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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Dichtring, eine Dichtungsanordnung und deren Verwendung, wobei der Dichtring aus einem gummielastischen Werkstoff zwei radial innere Dichtlippen und/oder zwei radial äußere Dichtlippen umfasst, wobei die radial inneren Dichtlippen und/oder die radial äußeren Dichtlippen jeweils mit axialem Abstand benachbart zueinander angeordnet sind.
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Stand der Technik
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Dichtringe sind allgemein bekannt, zur Abdichtung flüssiger oder gasförmiger Medien. Dichtringe können zum Beispiel als X-Ringe, Ovalringe, Rechteckringe oder K-Ringe ausgebildet sein.
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Bei X-Ringen handelt es sich um doppelt wirkende Vierlippendichtringe für statische und dynamische Beanspruchungen, wobei die X-Ringe einen angenähert quadratischen Querschnitt aufweisen. Die X-Ringe bestehen zumeist aus Elastomer-Werkstoffen. Die Anpresskräfte, mit denen der montierte X-Ring die abzudichtende Fläche unter elastischer Vorspannung dichtend anliegend berührt, werden während der bestimmungsgemäßen Verwendung des X-Rings vom Systemdruck aus dem abzudichtenden Raum überlagert.
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Gegenüber O-Ringen kann ein X-Ring bei gleicher Verpressung mit geringeren Kontaktspannungsverläufen eingebaut werden, was zu einer verminderten Reibung bei dynamischem Einsatz und damit zu einem geringeren Verschleiß und höheren Standzeiten des X-Rings führt.
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Außerdem haben X-Ringe gegenüber O-Ringen den Vorteil, dass die Gefahr eines Verdrillens des Rings reduziert ist, auch dann, wenn der X-Ring zum Beispiel eine translatorisch hin und her bewegbare Stange abdichtet.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring der vorbekannten Art derart weiter zu entwickeln, dass dessen Standzeiten weiter erhöht werden, insbesondere dann, wenn er zur dynamischen Abdichtung eingesetzt wird, hohen Drücken aus dem abzudichtenden Raum ausgesetzt ist und eine hochfrequente Bewegung relativ zur abzudichtenden Oberfläche ausführt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche Bezug.
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Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass axial zwischen den radial inneren Dichtlippen und/oder axial zwischen den radial äußeren Dichtlippen ein mit einem Schmiermittel gefülltes Schmiermittelreservoir angeordnet ist. Das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir bewirkt eine Schmierung der in axialer Richtung an das Schmiermittelreservoir angrenzenden Dichtlippen, wobei besonders die Dichtlippe/Dichtlippen, die der Niederdruckseite der Dichtungsanordnung zugewandt ist/sind, von der Schmierung durch das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir profitiert/profitieren.
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Ein geringer Abrieb des Dichtelements im dynamischen Einsatz wird durch Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms erzeugt. Der hydrodynamische Schmierfilm bildet sich durch die Geschwindigkeit des dynamisch abzudichtenden Maschinenelements. Der Aufbau des Schmierfilms ist unter anderem von dem Kontaktspannungsgradient, der Viskosität des Schmiermediums und der Rauigkeit des dynamisch abzudichtenden Maschinenelements abhängig. Der Schmierfilm baut sich bei einer Relativgeschwindigkeit des dynamisch abzudichtenden Maschinenelements an der zugewandten Dichtlippe auf und bildet sich anschließend, ausgehend von dieser Stelle, an der Dichtfläche aus.
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Durch das Schmiermittelreservoir gelangt zu einem frühen Zeitpunkt ein hydrodynamischer Schmierfilm zu den Dichtlippen, und somit wird der Abrieb insbesondere der Dichtlippen, die dem abzudichtenden Medium abgewandt, also der Niederdruckseite zugewandt sind, verringert.
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Die Dichtlippen, die der Hochdruckseite der Dichtungsanordnung zugewandt sind, werden durch das abzudichtende Medium selbst zumeist ausreichend geschmiert und weisen deshalb auch unter hohen Drücken und bei hochfrequenten Bewegungen eine ausreichend hohe Standzeit bei einem nur geringen abrasiven Verschleiß auf.
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Ohne das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir wären die niederdruckseitigen Dichtlippen des Dichtrings, insbesondere die niederdruckseitige Dichtlippe des Dichtrings, die dynamisch belastet ist, nicht ausreichend geschmiert und würden einen hohen abrasiven Verschleiß aufweisen.
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Eine solche Mangelschmierung wird durch das erfindungsgemäße, mit einem Schmiermittel gefüllte Schmiermittelreservoir verhindert. Der stabile Schmiermittelaufbau verhindert einen Schmierfilmabriss insbesondere an den genannten niederdruckseitigen Dichtlippen.
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Bevorzugt ist das mit einem Schmiermittel gefüllte Schmiermittelreservoir axial nur zwischen den Dichtlippen angeordnet, die dynamisch abdichten. Die Dichtlippen, die statisch abdichten sind insgesamt weniger beansprucht, so dass ein Schmiermittelreservoir hier, abhängig vom Anwendungsfall zwar vorgesehen werden kann, aber oftmals nicht unbedingt vorgesehen werden muss. Die Herstellung und Montage des Dichtrings sind dadurch vereinfacht.
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Dennoch kann es für besondere Anwendungsfälle vorgesehen sein, dass jeweils ein mit einem Schmiermittel gefülltes Schmiermittelreservoir axial zwischen den radial inneren Dichtlippen und axial zwischen den radial äußeren Dichtlippen vorgesehen ist. Bei einem solchen Dichtring kann es sich um einen X-Ring handeln. Dadurch sind alle Dichtlippen des X-Rings größtmöglich vor einer Mangelschmierung geschützt.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Dichtring um einen X-Ring. Der X-Ring kann aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen, umfassend zwei radial innere Dichtlippen und zwei radial äußere Dichtlippen, wobei die radial inneren Dichtlippen sowie die radial äußeren Dichtlippen jeweils mit axialem Abstand benachbart zueinander angeordnet sind, wobei axial zwischen den radial inneren Dichtlippen und/oder axial zwischen den radial äußeren Dichtlippen ein mit einem Schmiermittel gefülltes Schmiermittelreservoir angeordnet ist.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Schmiermittelreservoir durch zwei rinnenförmig ausgebildete, kreisringförmig in sich geschlossene Vertiefungen gebildet ist, die durch einen sich entsprechend den axial angrenzenden Dichtlippen erstreckenden Steg in axialer Richtung räumlich voneinander getrennt sind. Die Herstellung solcher Vertiefungen ist einfach und kostengünstig möglich. Außerdem ist von Vorteil, dass sich das Schmiermittel entlang des gesamten Umfangs der Vertiefungen erstreckt und dadurch jeder Umfangsbereich der an die Vertiefungen axial angrenzenden Dichtlippen während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings durch das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir geschmiert wird.
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Der Steg axial zwischen den Vertiefungen bildet eine weitere Dichtlippe. Das Abdichtungsergebnis sowie die Formstabilität des Dichtrings auch bei hohen abzudichtenden Drücken im abzudichtenden Raum sind dadurch verbessert.
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Nach einer zweiten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Schmiermittelreservoir durch Schmiermitteltaschen gebildet ist.
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Gegenüber den zuvor beschriebenen kreisringförmig in sich geschlossenen und rinnenförmigen Vertiefungen haben die Schmiermitteltaschen den Vorteil, dass die Formstabilität im Bereich der Schmiermitteltaschen durch deren nichtrotationssymmetrische Form höher ist. Dadurch ist bei höheren Betriebsdrücken eher ein Schmiermittelreservoir für die Schmierung der Dichtlippen bezogen auf die rinnenförmigen Vertiefungen vorhanden. Somit besitzt der Dichtring mit den Schmiermitteltaschen eine tendenziell höhere Lebensdauer bei hohen Drücken.
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Die Schmiermitteltaschen können im Wesentlichen kreisförmig begrenzt sein. Die Herstellung solcher Schmiermitteltaschen ist einfach durchzuführen. Außerdem ist von Vorteil, dass die Schmiermitteltaschen dadurch keine sprunghaften Richtungsänderungen aufweisen und dadurch keine Kerbwirkungen auftreten, so dass auch bei Abdichtung hoher Drücke und hohen dynamischen Belastungen eine Beschädigung/Zerstörung des Dichtrings im Bereich seiner Schmiermitteltaschen praktisch ausgeschlossen ist.
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Die Schmiermitteltaschen können axial mittig zwischen den axial zueinander benachbarten Dichtlippen angeordnet sein. Neben der einfachen Herstellbarkeit solcher Schmiermitteltaschen durch deren symmetrische Anordnung, werden die axial benachbart angerenzenden Dichtlippen durch das Schmiermittel aus den Schmiermitteltaschen gleichermaßen gut geschmiert.
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Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Schmierung der jeweils benachbart zu den Schmiermitteltaschen angeordneten Dichtlippen ist von Vorteil, wenn die Schmiermitteltaschen gleichmäßigen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
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Das Schmiermittel ist bevorzugt durch ein herstellungsbedingt in das Schmiermittelreservoir eingebrachtes Schmierfett oder Schmieröl gebildet. Das Schmierfett oder Schmieröl kann bewusst, passend zu den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles, ausgewählt werden, um eine möglichst lange Gebrauchsdauer des Dichtrings bei gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften und bei einem möglichst geringen abrasiven Verschleiß zu erreichen, und zwar weitgehend unabhängig davon, welches Medium abgedichtet wird. Insbesondere kann durch den erfindungsgemäßen Dichtring die gestellte Aufgabe auch dann gelöst werden, wenn das abzudichtende Medium zum Beispiel nicht besonders gut geeignet ist, eine Mangelschmierung und einen Schmierfilmabriss an den Dichtlippen zu verhindern.
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Der Dichtring kann als X-Ring ausgebildet sein. X-Ringe sind doppelt wirkende Vierlippendichtringe für statische und dynamische Beanspruchungen. X-Ringe haben einen angenähert quadratischen Querschnitt. Die Anpresskräfte, mit denen der montierte X-Ring die abzudichtende Fläche unter elastischer Vorspannung dichtend anliegend berührt, werden während der bestimmungsgemäßen Verwendung des X-Rings vom Systemdruck aus dem abzudichtenden Raum überlagert.
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X-Ringe können trotz guter Dichtwirkung mit geringen Kontaktspannungsverläufen eingebaut werden, was zu einer verminderten Reibung bei dynamischem Einsatz und damit zu einem geringeren Verschleiß und höheren Standzeiten des X-Rings führt. Die Gefahr eines Verdrillens des X-Rings ist reduziert, auch dann, wenn der X-Ring zum Beispiel eine translatorisch hin und her bewegbare Stange abdichtet.
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Nach einer anderen Ausgestaltung kann der Dichtring als Rechteckring ausgebildet sein. Ein Rechteckring weist, für den gleichen Anwendungsfall, eine größere Steifigkeit als der X-Ring auf.
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Der Rechteckring kann einen axialen Hinterschnitt aufweisen. Der Rechteckring mit axialem Hinterschnitt wird eingesetzt, wenn fertigungstechnisch kein radialer Hinterschnitt realisiert werden kann. Des Weiteren besitzt der Rechteckring den Vorteil, dass der vorliegende Formtrenngrat senkrecht von der automatischen Sichtkontrolle nach der Herstellung des Rings erkannt werden kann. Dadurch kann die Qualität des Rings verbessert geprüft werden. Die in den Ring eingebrachten Schmiertaschen verbessern die Schmierung des Rings bei dynamischer Belastung.
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Alternativ kann der Rechteckring einen radialen Hinterschnitt aufweisen. Ein solcher Dichtring weist eine große Steifigkeit auf. Ein Rechteckring mit radialem Hinterschnitt wird eingesetzt, um hohe Kontaktspannungsgradienten an den Dichtlippen zur Reduzierung von Leckage zu erzielen.
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Der Dichtring kann als D-Ring ausgebildet sein. Der D-Ring besitzt nur eine Dichtlippe, die immer durch das abzudichtende Medium geschmiert wird. Daher bietet der D-Ring den Vorteil, dass ein eventuelles Trockenlaufen der medienabgewandten Dichtlippe verhindert wird und somit der mögliche Abrieb eingeschränkt wird.
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Der D-Ring kann eine radial äußere bogenförmige Wölbung aufweisen, die sich in axialer Richtung erstreckt. Ein D-Ring mit radial äußerer bogenförmiger Wölbung wird in dynamischen Anwendungen eingesetzt, bei denen sich die dynamische Dichtfläche außen befindet. Der D-Ring besitzt nur eine Dichtlippe, die immer durch das abzudichtende Medium geschmiert wird. Daher bietet der D-Ring den Vorteil, dass ein eventuelles Trockenlaufen der medienabgewandten Dichtlippe verhindert wird und somit der mögliche Abrieb eingeschränkt wird. Des Weiteren besitzt der D-Ring gegenüber dem X-Ring den Vorteil, dass er in dem Formgebungsprozess leichter zu entformen ist und somit einfacher herzustellen ist. Die in den Ring eingebrachten Schmiertaschen verbessern die Schmierung des Rings bei dynamischer Belastung.
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Der D-Ring kann eine radial innere bogenförmige Wölbung aufweisen, die sich in axialer Richtung erstreckt. Ein D-Ring mit einer radial inneren bogenförmigen Wölbung wird bei Abdichtungen eingesetzt, bei denen sich die dynamische Dichtfläche innen befindet. Die statische Abdichtung befindet sich auf der ebenen, radial äußeren Seite. Die Ausführung der Wölbung des D-Rings ist sehr gering, um die um den Unfang zentrisch angeordneten Schmiertaschen zu realisieren und gleichzeitig eine Dichtwirkung zu erzielen. Die in den Ring eingebrachten Schmiertaschen verbessern die Schmierung des Rings bei dynamischer Belastung.
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Der Dichtring kann als K-Ring ausgebildet sein, mit radial äußerer, bogenförmiger Wölbung, die sich in axialer Richtung erstreckt. Ein K-Ring mit radial äußerer bogenförmiger Wölbung wird in dynamischen Anwendungen eingesetzt, bei denen sich die dynamische Dichtfläche außen befindet. Der K-Ring besitzt analog zum D-Ring nur eine Dichtlippe, die immer durch das abzudichtende Medium geschmiert wird. Daher bietet der K-Ring den Vorteil, dass ein eventuelles Trockenlaufen der medienabgewandten Dichtlippe verhindert wird und somit der mögliche Abrieb eingeschränkt wird. Des Weiteren besitzt der K-Ring den Vorteil, dass er in dem Formgebungsprozess leichter zu entformen ist und somit einfacher herzustellen ist. Des Weiteren weist der K-Ring eine geringere Steifigkeit als der D-Ring auf. Durch die geringere Steifigkeit des Rings kann ein geringerer Abrieb realisiert werden. Die in den Ring eingebrachten Schmiertaschen verbessern die Schmierung des Rings bei dynamischer Belastung.
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Der K-Ring kann eine radial innere, bogenförmige Wölbung aufweisen, die sich in axialer Richtung erstreckt. Ein K-Ring mit radial innerer bogenförmiger Wölbung wird in dynamischen Anwendungen eingesetzt, bei denen sich die dynamische Dichtfläche innen befindet. Der K-Ring besitzt analog zum D-Ring nur eine Dichtlippe, die immer durch das abzudichtende Medium geschmiert wird. Daher bietet der K-Ring den Vorteil, dass ein eventuelles Trockenlaufen der medienabgewandten Dichtlippe verhindert wird und somit der mögliche Abrieb eingeschränkt wird. Des Weiteren besitzt der K-Ring den Vorteil, dass er in dem Formgebungsprozess leichter zu entformen ist und somit einfacher herzustellen ist. Des Weiteren weist der K-Ring eine geringere Steifigkeit als der D-Ring auf. Durch die geringere Steifigkeit des Rings kann ein geringerer Abrieb realisiert werden.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, umfassend einen Dichtring, der in einem nutförmigen Einbauraum eines ersten Maschinenelements angeordnet ist und dieses mit den radial äußeren oder radial inneren Dichtlippen im Wesentlichen statisch dichtend berührt, wobei die radial inneren oder radial äußeren Dichtlippen eine abzudichtende Oberfläche eines abzudichtenden Maschinenelements im Wesentlichen dynamisch dichtend berühren und wobei das Schmiermittelreservoir durch die radial inneren oder die radial äußeren Dichtlippen und die abzudichtende Oberfläche des zweitens Maschinenelements begrenzt ist.
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Der Dichtring kann zum Beispiel einen axial hin- und herbeweglichen Kolben dynamisch gegenüber einer Stange abdichten, die er außenumfangsseitig dichtend umschließt.
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Der Dichtring kann auch in einem Kolben angeordnet sein, und ein hohlzylinderförmig ausgebildetes, axial hin- und herbewegliches Gehäuse dynamisch abdichten, wobei die dynamisch beanspruchten Dichtlippen in diesem Fall die Innenumfangswand des Gehäuses unter elastischer Vorspannung dichtend berühren.
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Dichtringe, die für solche Dichtungsanordnungen besonders geeignet sind, sind X-Ringe.
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Der Einbauraum kann eine axiale Weite aufweisen, die größer als die axiale Breite des Dichtrings ist. Innerhalb des Einbauraums bewegt sich der Dichtring dann, abhängig vom Differenzdruck, der auf den Dichtring wirkt, axial in Richtung des relativ niedrigeren Drucks und legt sich unter elastischer Vorspannung dichtend an die niederdruckseitige Begrenzungswand des Einbauraums an. Der Einbauraum wird bei Verwendung eines X-Rings dann durch die niederdruckseitige dynamische Dichtlippe und die beiden statischen Dichtlippen, die einander axial benachbart sind, gegenüber dem abzudichtenden Raum abgedichtet.
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Das erste Maschinenelement kann durch einen Kolben und das zweite Maschinenelement durch eine Stange gebildet sein, wobei der Kolben und die Stange in axialer Richtung relativ zueinander hin- und herbeweglich sind und wobei die Stange außenumfangsseitig vom Kolben umschlossen ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Dichtrings und einer Dichtungsanordnung, jeweils wie zuvor beschrieben, in einer Kolbenpumpe. Die Anforderungen an Kolbenpumpen, insbesondere dann, wenn sie in PKWs als ABS-/ESP-Kolbenpumpen zur Anwendung gelangen, sind hinsichtlich der Laufzeiten und der Belastungen in letzter Zeit gestiegen, und steigen aufgrund der Druckerzeugung für neuere weitere Funktionalitäten, wie zum Beispiel automatische Abstandshaltung, Berganfahrhilfe, trockene Bremsscheiben bei Nässe, weiter an.
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Eine Leckage an Dichtringen, die in ABS-/ESP-Kolbenpumpen zur Anwendung gelangen, muss während einer langen Gebrauchsdauer möglichst zuverlässig ausgeschlossen sein. Eine Leckage würde dazu führen, dass zum Beispiel Bremsflüssigkeit in den Elektromotor läuft und dadurch das ABS-/ESP-System ausfällt. Außerdem kann es passieren, dass Luft in das Bremssystem eingetragen wird. Die Drücke, die Dichtringe in Kolbenpumpen abdichten, betragen etwa bis zu 150 bar. X-Ringe sind dafür besonders gut geeignet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Dichtrings und einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung werden nachfolgend anhand der 1 bis 15 näher erläutert. Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dichtrings, bei dem das Schmiermittelreservoir durch zwei rillenförmig ausgebildete, kreisringförmig in sich geschlossene Vertiefungen gebildet ist,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dichtrings, bei dem das Schmiermittelreservoir durch kreisförmig begrenzte Schmiermitteltaschen gebildet ist,
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3 eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 1 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial innen erfolgt,
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4 eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 1 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial außen erfolgt,
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5 eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 2 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial innen erfolgt,
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6 eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 2 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial außen erfolgt,
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7 eine Dichtungsanordnung, ähnlich der Dichtungsanordnung aus 5, wobei die Schmiermitteltaschen in radialer Richtung tiefer ausgeführt sind,
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8 eine Dichtungsanordnung, bei der der Dichtring als Ovalring ausgebildet ist,
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9 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als Rechteckring ausgebildet ist,
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10 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als D-Ring ausgebildet ist, mit radial äußerer, bogenförmiger Wölbung, die sich in axialer Richtung erstreckt,
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11 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als D-Ring ausgebildet ist, mit radial innerer, bogenförmiger Wölbung, die sich in axialer Richtung erstreckt,
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12 ein Rechteckring, wie in 9 gezeigt, jedoch mit axialem Hinterschnitt,
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13 ein Rechteckring, wie in 9 gezeigt, jedoch mit radialem Hinterschnitt,
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14 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als K-Ring ausgebildet ist, mit radial äußerer, bogenförmiger Wölbung, die sich in axialer Richtung erstreckt,
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15 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als K-Ring ausgebildet ist, mit radial innerer, bogenförmiger Wölbung, die sich in axialer Richtung erstreckt.
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Ausführung der Erfindung
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In den 1 und 2 ist jeweils ein Dichtring gezeigt, der als X-Ring 1 ausgebildet ist und aus einem elastomeren Werkstoff besteht. Der X-Ring 1 hat zwei radial innere Dichtlippen 2, 3 und zwei radial äußere Dichtlippen 4, 5. Die beiden hier gezeigten X-Ringe 1 können jeweils in einer Dichtungsanordnung entsprechend 3 zur Anwendung gelangen.
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Die radial inneren Dichtlippen 2, 3 sind in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen, um eine in axialer Richtung 11 hin- und herbewegliche Stange 21 abzudichten. Dabei umschließen die beiden radial inneren Dichtlippen 2, 3 den Außenumfang der Stange 21 unter elastischer Vorspannung dichtend. Die beiden radial äußeren Dichtlippen 4, 5 sind in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen für eine statische Abdichtung im Einbauraum 14 vorgesehen.
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Die Dichtringe aus den 1 und 2 weisen nur axial zwischen den radial inneren Dichtlippen 2, 3 ein mit einem Schmiermittel 6 gefülltes Schmiermittelreservoir 7 auf.
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Ein solches mit Schmiermittel 6 gefülltes Schmiermittelreservoir 7 kann jedoch abweichend von den dargestellten Dichtringen nur axial zwischen den radial äußeren Dichtlippen 4, 5 vorgesehen sein oder axial zwischen den radial inneren Dichtlippen 2, 3 und axial zwischen den radial äußeren Dichtlippen 4, 5.
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Die Anordnung des Schmiermittelreservoirs 7 hängt von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalls ab, insbesondere davon, wie erforderlich eine Schmierung der Dichtlippen 3, 5 ist, die dem abzudichtenden Raum axial abgewandt, also niederdruckseitig angeordnet sind.
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Das Schmiermittel 6 wird im Anschluss an der Herstellung des X-Rings 1 in das Schmiermittelreservoir 7 eingebracht und kann zum Beispiel durch ein Schmierfett gebildet sein. Ein Schmierfett kann sich lange in dem Schmiermittelreservoir 7 halten, ohne dass es, zum Beispiel vom abzudichtenden flüssigen Medium, ausgewaschen wird.
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In 1 ein erste Ausführungsbeispiel eines X-Rings 1 gezeigt, wie er auch in der Dichtungsanordnung gemäß 3 zur Anwendung gelangt. Das Schmiermittelreservoir 7 ist durch zwei rinnenförmig ausgebildete, kreisförmig in sich geschlossene Vertiefungen 8, 9 gebildet, die mit dem Schmiermittel 6 gefüllt sind. Die Vertiefungen 8, 9 sind in axialer Richtung durch den kreisringförmig in sich geschlossen ausgebildeten Steg 10 getrennt, wobei der Steg 10 im Wesentlichen entsprechend den axial jeweils angrenzenden Dichtlippen 2, 3 ausgebildet ist. Auch der Steg 10 ist, ebenso wie die Dichtlippen 2, 3, gerundet ausgeführt.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines X-Rings 1 gezeigt. Dieser X-Ring 1 unterscheidet sich von dem X-Ring aus 1 nur durch ein abweichend gestaltetes Schmiermittelreservoir 7. Das Schmiermittelreservoir 7 ist bei dem X-Ring 1 aus 2 durch eine Vielzahl von Schmiermitteltaschen 12 gebildet, die kreisförmig begrenzt und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die Schmiermitteltaschen 12 sind axial mittig zwischen axial zueinander benachbarten Dichtlippen 2, 3 angeordnet. Als Schmiermittel 6 kann auch hier ein Schmierfett zur Anwendung gelangen.
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In 3 ist eine Dichtungsanordnung gezeigt, in der der X-Ring 1 aus 1 zur Anwendung gelangt. Abweichend davon, kann auch der X-Ring 1 aus 2 Verwendung finden.
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Das erste Maschinenelement 15 ist durch einen Kolben 20 gebildet, der das zweite Maschinenelement 17, das durch eine Stange 21 gebildet ist, außenumfangsseitig umschließt. Der Kolben 20 und die Stange 21 sind in axialer Richtung relativ zueinander hin- und herbeweglich und durch den X-Ring 1 gegeneinander abgedichtet.
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Der Einbauraum 14 im Kolben 20 hat eine axialer Weite 18, die größer ist als die axialer Breite 19 des X-Rings. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der X-Ring 1 differenzdruckbeaufschlagt und liegt an der Niederdruckseite 22 des Einbauraums 14 an. Auf der Hochdruckseite 23 des Einbauraums 14 befindet sich das abzudichtende flüssige Medium 24.
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Der X-Ring 1 berührt den Einbauraum 14 mit seinen radial äußeren Dichtlippen 4, 5 statisch. Die radial inneren Dichtlippen 2, 3 berühren die abzudichtende Oberfläche 16 der Stange 21 dynamisch. Radial innen weist der X-Ring 1 das Schmiermittelreservoir 7 auf, das mit dem Schmiermittel 6 gefüllt ist.
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Während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtungsanordnung ist die dynamisch beanspruchte radial innere Dichtlippe 3, die niederdruckseitig 22 im Einbauraum 14 angeordnet ist, die am höchsten belastete. Die beiden radial äußeren Dichtlippen 4, 5 sind lediglich statisch belastet. Die radial innere Dichtlippen 2, die hochdruckseitig 23 im Einbauraum 14 angeordnet ist, wird während des Betriebs der Dichtungsanordnung primär durch das abzudichtende Medium 24 geschmiert.
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Um während des Betriebs der Dichtungsanordnung eine Mangelschmierung insbesondere der niederdruckseitigen 22 radial inneren Dichtlippe 3 zu verhindern und dadurch einen vorzeitigen Ausfall des X-Rings 1 und damit der gesamten Dichtungsanordnung, ist das herstellungsbegingt im Schmiermittelreservoir 7 befindliche Schmiermittel 6 vorgesehen. Bei einer relativen axialen Hin- und Herbewegung der Stange 21 bezogen auf den X-Ring 1, wird die niederdruckseitig 22 im Einbauraum 14 befindliche radial innere Dichtlippe 3 durch das Schmiermittel 6 aus dem Schmiermittelreservoir 7 ausreichend gut geschmiert. Zur guten Schmierung, insbesondere der radial inneren Dichtlippe 3, tragen auch kleine radiale Bewegungen des Kolbens 20 bei. Durch diese kleinen radialen Bewegungen des Kolbens 20, die durch herstellungsbedingte Toleranzen praktisch nicht zu vermeiden sind, werden Teilbereiche des Schmiermittelreservoirs 7 verkleinert und andere in gleichem Maße vergrößert. Durch die lokal höhere Verpressung der sich verkleinernden Teilbereiche strömt das Schmiermittel 6 in Umfangsrichtung zu den geringer verpressten Teilbereichen und wird aus dem Schmiermittelreservoir 7 zur Überbrückung des Schmierfilmabrisses heraus zu den radial inneren Dichtlippen 2, 3 insbesondere zu der niederdruckseitigen 22 radial inneren Dichtlippe 3 bewegt.
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Neben den genannten X-Ringen 1 können auch Dichtringe zur Anwendung gelangen, die als Ovalringe, Rechteckringe oder K-Ringe ausgebildet sind und die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen.
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Durch die gezielte Schmierung der niederdruckseitigen 22 dynamisch belasteten Dichtlippe 3 durch das Schmiermittel 6 aus dem Schmiermittelreservoir 7 weisen sowohl der Dichtring als auch die gesamte Dichtungsanordnung eine lange Gebrauchsdauer bei gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften auf, auch dann, wenn das abzudichtende Medium einen hohen Druck von zum Beispiel 120 bar aufweist, die axiale Hin- und Herbewegung/der Hub der Stange 21 ≤ der axialer Breite 19 des Dichtrings 1 ist und die Frequenz, mit der die Stange 21 relativ zum Kolben 20 hin- und herbewegt wird, zum Beispiel zumindest 75 Hz beträgt.
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4 zeigt eine Dichtungsanordnung mit dem Dichtring aus 1, wobei die dynamische Abdichtung radial außen erfolgt.
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5 zeigt eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 2 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial innen erfolgt.
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6 zeigt eine Dichtungsanordnung, in der der Dichtring aus 2 zur Anwendung gelangt, wobei die dynamische Abdichtung radial außen erfolgt.
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7 zeigt eine Dichtungsanordnung, ähnlich der Dichtungsanordnung aus 5, wobei die Schmiermitteltaschen 12 In radialer Richtung tiefer ausgeführt sind. Das Verhältnis aus der radialen Tiefe der Schmiermitteltaschen 12 zum Durchmesser der Schmiermitteltaschen 12 beträgt 1,5 bis 3, im hier gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 2. Durch die relativ große radiale Tiefe der Schmiermitteltaschen 12 ergibt sich ein größeres Volumen des Schmiermittels 6 in den Schmiermitteltaschen 12 und dadurch tendenziell eine noch höhere Standzeit des Dichtrings.
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8 zeigt eine Dichtungsanordnung, bei der der Dichtring als Ovalring 32 ausgebildet ist. Für manche Anwendungsfälle ist die Verwendung von Ovalringen 32 von Vorteil, insbesondere dann, wenn eine hohe Steifigkeit des Dichtrings gefordert ist.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als Rechteckring 23 ausgebildet ist. Auch Rechteckring 23 im weisen eine hohe Steifigkeit auf.
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10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als D-Ring 26 ausgebildet ist, mit radial äußerer, bogenförmiger Wölbung 27, die sich in axialer Richtung erstreckt.
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11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als D-Ring 26 ausgebildet ist, mit radial innerer, bogenförmiger Wölbung 28, die sich in axialer Richtung erstreckt.
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12 zeigt einen Rechteckring 23, wie in 9 gezeigt, jedoch mit axialem Hinterschnitt 24.
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13 zeigt einen Rechteckring 23, wie in 9 gezeigt, jedoch mit radialem Hinterschnitt 25.
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14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als K-Ring 29 ausgebildet ist, mit radial äußerer, bogenförmiger Wölbung 30, die sich in axialer Richtung erstreckt,
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15 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtring als K-Ring ausgebildet ist, mit radial innerer, bogenförmiger Wölbung 31, die sich in axialer Richtung erstreckt.
