DE102013214547A1

DE102013214547A1 - Flexibles Dichtelement mit variabler Versteifung

Info

Publication number: DE102013214547A1
Application number: DE201310214547
Authority: DE
Inventors: Brian McLean
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement mit Kammern, die in einem mit einem Medium unter Druck gesetzten Zustand als Versteifungskammern für das Dichtelement ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Dichtelement mit variabler Versteifung, die dadurch erreicht wird, dass das Dichtelement mindestens eine, vorzugsweise mehrere Versteifungskammern aufweist. Insbesondere richtet sich die Erfindung dabei an Dichtungen, die als Tüllen ausgeführt sind und den Durchtritt von flexiblen Leitungen durch ein festes Bauteil abdichten sowie auf Dichtungen, die auf Rohrenden aufgeschoben werden.
Im Stand der Technik werden flexible Dichtungen auf glatte oder angeschrägte Flächen geschoben, beispielsweise von Rohrabschnitten, und dort meist über eine Klemme in Kombination mit materialbedingter Reibung an dem Bauteil fixiert. Zusätzlich oder alternativ kann ein Hinterschnitt zum Einsatz kommen oder die Dichtung wird über eine Klebung fixiert. Beispielsweise bei der Verwendung einer Tülle mit Hinterschnitt muss die Dichtung mittels Werkzeug auf das entsprechende Rohrende aufgeschoben oder durch das Loch im festen Wandmaterial durchgeschoben werden. Alternativ kann eine Tülle mit Hinterschnitt auch über die gegenüberliegende Seite auf ein Rohrende aufgebracht und positioniert werden. Hierbei ist nachteilig, dass die Fixierung der Dichtung an einer festzulegenden Position über externe Mittel und die Montage nur über die Nutzung von entsprechenden Werkzeugen zu erreichen ist.
Das liegt insbesondere daran, dass die flexiblen, elastischen Dichtungen für den Montageprozess nicht die notwendige Steifigkeit aufweisen, um über die entsprechenden Rohrenden geschoben werden zu können. Die Steifigkeit wird durch die Verwendung des Werkzeugs ausgeglichen, so dass bei dem Montageprozess die Dichtung zunächst in einer vorbestimmten Form gehalten und schließlich in die Zielposition gebracht wird. Als Alternative kann die Dichtung auf das Rohrende oder durch ein Loch gezogen werden. Diese bedingt aber eine Zugänglichkeit, die nicht immer gegeben ist. Die Steifigkeit des Dichtelements grundsätzlich zu erhöhen wäre zwar für die Montage wünschenswert, jedoch für den Einsatz unerwünscht, da die Dichtung dann insbesondere keine besondere Steifigkeit aufweisen soll, um eine maximale Beweglichkeit der abgedichteten Teile zueinander bereitzustellen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Dichtelement bereitzustellen, das für die Montage eine vorübergehend erhöhte Steifigkeit aufweist, die in der finalen Position für den vorbestimmten Einsatz der Dichtung beseitigbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß ist hierbei ein Dichtelement mit mindestens einer Kammer vorgesehen, die in einem mit einem Medium unter Druck gesetzten Zustand als Versteifungskammer für das Dichtelement ausgebildet ist. Das hierfür vorzusehende Medium ist in einer vorzugsweisen Ausführung Luft, jedoch sind auch Versteifungen mittels Flüssigkeiten oder Gelen möglich. Unter „Kammer” ist jede Art von Hohlraum zu verstehen, der innerhalb des Dichtelements ausgebildet ist, um in einem Füllzustand eine versteifende Wirkung auf das gesamte Dichtelement auszuüben. Vorzugsweise ist die Kammer integraler Bestandteil des Dichtelements, d. h. die Kammer wird durch Material des Dichtelements selbst gebildet. Hierzu kann die Kammer bzw. können die Kammern beim Herstellungsverfahren für das Dichtelement bereits mit in das Dichtelement eingeformt werden, um anschließend mit einem entsprechenden Medium unter Druck gesetzt zu werden. Als „unter Druck gesetzt” bzw. „unter Druck gesetzter Zustand” ist jeder Zustand zu verstehen, bei dem die Kammer einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck aufweist, solange eine Versteifungswirkung auf das Dichtelement ausgeübt wird. Vorzugsweise ist der Druckunterschied zu dem Umgebungsdruck ausreichend hoch gewählt, dass Einflüsse des Umgebungsluftdrucks irrelevant sind.
Nachdem die Versteifung der Dichtung durch die Kammern insbesondere zur Montage bereitgestellt wird, ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Druck aus den Kammern wieder ablassbar ist. Nach Anordnung des Dichtungselements an der gewünschten Position, beispielsweise an einem Rohrende, kann der Druck aus den Kammern auf Umgebungsdruck gesenkt werden, so dass das Dichtungselement die herkömmliche Dichtfunktion ohne Versteifung vollziehen kann. Zum Ablassen können die Kammern entweder zerstört bzw. zerstochen werden oder es ist vorgesehen, dass entsprechende Ventile in den Kammern angeordnet sind, über die der Überdruck abgelassen wird. Entsprechende Ventile sind in einem Ausführungsbeispiel auch dann vorgesehen, um die Kammern mit einem Medium (Luft) zu befüllen, um den gewünschten Druck zur Versteifung des Dichtelements über die Kammern bereitzustellen. Beispielsweise kann vorgesehen werden, ein Luftventil in die Kammern zu integrieren, so dass die Kammern des Dichtelements kurz vor der Montage über einen Kompressor aufgeblasen bzw. unter Druck gesetzt werden und dieser nach der Montage unmittelbar wieder abgelassen werden kann.
Die Kammern des Dichtelements erstrecken sich in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine vorbestimmte Länge in axialer Richtung des Dichtelements, um einen Versteifung über im Wesentlichen die gesamte axiale Länge des Dichtelements zu erreichen. Hierbei ist günstig, wenn sich die axiale Erstreckung in Längsrichtung über eine Länge des Dichtelements beläuft, die größer ist als der flexible Anteil des Dichtelements, d. h. über 50% der axialen Gesamtlänge des Dichtelements, weiter bevorzugt 60 bis 80% der Gesamtlänge des Dichtelements. Günstigerweise ist vorzusehen, die Kammern auf der Außenoberfläche des Dichtelements anzuordnen, um eine Zugänglichkeit zum Ablassen des Drucks aus den Kammern nach der Montage des Dichtelements bereitzustellen. In einem solchen Fall ist die einfachste Variante, den Druck zu beseitigen, die Kammern mit einem spitzen Gegenstand zu durchstechen. Dies ist möglich, da es sich bei dem Dichtelement und den Kammern um ein flexibles, elastisches Material (vornehmlich ein Elastomer) handelt.
Zur Verhinderung der Bewegung des Dichtelements auf dem abzudichtenden Element, beispielsweise Rohrende, sind in einer günstigen Ausführungsform des Dichtelements Arretierungsmittel vorgesehen, die beispielsweise als Vorsprung ausgebildet sein können, um in einen entsprechenden Hinterschnitt auf dem zusammenwirkenden Element einzugreifen. Ferner kann auf der Innenfläche des Dichtelements eine Welligkeit als Arretierung vorgesehen werden, um die Verschieblichkeit des Dichtelements zu beschränken.
Die Anzahl der sich über den radialen Umfang des Dichtelements erstreckenden Kammern ist so festzulegen, dass das Dichtelement ausreichend steif für die Montage gebildet werden kann. In einer günstigen Ausführung sind in Umfangsrichtung vier Kammern mit jeweils gleichem Abstand vorgesehen.
In den nachfolgenden Figuren ist beispielhaft schematisch ein Dichtelement einer Ausführungsform dargestellt, die dazu dient, die Erfindung zu verstehen, jedoch nicht dazu, den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken. Es zeigen:
1 eine seitliche Schnittansicht des auf ein Rohrende zu montierendes Dichtelement in einem montierten (b) und nicht montierten (a) Zustand;
2 eine perspektivische Ansicht eines auf einem Rohrende zu montierenden Dichtelements mit den erfindungsgemäßen Merkmalen; und
3 eine perspektivische Schnittansicht eines in einer Aussparung zu montierenden Dichtelements.
1 zeigt eine Schnittansicht zweier Zustände, nämlich des Dichtelements 1 montiert auf einem Rohrende 10 (Zustand (b)), wobei der Druck in der Kammer 2 abgelassen wurde und einen zweiten Zustand (Zustand (a)), bei dem das Dichtelement 1 neben dem Rohrende 10 dargestellt ist, wobei in Zustand (a) die Kammer 2 mit Luft unter Druck gesetzt ist, so dass die Kammer 2 als Versteifungskammer für das Dichtelement 1 ausgebildet ist. Das Dichtelement 1 ist aus einem Elastomer gebildet, wobei die Kammern 2 integraler Bestandteil des Dichtelements 1 sind und sich radial außenseitig in axialer Längsrichtung des Dichtelements 1 erstrecken. Radial innenseitig weist das Dichtelement 1 Arretierungsmittel in Form von einer vorspringenden Nase 3 auf, die in einen Hinterschnitt 11 des Rohres 10 eingreift. Ferner sind als Arretierungsmittel und zur Erhöhung der lokalen Flexibilität eine Welligkeit 4 vorgesehen, die ein Verschieben auf einer glatten Oberfläche behindert bzw. verhindert. Vor dem Aufschieben bzw. Montieren des Dichtelements 1 auf das Rohrende 10 stehen die Kammern 2 des Dichtelements 1 unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck deutlichen erhöhten Druck (z. B. 2 bar), so dass eine ausreichende Steifigkeit des Dichtelements 1 gewährleistet ist. Der vorzusehende Druck ist abhängig von der Elastizität und Streckgrenze des Materials des Dichtelements sowie der erforderlichen Montagekraft. Die durch die Kammern 2 erzeugte Versteifung ermöglicht eine werkzeugfreie Montage des Dichtelements 1, da dieses im versteiften Zustand einfach auf das entsprechende Rohrende aufgeschoben werden kann. Zum Erzeugen der notwendigen Flexibilität des Dichtelements 1 werden anschließend die Kammern 2 von dem Druck befreit, d. h. dieser wird beispielsweise durch Zerstechen der Kammern 2 abgelassen oder ein entsprechend an den Kammern angeordnetes Ventil (nicht gezeigt) wird geöffnet. Ein derartiges Ventil kann auch zum Befüllen der Kammern verwendet werden. Alternativ können die Kammern bereits bei der Formung des Dichtelements 1 mit dem entsprechenden Druck versehen werden.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht des Dichtelements 1 mit einem Rohrende 10 dargestellt, wobei die die Kammern 2 in radialer Umfangsrichtung auf dem Dichtelement 1 angeordnet sind. Die Kammern 2 erstrecken sich in axialer Längsrichtung des Dichtelements über eine Länge von 75% der Gesamtlänge des Dichtelements 1, so dass eine ausreichende Versteifung des Dichtelements 1 vorgesehen ist. Auf der zu dem Rohrende 10 abgewandten Seite erstrecken sich die Kammern 2 bis zum Abschlussende des Dichtelements 1. Ferner sind vier Kammern in Umfangsrichtung mit einem jeweils gleichen Abstand angeordnet.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Schnittansicht. Das Dichtelement 1 ist ausgebildet, eine Aussparung bzw. ein Loch 7 eines Bauteils 6 abzudichten. Über an dem Dichtelement 1 angeordnete optionale Laschen 5 kann es durch das Loch 7 gezogen und montiert werden. Die Laschen werden in dem Stand der Technik für die Montage benötigt, wobei Zugang von beiden Seiten gewährleistet sein muss. Durch die Erfindung ist das Dichtelement 1 mit Kammern 2 auch ohne Laschen 5 steif genug, um von der rechten Seite durchgeschoben zu werden, ohne Zugang von der linken Seite. Die Arretierung wird über eine am Dichtelement 1 umlaufende Nut 8 gewährleistet, die die Kante des Loches 7 aufnimmt. Im Inneren des Dichtelements 1 erstreckt sich die Kammer 2, welche unter Druck gesetzt die notwendige Steifigkeit zur werkzeugfreien Montage bietet.
Durch die Anordnung bzw. Integration der Kammern in das Dichtelement wird erfindungsgemäß sowohl vorgesehen, die Steifigkeit des Dichtelements für die Montage zu erhöhen, wobei gleichzeitig die Flexibilität für den Betrieb gewährleistet werden kann.
Weder das Dichtelement noch die Kammer/n sind in ihrer Form beschränkt und können auf den individuellen Dichtungsfall abgestimmt werden. Die gezeigten Lösungen repräsentieren zwei Ausführungsbeispiele.

Claims

Dichtelement mit mindestens einer Kammer (2), die in einem mit einem Medium unter Druck gesetzten Zustand als Versteifungskammer für das Dichtelement (1) ausgebildet ist.
Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (2) integraler Bestandteil des Dichtelements (1) ist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus elastomerem Material gebildet ist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck aus der mindestens einen Kammer (2) ablassbar ist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (2) ein Ventil aufweist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Kammer (2) über eine vorbestimmte Länge in axialer Längsrichtung des Dichtelements (1) erstreckt.
Dichtelement nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Kammer (2) in axialer Längsrichtung über eine Länge des Dichtelements (1) erstreckt, die größer ist als 50% der axialen Gesamtlänge des Dichtelements (1).
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Arretierungsmittel (3, 4) aufweist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es werkzeugfrei montierbar ist.
Dichtelement nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen radialen Umfang des Dichtelements (1) mehrere Kammern (2) verteilt angeordnet sind.