gepresst, weshalb dieses druckabgewandte Teilvolumen zwischen der
Fase, der Stirnfläche des Flansches und dem Dichtungsring durch
die erfindungsgemäße Form minimiert wird. Dabei
kann die Bewegung des Dichtungsringes bei Druckänderungen
in dieses Teilvolumen hinein reduziert werden, indem die beiden
geraden Abschnitte einen möglichst geringen Abstand aufweisen
und der Übergang zwischen diesen bevorzugt mit einem Radius
im Bereich von 0,5 mm bis 0,1 mm verrundet ist.
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Vorzugsweise
ragt das Querschnittsprofil der Schnur dabei jeweils in den Richtungen
senkrecht zu den geraden Abschnitten nicht über diese hinaus,
so dass ein formschlüssiges Anliegen der geraden Abschnitte
an der Fase und an der Stirnfläche des Flansches zur Abdichtung
gewährleistet ist.
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Ferner
dichtet der Dichtungsring vorzugsweise auch an seiner radial innen
liegenden Seite mit einem dritten geraden Abschnitt seines Querschnittsprofils
am Schaft des Einsatzstückes. Auch dieser dritte gerade
Abschnitt soll eine möglichst große Dichtfläche
bewirken, so dass seine Projektion auf die axiale Richtung in dieser
Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30%, 40% oder 50% der
Dicke des Dichtungsringes beträgt. Er verläuft
dabei vorzugsweise möglichst parallel zu dem Schaft und
kann deshalb einen Winkel von höchstens 5°, vorzugsweise
von höchstens 3°, mit der axialen Richtung einschließen.
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Wie
bereits oben erwähnt besitzt das Einsatzstück
einen Schaft mit einem Außengewinde zum Einschrauben in
das Gewindeloch und einen Flansch mit einer gewindeseitigen Stirnfläche
senkrecht zur axialen Richtung. Zur Abdichtung durch den dritten
geraden Abschnitt des Dichtungsringes weist das Einsatzstück
bevorzugt einen zylindrischen Bereich des Schafts zwischen Flansch
und Gewinde mit einer vorzugsweise als Dichtfläche ausgelegten
glatten Oberfläche auf, sodass der Dichtungsring nicht auf
dem Gewinde aufliegt.
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Im
Sinne der Erfindung kann ein passender Dichtungsring unverlierbar
mit einem Einsatzstück verbunden sein, indem sein Innendurchmesser
(in losem Zustand, d. h. vor Montage am Einsatzstück) kleiner
als der Außendurchmesser des Gewindes, vorzugsweise auch
kleiner als der Schaftdurchmesser im zylindrischen Bereich, ist
und so ein Abrutschen des Dichtungsringes von dem zylindrischen Bereich
des Schafts über das Gewinde vermieden wird. Vorzugsweise
ist dazu der zylindrische Bereich im Durchmesser kleiner oder gleich
dem Kerndurchmesser des Gewindes, zumindest jedoch kleiner als dessen
Außendurchmesser. Dadurch werden beispielsweise der Vertrieb
und die Montage von Einsatzstücken zusammen mit passenden
Dichtungsringen vereinfacht.
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Die
dem Druckfluid zugewandte Seite des Dichtungsringes muss im Sinne
der Erfindung keine besondere Gestalt aufweisen, ragt jedoch in
den Richtungen senkrecht zum ersten und zum dritten geraden Abschnitt
vorzugsweise nicht über diese hinaus, um deren Dichtwirkung
nicht zu mindern. Vorzugsweise verbindet sie den ersten mit dem
dritten geraden Abschnitt durch eine Verrundung; sie kann auch einen
weiteren geraden Abschnitt enthalten.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale
auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können
und sich, wie bereits erwähnt, implizit auf alle Kategorien
der Erfindung beziehen.
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein Gewindeloch in einer Druckfluidvorrichtung
nach dem Stand der Technik,
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2 zeigt
einen Schnitt durch ein Einsatzstück nach dem Stand der
Technik,
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3 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring,
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4 zeigt
Schnitte durch ein Gewindeloch nach 1 mit einem
Einsatzstück nach 2 mit einer
O-Ring-Dichtung nach dem Stand der Technik und
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5 zeigt
Schnitte durch ein Gewindeloch nach 1 mit einem
Einsatzstück nach 2 mit einem
erfindungsgemäßen Dichtungsring nach 3.
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1 zeigt
einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch eine
Druckfluidvorrichtung 10 mit einem Gewindeloch 11 nach
dem Stand der Technik gemäß der Norm EN
ISO 61 49 mit einem metrischen Innengewinde 12 vom
Typ M 16 × 1,5, bei der das Gewindeloch 11 in
axialer Richtung 30 eine Verbindung zum Druckfluid aufweist.
Das Gewindeloch 11 weist ferner eine konische Fase 13 mit
einem halben Öffnungswinkel von 15° auf. Die an
die konische Fase 13 angrenzende Oberfläche 14 der
Druckfluidvorrichtung 10 kann als Anschlagfläche
beim Einschrauben eines Einsatzstückes 20 dienen
(vgl. 2, 4, 5).
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2 zeigt
einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch ein
Einsatzstück 20, das eine Verschlussschraube mit
einem Innensechskant 23 ist. Die Verschlussschraube 20 entspricht
ebenfalls der Norm EN ISO 61 49 und weist an ihrem
Schaft 21 ein metrisches Außengewinde 24 vom
Typ M 16 × 1,5 auf. Zwischen einem Flansch 22 der
Verschlussschraube 20 und dem Außengewinde 24 weist
der Schaft 21 einen zylindrischen Bereich 25 auf,
dessen Oberfläche als Dichtfläche für
Elastomerdichtringe ausgelegt ist und der über einen Radius 27 von
0,5 mm in die gewindeseitige Stirnfläche 26 des
Flansches 22 übergeht. Der radiale Durchmesser
des Flansches 22 ist mit 21,8 mm größer
als der Öffnungsdurchmesser von 17,8 mm der konischen Fase 13 in 1,
sodass die die konische Fase 13 umgebende Oberfläche 14 und
die gewindeseitige Stirnfläche 26 beim Einschrauben
der Verschlussschraube 20 gegenseitige Anschlagflächen
bilden.
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3 zeigt
einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch einen
erfindungsgemäßen Dichtungsring 1 mit
einer Dichtschnur 2 aus einem Elastomer. Ihr Querschnittsprofil
weist vier gerade Abschnitte 3, 4, 5, 6 auf.
Der erste gerade Abschnitt 3 an der radial außen
liegenden Seite des Dichtungsringes 1 besitzt eine Länge
seiner Projektion auf die axiale Richtung 30 von etwa 70%
der Dicke des Dichtungsringes 1. Ferner schließt
der erste gerade Abschnitt 3 einen Winkel von etwa 10° mit
der axialen Richtung 30 ein und ist damit etwa 5° kleiner
als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase 13 von 15°.
Ein zweiter gerader Abschnitt 4 liegt auf derjenigen Seite
des Dichtungsringes 1, in deren Richtung sich der von dem
ersten geraden Abschnitt 3 gebildete Konus öffnet.
Der zweite gerade Abschnitt 4 verläuft senkrecht
zur axialen Richtung 30, wobei seine Länge etwa
80% des maximalen Schnurdurchmessers in radialer Richtung beträgt.
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An
der radial innen liegenden Seite des Dichtungsrings 1 besitzt
dieser einen weiteren, dritten geraden Abschnitt 5 parallel
zur axialen Richtung 30, dessen Länge etwa 50%
der Dicke des Dichtungsrings 1 in dieser Richtung 30 beträgt.
Die verbleibende Seite des Querschnittsprofils der Dichtungsschnur 2 weist
einen vierten geraden Abschnitt 6 auf, der senkrecht zur
axialen Richtung 30 ist.
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Alle Übergänge
zwischen den geraden Abschnitten 3, 4, 5, 6 sind
knickfrei verrundet, insbesondere weist das Querschnittsprofil keine
Erhebungen in Richtungen jeweils senkrecht zu den geraden Abschnitten 3, 4, 5, 6 auf.
Der Übergang zwischen den Abschnitten 4 und 5 weist
entsprechend dem Radius 27 des Einsatzstücks 20 einen
Verrundungsradius 8 von 0,5 mm auf, sodass zwischen diesen
beim Abdichten kein Totvolumen eingeschlossen wird (vgl. 5).
Der Verrundungsradius 7 zwischen den Abschnitten 3 und 4 beträgt
0,1 mm, um das Volumen zwischen dem Dichtungsring 1, der
gewindeseitigen Stirnfläche 26 des Flansches 22 und
der konischen Fase 13 zu minimieren. Die dem Druckfluid
zugewandten Radien 9, 9' betragen hier etwa 0,5
mm, können jedoch ebenso wie der gerade Abschnitt 6 relativ
frei gewählt werden.
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Der
Innendurchmesser des Dichtungsrings 1 ist kleiner als der
Durchmesser des Außengewindes 24, und zwar vorzugsweise
etwa 2–6% kleiner als der Durchmesser 13,7 mm des zylindrischen
Bereichs 25. Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 1 beträgt
hier etwa 13,4 mm, sodass er durch den zylindrischen Bereich 25 leicht
aufgeweitet und unverlierbar im Bereich des zylindrischen Bereichs 25 an
dem Einsatzstück 20 gehalten wird. Der größte
radiale Außendurchmesser des Dichtungsringes 1 ist
an die konische Fase 13 angepasst und überschreitet
vorzugsweise deren Öffnungsdurchmesser nicht. In diesem
Ausführungsbeispiel ist der maximale radiale Außendurchmesser
des Dichtungsrings 1, der im Bereich des Verrundungsradius 7 auftritt,
unter Berücksichtigung der Toleranzen des zylindrischen
Bereichs 25 und der konischen Fase 13 sowie einer
radialen Vorspannung von mindestens 10% beim Dichten (siehe 5)
geringfügig kleiner als der Öffnungsdurchmesser
der konischen Fase 13 gewählt, sodass sich beim
Einschrauben des Einsatzstückes 20 in das Gewindeloch 11 keine
Verformung des Dichtungsringes 1 in den Bereich zwischen
der gewindeseitigen Stirnfläche 26 und der an
die konische Fase 13 angrenzenden Oberfläche 14 hinein
ergibt. So kann eine Beschädigung des Dichtungsringes 1 durch
die sich nähernden Anschlagflächen beim Abdichten
vermieden werden.
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4 zeigt
zwei Schnitte entlang der axialen Richtung 30 durch das
Gewindeloch 11 der Druckfluidvorrichtung 10 zusammen
mit der Verschlussschraube 20 mit einem Dichtungsring nach
dem Stand der Technik, nämlich einem O-Ring 31 mit
einem Innendurchmesser von 13,3 mm und einer Dichtungsschnur mit
kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,2
mm. Der O-Ring 31 umspannt hier den zylindrischen Bereich 25 der
Verschlussschraube 20 und wird durch das Außengewinde 24 unverlierbar
an diesem gehalten.
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In
der oberen Hälfte zeigt 4 die Verschlussschraube 20 in
teilweise in das Gewindeloch 11 eingeschraubtem Zustand
so, dass der O-Ring 31 noch nicht dichtet. In der unteren
Hälfte der 4 ist die Verschlussschraube 20 bis
zum Anschlag ihrer gewindeseitigen Stirnfläche 26 an
der die konische Fase 13 umgebenden Oberfläche 14 in
das Gewindeloch 11 eingeschraubt. Der O-Ring 31 wurde,
wie die Vergrößerung unten rechts verdeutlicht,
deformiert und dichtet an den folgenden drei Flächen: der konischen
Fase 13, der gewindeseitigen Stirnfläche 26 des
Flansches 22 und an dem zylindrischen Bereich 25.
Es zeigt sich im oberen Bereich des O-Ringes 31 ein sog.
Totvolumen, nämlich zwischen dem O-Ring 31 und
dem Radius 27 der Verschlussschraube 20, und ein
weiteres druckabgewandtes Volumen zwischen dem O-Ring 31,
der konischen Fase 11 und der gewindeseitigen Stirnfläche 26.
Bei einer Druckerhöhung des Druckfluids wird der O-Ring 31 in Richtung
dieser Volumen bewegt und entsprechend an den Dichtflächen
reiben. Dies kann zu einem erhöhten Verschleiß des
Dichtungsringes führen.
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5 zeigt
drei Schnitte entlang der axialen Richtung 30 durch das
Gewindeloch 11 der Druckfluidvorrichtung 10 mit
der Verschlussschraube 20, und zwar (von oben nach unten)
mit jeweils dem erfindungsgemäßen Dichtungsring 1 außerhalb
der konischen Fase 13, während des Eindringens
in den Konus der Fase 13 und zuletzt in verpresstem Zustand in
der zum Abdichten geeigneten Position der Verschlussschraube 20.
Dabei ist in der rechten Hälfte der 5 jeweils
eine Detailvergrößerung um die Lage des Dichtungsringes 1 herum
dargestellt. Im oberen Drittel der 5 liegen
bereits bei unverpresstem Zustand des Dichtungsringes 1 der
zweite, radial innen liegende, gerade Abschnitt 5 sowie
der dritte gerade Abschnitt 4 gemeinsam mit dem die Abschnitte
verbindenden Radius 8 flächig an der Verschlussschraube 20 an,
wobei der Dichtungsring 1 durch das Außengewinde 24 auch
bei loser Verschlussschraube 20 vom Abrutschen des Schafts 21 gehindert
wird. Während des weiteren Einschraubens der Verschlussschraube 20 in
das Gewindeloch 11, dargestellt in der Mitte der 5,
gleitet der Dichtungsring 1 mit seinem radial außen
liegenden ersten geraden Abschnitt 3 entlang der konischen
Fase 13 und gewinnt so zunehmend an Vorspannung zum Abdichten
aufgrund der um 5° voneinander abweichenden Winkel dieser
Flächen, ohne dabei selbst übermäßig
deformiert zu werden. Letztendlich kann der Dichtungsring 1 so
die druckabgewandten Bereiche des zwischen Verschlussschraube 20 und
Gewindeloch 11 eingeschlossenen Volumens einnehmen, insbesondere
ohne ein Volumen vergleichbar dem Totvolumen bei einer Abdichtung
nach dem Stand der Technik einzuschließen. Auch wird das druckabgewandte
Volumen mit Verbindung zu dem die Druckfluidvorrichtung 10 umgebenden
Raum quasi vollständig eliminiert, sodass der erfindungsgemäße
Dichtungsring 1 bei einer Druckbelastung keine dem O-Ring 31 nach 4 vergleichbare
Bewegung innerhalb des von der Fase 13, der Stirnfläche 26 und
dem zylindrischen Bereich 25 des Schafts 21 eingeschlossenen
Volumens durchführen kann. Folglich ist einerseits der
Verschleiß durch Reibung zwischen dem Dichtungsring 1 und
den angrenzenden Dichtflächen 13, 25, 26 gegenüber
einem O-Ring 31 deutlich reduziert, andererseits wird so
auch die Deformation des Dichtungsrings 1 aufgrund von wechselnden
Druckbelastungen durch das Druckfluid reduziert. Es wird also sowohl
der Verschleiß der dichtenden Oberfläche des Dichtungsringes 1 also auch
dessen Materialermüdung aufgrund der Deformation durch
die erfindungsgemäße Form seines Querschnittsprofils
reduziert und damit die zu erwartende Lebensdauer erhöht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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6149 [0007]
- - Norm EN ISO 6149 [0013]
- - Norm EN ISO 6149 [0020]
- - Norm EN ISO 61 49 [0037]
- - Norm EN ISO 61 49 [0038]