DE102008061870A1

DE102008061870A1 - Dichtring, Dichtungsanordnung mit einem Dichtring und Verwendung vom Dichtring und Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102008061870A1
Application number: DE200810061870
Authority: DE
Inventors: Thomas JÄCK; Hans Unger; Ralf Heldmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: FR2939860A1; FR2939860B1; DE102008061870B4

Abstract

Dichtring, umfassend eine statische Dichtung (1) aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer radial innen oder radial außen angeordneten statischen ersten Dichtfläche (2), wobei radial außen oder radial innen der statischen Dichtung (1) eine umfangsseitig umlaufende Einbaunut (3) für einen weiteren Dichtring (4) angeordnet ist, wobei der weitere Dichtring (4) in der Einbaunut (3) angeordnet ist und die statische Dichtung (1) auf der der statischen ersten Dichtfläche (2) radial abgewandten Seite radial außen oder radial innen mit einer zweiten Dichtfläche (5) überragt, die an eine abzudichtende Fläche dichtend anlegbar ist und wobei der weitere Dichtring (4) als Gleitring (6) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Dichtring, umfassend eine statische Dichtung aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer radial innen oder radial außen angeordneten statischen ersten Dichtfläche.
Stand der Technik
Solche Dichtringe sind allgemein bekannt und beispielsweise als O-Ring ausgebildet. Die Dichtringe sind materialeinheitlich ausgebildet, bestehen aus einem elastomeren Werkstoff und dichten zwei Maschinenelemente gegeneinander ab.
Falls sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung des vorbekannten Dichtrings die beiden abzudichtenden Maschinenelemente relativ zueinander verlagern, zum Beispiel durch unterschiedliche Wärmedehnung, wird der Dichtring durch abrasiven Verschleiß zumindest beschädigt, wenn nicht gar zerstört.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieser auch für Anwendungsfälle geeignet ist, in denen sich die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente relativ zueinander verlagern, ohne dass der Dichtring beschädigt/zerstört wird. Der Dichtring soll auch unter diesen Betriebsbedingungen gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die auf Anspruch 1 direkt oder indirekt rückbezogenen Unteransprüche Bezug.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Dichtring vorgesehen, umfassend eine statische Dichtung aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer radial innen oder radial außen angeordneten statischen ersten Dichtfläche, wobei radial außen oder radial innen der statischen Dichtung eine umfangsseitig umlaufende Einbaunut für einen weiteren Dichtring angeordnet ist, wobei der weitere Dichtring in der Einbaunut angeordnet ist und die statische Dichtung auf der der statischen ersten Dichtfläche radial abgewandten Seite radial außen oder radial innen mit einer zweiten Dichtfläche überragt, die an eine abzudichtende Fläche dichtend anlegbar ist und wobei der weitere Dichtring als Gleitring ausgebildet ist.
Hierbei ist von Vorteil, dass der als Gleitring ausgebildete weitere Dichtring die ihm zugewandete abzudichtende Fläche des Maschinenelements dichtend berührt und auch dann eine lange Gebrauchsdauer aufweist, wenn die zweite Dichtfläche die abzudichtende Fläche des abzudichtenden Maschinenelements relativ beweglich berührt. Eine solche Relativbewegung kann entstehen, wenn die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente eine unterschiedliche Ausdehnung bei Beaufschlagung mit Wärme aufweisen. Auch bei einer Relativbewegung der beiden Maschinenelemente und damit des weiteren Dichtrings zu dem Maschinenelement, das er anliegend berührt, ist die Reibung zwischen der zweiten Dichtfläche und dem entsprechenden abzudichtenden Maschinenelement trotz der guten Abdichtwirkung sehr gering; betriebsbedingter Verschleiß durch Reibung, der zu einer Reduzierung der Gebrauchs dauer des Dichtrings führen könnte, ist bei dem erfindungsgemäßen Dichtring auf ein Minimum begrenzt.
Die statische erste Dichtung kann aus einem elastomeren Werkstoff bestehen. Für viele Anwendungsfälle sind die unterschiedlichsten elastomeren Werkstoffe kostengünstig verfügbar. Hinsichtlich der Gebrauchsdauer des Dichtrings ist die Verwendung von elastomeren Werkstoffen für die statische Dichtung unproblematisch, weil die statische Dichtung keinerlei reibungsbehafteter Relativbewegung ausgesetzt ist; die statische erste Dichtfläche ist der entsprechenden abzudichtenden Fläche des Maschinenelements relativ ortsfest zugeordnet. Wenn überhaupt, findet eine Relativbewegung nur zwischen dem Gleitring und dem vom Gleitring abzudichtenden Maschinenelement statt.
Der Gleitring kann aus PTFE bestehen. PTFE weist einen geringen Reibungskoeffizienten auf und kann, abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall, durch geeignete Füllmittel verstärkt sein. Bei der Verwendung von PFTE ist von Vorteil, dass die Oberfläche des PFTE-Gleitrings nach einem vernachlässigbar geringen Anfangsverschleiß glasiert und dadurch außerordentlich widerstandsfähig wird. Der Dichtring weist dadurch gleich bleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer auf. Abweichend von PFTE kann der Gleitring auch aus einem anderen Werkstoff bestehen und dann mit einer reibungsverringernden Beschichtung versehen sein.
Der Gleitring kann mittels eines Vorspannelements in radialer Richtung elastisch nachgiebig auf dem Nutgrund in der Einbaunut angeordnet sein. Dadurch wird sicher gestellt, dass die zweite Dichtfläche des Gleitrings stets mit ausreichendem radialem Anpressdruck an die entsprechende abzudichtende Fläche des Maschinenelements angedrückt wird.
Das Vorspannelement kann durch eine radial in Richtung des Gleitrings vorgewölbte Wölbung gebildet sein.
Generell besteht die Möglichkeit, dass das Vorspannelement separat erzeugt und durch eine genau definierte radiale Federkraft besonders gut an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalls angepasst ist. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, unabhängig vom Werkstoff, aus dem die statische Dichtung besteht, und unabhängig vom Werkstoff, aus dem der Gleitring besteht, ein für den jeweiligen Anwendungsfall gut geeignetes Vorspannelement vorzusehen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Wölbung und die statische Dichtung einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sein. Die Wölbung würde, genau wie die statische Dichtung, aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen. Hierbei ist von Vorteil, dass der Dichtring einfach und kostengünstig herstellbar ist; auch die Montage ist besonders einfach. Die Gefahr von Montagefehlern ist durch den teilearmen Aufbau des Dichtrings auf ein Minimum beschränkt.
Die statische Dichtung kann durch eine Armierung verstärkt sein. Die Armierung hat die Aufgabe, die Formstabilität der statischen Dichtung zu erhöhen und dadurch für einen sicheren Sitz des Dichtrings in seinem Einbauraum zu sorgen.
Die Armierung kann durch einen Stützring aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Solche Stützringe sind einfach und kostengünstig herstellbar und relaxieren während der gesamten Gebrauchsdauer des Dichtrings nicht. Davon abweichend kann der Stützring aus einem polymeren Werkstoff bestehen. Hierbei ist von Vorteil, dass ein solcher Stützring nur ein geringes Gewicht aufweist und außerdem korrosionsbeständig ist. Insbesondere dann, wenn der Dichtring mit aggressiven Medien beaufschlagt ist, kann ein solcher Stützring von Vorteil sein.
Der Stützring kann stirnseitig einerseits einen sich in radialer Richtung erstreckenden Anschlag aufweisen. Die Montage des Dichtrings ist dadurch vereinfacht. Der Dichtring wird zur Montage auf das stirnseitig freie Ende eines der Maschinenelemente aufgeschoben, und zwar so lange, bis der Anschlag die Stirnseite anliegend berührt. Die Positionierung des Dichtrings bezogen auf das Maschinenelement, auf dem er montiert ist, ist dadurch stets sehr exakt.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, umfassend ein radial inneres erstes Maschinenelement und ein radial äußeres, hülsenförmiges zweites Maschinenelement, die – in axialer Richtung betrachtet – einander mit radialem Abstand umschließen, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt ein Dichtring, wie zuvor beschrieben, angeordnet ist, wobei die beiden Maschinenelemente eine voneinander abweichende Wärmedehnung in axialer Richtung aufweisen. Die abweichende Wärmedehnung kann durch unterschiedliche Beaufschlagung der Maschinenelemente mit Wärme entstehen oder dadurch, dass die Maschinenelemente aus voneinander abweichenden Werkstoffen mit voneinander abweichenden Wärmedehnungskoeffizienten bestehen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines Dichtrings in einer Dichtungsanordnung, wie zuvor beschrieben, in einem Verbindungsstück zwischen einem Abgasrohr und einem Abgaskühler einer Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere bei einer derartigen Verwendung sind die Wärmedehnungen der beiden gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente stark unterschiedlich, wobei die relative Ausdehnung des einen Maschinenelements in axialer Richtung bezogen auf das andere Maschinenelement mehrere Zentimeter betragen kann. Diese Relativverschiebung der beiden Maschinenelemente zueinander würde bei herkömmlichen Dichtringen, die ausschließlich aus einem elastomeren Werkstoff bestehen, zu einer stark reibungsbehafteten Relativbeweglichkeit des Dichtrings zu einem der Maschinenelemente führen, zu entsprechend hohem Verschleiß und entsprechend geringen Standzeiten des Dichtrings. Demgegenüber können derartige große Wärmedehnungen von dem erfindungsgemäßen Dichtring ohne Weiteres verkraftet werden, weil sich der Gleitring praktisch verschleißfrei mit nur sehr geringer Reibung auf der abzudichtenden Oberfläche des ihm zugeordneten Maschinenelements bewegt und dieses trotzdem abdichtet.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur in schematischer Darstellung gezeigt und wird im Folgenden näher erläutert.
Ausführung der Erfindung
In der Figur ist ein Dichtring gezeigt, der in einer Dichtungsanordnung zur Anwendung gelangt, wobei die Dichtungsanordnung als Verbindungsstück 18 zwischen einem Abgasrohr 19 und einem Abgaskühler 20 einer Verbrennungskraftmaschine Verwendung findet.
Das radial innere erste Maschinenelement 14 und das radial äußere zweite Maschinenelement 15 sind jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei die einander zugewandten Stirnseiten der beiden Maschinenelemente ineinander geschoben sind und sich dadurch in axialer Richtung überlappen. In dem durch den Abstand gebildeten Spalt 17 ist der erfindungsgemäße Dichtring angeordnet.
Der Dichtring umfasst eine statische Dichtung 1, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem elastomeren Werkstoff besteht. In der statischen Dichtung 1 ist eine Armierung 11 in Form eines Stützrings 12 aus einem metallischen Werkstoff angeordnet, um den Dichtring zuverlässig auf der Stirnseite des ersten Maschinenelements 14 zu halten. Um die Montage des Stützrings 12 auf dem erstem Maschinenelement 14 zu vereinfachen und um die Gefahr von Montagefehlern zu vermeiden, hat der Stützring 12 stirnseitig einerseits einen sich in radialer Richtung erstreckenden Anschlag 13, der die Stirnseite des ersten Maschinenelements 14 anliegend berührt.
Die statische Dichtung 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel radial innenseitig eine statische erste Dichtfläche 2 auf, die den Außenumfang des ersten Maschinenelements 14 dichtend umschließt. Radial außenseitig ist die statische Dichtung 1 von einer umfangsseitig umlaufenden Einbaunut 3 umschlossen, wobei innerhalb dieser Einbaunut 3 der weitere Dichtring 4 angeordnet ist, der als Gleitring 6 ausgebildet ist und aus PFTE besteht. Auf der der statischen ersten Dichtfläche 2 radial abgewandten Seite überragt die zweite Dichtfläche 5 des Gleitrings 6 die statische Dichtung 1, so dass der Gleitring 6 mit seiner zweiten Dichtfläche 5 an der abzudichtenden Fläche des zweiten Maschinenelements 15 dichtend anliegt.
Der Gleitring 6 ist mittels eines Vorspannelements 7 in radialer Richtung 8 elastisch nachgiebig auf dem Nutgrund 9 in der Einbaunut 3 angeordnet. Das Vorspannelement 7 besteht aus einem elastomeren Werkstoff und ist durch eine radial in Richtung des Gleitrings 6 vorgewölbte Wölbung 10 gebildet. das Vorspannelement 7 ist einstückig und materialeinheitlich mit der statischen Dichtung 1 ausgebildet.
Die beiden Maschinenelemente 14, 15 bilden zusammen ein Verbindungsstück 18, das zwischen einem Abgasrohr 19 und einem Abgaskühler 20 in einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Die Maschinenelemente 14, 15 bestehen jeweils aus einem metallischen Werkstoff, wobei eines der beiden Maschinenelemente 14, 15 während des Betriebs eine größere Wärmedehnung als das andere Maschinenelement 15, 14 aufweist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel bewegt sich das zweite Maschinenelement 15 während der bestimmungsgemäßen Verwendung zumindest 5 mm in axialer Richtung hin und her, bezogen auf den Dichtring, der ortsfest auf dem ersten Maschinenelement 14 festgelegt ist.
Diese axiale Hin- und Herbeweglichkeit der beiden Maschinenelement 14, 15 relativ zueinander und damit auch die axiale relative Hin- und Herbeweglichkeit des zweiten Maschinenelements 15 bezogen auf den Dichtring, ist durch den aus PTFE bestehenden Gleitring problemlos; die zweite Dichtfläche 5 des Gleitrings 6 liegt an der abzudichtenden Fläche des zweiten Maschinenelements 15 dichtend und trotz der Hin- und Herbeweglichkeit praktisch verschleißfrei an.
Der Dichtring sowie die Dichtungsanordnung weisen gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer auf, auch dann, wenn sich die beiden Maschinenelemente 14, 15 in axialer Richtung relativ zueinander hin- und herbewegen.

Claims

Dichtring, umfassend eine statische Dichtung (1) aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer radial innen oder radial außen angeordneten statischen ersten Dichtfläche (2), wobei radial außen oder radial innen der statischen Dichtung (1) eine umfangsseitig umlaufende Einbaunut (3) für einen weiteren Dichtring (4) angeordnet ist, wobei der weitere Dichtring (4) in der Einbaunut (3) angeordnet ist und die statische Dichtung (1) auf der der statischen ersten Dichtfläche (2) radial abgewandten Seite radial außen oder radial innen mit einer zweiten Dichtfläche (5) überragt, die an eine abzudichtende Fläche dichtend anlegbar ist und wobei der weitere Dichtring (4) als Gleitring (6) ausgebildet ist.
Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (1) aus einem elastomeren Werkstoff besteht.
Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (6) aus PTFE besteht.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (6) mittels eines Vorspannelements (7) in radialer Richtung (8) elastisch nachgiebig auf dem Nutgrund (9) in der Einbaunut (3) angeordnet ist.
Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (7) durch eine radial in Richtung des Gleitrings (6) vorgewölbte Wölbung (10) gebildet ist.
Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (10) und die statische Dichtung (1) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sind.
Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dichtung (1) durch eine Armierung (11) verstärkt ist.
Dichtring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) durch einen Stützring (12) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
Dichtring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) stirnseitig einerseits einen sich in radialer Richtung (8) erstreckenden Anschlag (13) aufweist.
Dichtungsanordnung, umfassend ein radial inneres erstes Maschinenelement (14) und ein radial äußeres, hülsenförmiges zweites Maschinenelement (15), die – in axialer Richtung (16) betrachtet – einander mit radialerem Abstand umschließen, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt (17) ein Dichtring gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist und wobei die beiden Maschinenelemente (14, 15) eine voneinander abweichende Wärmedehnung in axialer Richtung (16) aufweisen.
Verwendung eines Dichtrings und einer Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Verbindungsstück (18) zwischen einem Abgasrohr (19) und einem Abgaskühler (20) einer Verbrennungskraftmaschine.