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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Dichtring, eine Dichtungsanordnung mit einem solchen Dichtring und eine Verwendung des Dichtrings und der Dichtungsanordnung.
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Stand der Technik
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Dichtringe sind allgemein bekannt und zum Beispiel entweder als Nutringe oder als Radialwellendichtringe ausgebildet. Nutringe werden zur Abdichtung translatorisch hin und her beweglicher Maschinenelemente, zum Beispiel zur Abdichtung von Kolben eingesetzt, während Radialwellendichtringe rotierende Maschinenelemente, zum Beispiel Wellen, abdichten. Aus der
EP 2 077 214 B1 ist ein im Wesentlichen C-förmig ausgebildeter Dichtring bekannt, zur Abdichtung eines abzudichtenden Raums einer Dichtungsanordnung, wobei der Dichtring einen radial inneren ersten Axialschenkel und einen radial äußeren zweiten Axialschenkel aufweist, die durch einen Radialschenkel stirnseitig einerseits des Dichtrings miteinander verbunden sind. Der erste Axialschenkel ist ähnlich der Dichtlippe eines Radialwellendichtrings ausgebildet, mit einer Dichtlippe, die durch zwei einander durchschneidende Kegelflächen begrenzt ist. Die dem abzudichtenden Raum zugewandte Kegelfläche begrenzt dabei mit der Achse des Dichtrings einen größeren Winkel, als die dem abzudichtenden Raum axial abgewandte Kegelfläche, wobei diese Kegelfläche direkt in die Stirnseite des Radialschenkels übergeht, die dem abzudichtenden Raum axial abgewandt ist. Die dem abzudichtenden Raum axial abgewandte Kegelfläche der Dichtlippe liegt dabei vollflächig auf dem abzudichtenden ersten Maschinenelement auf, wobei das erste Maschinenelement als Kolben ausgebildet ist. Der Kolben weist auf seiner Oberfläche einen ausgesparten Abschnitt auf, mit einer konisch zulaufenden Oberfläche, wobei diese konisch zulaufende Oberfläche kongruent zu den Kegelflächen der Dichtlippe ausgebildet ist. Der vorbekannte Dichtring weist einen axialen Fortsatz an dem dem abzudichtenden Raum zugewandten Ende des ersten Axialschenkels auf, der zur Positionierung des Dichtrings im Einbauraum dient, wobei dafür ein entsprechendes Gegenstück am Gehäuse vorgesehen ist.
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Ein Nutring ist aus der
DE 197 14 844 A1 bekannt. Der Nutring ist zur Abdichtung von Zylinderflächen vorgesehen, insbesondere von Geber- und Nehmerzylindern bei Kraftfahrzeugen. Die Aufgabe, die dem vorbekannten Nutring zugrunde liegt, wird darin gesehen, für einen nicht-armierten Nutring mit mindestens einer Dichtlippe konstruktive Maßnahmen vorzusehen, die es verhindern, dass der Nutring bei translatorischen Bewegungen und bei sich ändernden Druckverhältnissen innerhalb seines Einbauraums Kippbewegungen ausführt.
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Der Nutring weist an seinem Außendurchmesser einen Stützwulst auf, der den Nutring radial außenumfangsseitig im Bereich der dem abzudichtenden Raum abgewandten Stirnseite des Nutrings umschließt. Dadurch sollen Kippbewegungen des Nutrings im Einbauraum verhindert werden.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dichtring und eine Dichtungsanordnung der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, dass diese geeignet sind, rotatorisch und translatorisch bewegliche Maschinenelemente zuverlässig und während einer langen Gebrauchsdauer abzudichten. Außerdem wird die Verwendung eines solchen Dichtrings und einer solchen Dichtungsanordnung beansprucht.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 18. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die darauf jeweils rückbezogenen Ansprüche Bezug.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Dichtring vorgesehen, der im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist, umfassend einen radial inneren ersten Axialschenkel und einen radial äußeren zweiten Axialschenkel, die durch einen Radialschenkel stirnseitig einerseits des Dichtrings miteinander verbunden sind, wobei der erste Axialschenkel eine Innenumfangsfläche aufweist, die sich im herstellungsbedingten Zustand des Dichtrings in axialer Richtung im Wesentlichen achsparallel erstreckt, wobei die Innenumfangsfläche im Wesentlichen axial mittig eine im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildete und radial nach innen vorstehende Dichtlippe aufweist.
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Unter „im Wesentlichen axial mittig” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Dichtlippe verstanden, die im axial mittleren Drittel der Innenumfangsfläche des ersten Axialschenkels angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Dichtring weist eine Kombination von Designmerkmalen von Radialwellendichtringen und Nutringen auf. Er ist deshalb zur Abdichtung von Maschinenelementen geeignet, die gleichzeitig rotatorische und translatorische Bewegungen ausführen, wobei durch die spezielle Ausgestaltung der Innenumfangsfläche, insbesondere durch die Anordnung der Dichtlippe an der Innenumfangsfläche, der Dichtring auch dann gut abdichtet, wenn er, abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles, wechselseitig mit einem relativen Überdruck beaufschlagt wird. Der innere erste Axialschenkel ist dabei so ausgelegt, dass eine Druckänderung eine möglichst geringe Formänderung des Dichtrings und eine möglichst geringe Änderung der Radialkraft, mit der die Dichtlippe an die abzudichtende Fläche des ersten Maschinenelements angedrückt wird, bewirkt. Dadurch wird einer Relaxation des Dichtrings wirkungsvoll vorgebeugt, und die Ermüdungsfestigkeit des Dichtrings wird signifikant verbessert. Der Dichtring weist gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer auf.
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Unabhängig davon, welche axiale Seite des Dichtrings mit einem relativen Überdruck beaufschlagt wird, kippt der innere erste Axialschenkel um die quasi als Wippe ausgebildete Dichtlippe derart, dass nur die Dichtlippe die Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements dichtend berührt. Durch die praktisch konstante Radialkraft auf die Dichtlippe ist der Verschleiß der Dichtlippe auf ein Minimum reduziert. Der Dichtring weist dadurch hohe Standzeiten auf. Durch die gleichmäßige radiale Belastung auf die Dichtlippe wird insbesondere die Temperatur an der Dichtlippe während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings auch dann in einem zulässigen Bereich zu halten, beispielsweise in einem Bereich um maximal 100° Celsius, wenn das abzudichtende Maschinenelement gleichzeitig translatorische und rotatorische Bewegungen ausführt.
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Die Innenumfangsfläche kann einen ersten und einen zweiten Innenumfangsabschnitt aufweisen, die jeweils in axialer Richtung geradlinig ausgebildet sind, sich achsparallel erstrecken und die durch die Dichtlippe miteinander verbunden sind. Eine solche Ausgestaltung erleichtert die zuvor beschriebene axiale Beweglichkeit des ersten Axialschenkels in beide axiale Richtungen. Durch eine solche Ausgestaltung ist sichergestellt, dass die Innenumfangsabschnitte mit der Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements während der bestimmungsgemäßen Verwendung nicht in Berührung kommen, sondern die Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements stets mit radialem Abstand umschließen. Dadurch, dass stets nur die Dichtlippe die Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements anliegend berührt und die radiale Anpresskraft und damit die Reibung durch die unterschiedlichen Betriebszustände der Dichtungsanordnung nur gering beeinflusst sind, kann eine unerwünschte Rotation des Dichtrings in seinem Einbauraum insgesamt gut verhindert werden. Die Rotation des Dichtrings in seinem Einbauraum wird, wie später noch ausgeführt werden wird, primär durch die axiale Vorspannung, mit der der zweite Axialschenkel im Einbauraum angeordnet ist, verhindert.
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Die geradlinig ausgebildeten und sich achsparallel erstreckenden Innenumfangsabschnitte haben außerdem den Vorteil, dass der innere erste Axialschenkel bei axialer Stauchung vergleichsweise formstabil ausgeführt ist. Die freie Stirnseite des ersten Axialschenkels kann dadurch als wirkungsvoller Anschlag genutzt werden, wenn der Dichtring durch eine Druckumkehr in der Einbausituation auf der dem abzudichtenden Raum axial abgewandten Seite mit einem relativen Überdruck beaufschlagt wird und sich dadurch axial in Richtung des abzudichtenden Raums bewegt, maximal soweit, bis der Anschlag an einer Begrenzungswandlung des Einbauraums zur Anlage kommt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Verhältnis aus der Summe der Erstreckungen des ersten und des zweiten Innenumfangsabschnitts in axialer Richtung zur Erstreckung des Wurzelbereichs der Dichtlippe in axialer Richtung zumindest 5 beträgt. Unter dem Wurzelbereich der Dichtlippe wird der Übergangsbereich von der Innenumfangsfläche des ersten Axialschenkels zur Dichtlippe verstanden. Weiter bevorzugt kann das zuvor genannte Verhältnis 8 bis 12 betragen. Hierbei ist von Vorteil, dass die Dichtlippe nur eine sehr geringe axiale Erstreckung aufweist. Der innere Axialschenkel schwenkt praktisch um die Dichtlippe, abhängig von der axialen Richtung der Druckbeaufschlagung. Die geometrische Auslegung der Dichtlippe entspricht im Wesentlichen der geometrischen Auslegung der Dichtlippe von Radialwellendichtringen. Die Erstreckung des Wurzelbereichs in axialer Richtung entspricht ungefähr der Erstreckung der Dichtlippe vom Wurzelbereich bis zur Dichtkante in radialer Richtung. Die Dichtlippe ist dadurch vergleichsweise formstabil ausgebildet und dichtet sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen des abzudichtenden Maschinenelements während einer langen Gebrauchsdauer gleichbleibend gut ab.
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Die beiden Axialschenkel und der Radialschenkel können eine im Wesentlichen übereinstimmende Materialstärke aufweisen. Die Herstellbarkeit des Dichtrings ist dadurch einfach und prozesssicher möglich. Die Entstehung unerwünschter Hohlräume im Dichtring während seiner Herstellung wird dadurch verhindert.
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Zwischen den Axialschenkeln und dem Radialschenkel kann jeweils ein Übergangsbereich angeordnet sein, von denen zumindest der Übergangsbereich zwischen dem ersten Axialschenkel und dem Radialschenkel eine, bezogen auf den ersten Axialschenkel und den Radialschenkel, relativ größere Materialstärke aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn der Dichtring keinen Stützkörper aus einem zähharten Material, beispielsweise aus Blech aufweist. Durch die relativ größere Materialstärke in dem genannten Übergangsbereich oder in beiden Übergangsbereichen, hat der Dichtring eine ausreichend große Formstabilität, auch dann, wenn er wechselweise mit Überdruck beaufschlagt wird. Auch ohne Stützkörper liegt die Dichtlippe stets zuverlässig und dichtend an der abzudichtenden Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements an. Die relativen Überdrücke, die auf den Dichtring wirken, können beispielsweise 10 bis 20 bar betragen.
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Der erste Innenumfangsabschnitt kann einen ersten Durchmesser aufweisen, der kleiner als ein zweiter Durchmesser des zweiten Innenumfangsabschnitts ist. Hierbei ist von Vorteil, dass der Übergangsbereich des ersten Innenumfangsabschnitts in den Radialschenkel maximal Form stabil ausgelegt werden kann, wobei dieser Übergangsbereich die abzudichtende Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements stets mit radialem Abstand umschließt.
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Die beiden Axialschenkel und der Radialschenkel können einstückig in einander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet sein. Dadurch ist der Dichtring einfach und kostengünstig herstellbar.
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Der gesamte Dichtring ist bevorzugt einstückig und materialeinheitlich ausgebildet und besteht aus einem elastomeren Dichtungswerkstoff. Dadurch, dass kein separat herzustellender Stützkörper zur Anwendung gelangt, ist der einstückig und materialeinheitlich ausgebildete Dichtring einfach und kostengünstig herstellbar und kann im Anschluss an seine Verwendung sortenrein recycelt werden. Außerdem ist von hervorzuhebendem Vorteil, dass der Dichtring problemlos in einen einstückigen Einbauraum eines Gehäuses eingebaut werden kann. Das Gehäuse, in dem der Einbauraum vorgesehen ist, braucht nicht mehrteilig ausgebildet zu werden, um den Dichtring montieren zu können. Zum Einbau des Dichtrings wird dieser elastisch verformt und in den Einbauraum eingeschnappt. Eine solche Montage wäre nicht möglich, würde ein Stützkörper aus zähhartem Werkstoff im Dichtring zur Anwendung gelangen.
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Der erste Innenumfangsabschnitt ist in die den Axialschenkeln axial abgewandte Stirnseite des Radialschenkels übergehend ausgebildet. Der zweite Innenumfangsabschnitt ist demgegenüber in die Stirnseite des ersten Axialschenkels übergehend ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine kompakte, formstabile Bauform des Übergangsbereichs zwischen dem ersten Axialschenkel und dem Radialschenkel und die Stirnseite des ersten Axialschenkels übernimmt bedarfsweise die Funktion eines wirkungsvollen Anschlags. Auch dann, wenn der erste Axialschenkel druckbedingt und/oder durch die translatorische Hin- und Herbewegung des ersten Maschinenelements an den axialen Begrenzungswandungen seines Einbauraums zur Anlage kommt, wird der Dichtring nicht unerwünscht stark verformt und weist auch in solchen Betriebszuständen kalkulierbare und vorherbestimmbare Gebrauchseigenschaften auf. Auch in solchen Betriebszuständen dichtet die Dichtlippe die abzudichtende Oberfläche zuverlässig ab.
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Die Stirnseite des ersten Axialschenkels ist als Anschlagfläche ausgebildet, die an eine Begrenzungswandung eines Einbauraums für den Dichtring anlegbar ist. Diese Anschlagfläche sorgt bei Kontakt mit der Begrenzungswandung des Einbauraums dafür, dass die Dichtlippe die abzudichtende Oberfläche in allen Betriebszuständen dichtend umschließt, also keinesfalls von der abzudichtenden Oberfläche abhebt. Ein Durchlass zwischen der Umgebungsseite und dem abzudichtenden Raum und dadurch ein Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebung an der Dichtlippe vorbei in den abzudichtenden Raum sind dadurch ausgeschlossen.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, umfassend den zuvor beschriebenen Dichtring und ein abzudichtendes erstes Maschinenelement, das von einem abzudichtenden zweiten Maschinenelement mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt der Dichtring angeordnet ist.
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Wie zuvor beschrieben, umschließt nur die Dichtlippe das erste Maschinenelement außenumfangsseitig dichtend, wobei die in axialer Richtung beiderseits an die Dichtlippe angrenzenden Innenumfangsabschnitte das erste Maschinenelement während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtungsanordnung stets jeweils mit radialem Abstand umschließt. Auch Druckänderungen im abzudichtenden Raum und/oder in der Umgebung haben durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des inneren Axialschenkels, insbesondere der Anordnung der Dichtlippe am Axialschenkel, praktisch keinen Einfluss auf die Formstabilität des Dichtrings und die Radialkraft, mit der die Dichtlippe die Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements dichtend umschließt.
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Das erste Maschinenelement ist rotierend und translatorisch hin und her beweglich ausgebildet, wobei das zweite Maschinenelement durch ein Gehäuse gebildet ist, das das erste Maschinenelement außenumfangsseitig umschließt und wobei im zweiten Maschinenelement ein radial nach innen offener, nutförmiger Einbauraum angeordnet ist, in dem der Dichtring unter radialer Vorspannung und nur der zweite Axialschenkel unter axialer Vorspannung angeordnet sind.
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Die Stirnseite des ersten Axialschenkels ist der axial benachbarten Begrenzungswandung des Einbauraums im nicht-differenzdruckbeaufschlagten Zustand des Dichtrings mit einem axialen Abstand benachbart zugeordnet. Hierbei ist von Vorteil, dass der Dichtring auch bei einem umgebungsseitigen relativen Überdruck von zum Beispiel 3 bar nicht öffnet, das heißt es zu keiner Leckage kommt. Dies wird durch die als Anschlagfläche ausgebildete Stirnseite des ersten Axialschenkels erreicht. Im nicht-Differenzdruck beaufschlagten Zustand ist die Anschlagfläche nicht in Kontakt mit der Begrenzungswandung der Einbaunut, um einen Druckaufbau zwischen dem statischen Dichtkontakt zum Gehäuse und dem dynamischen Dichtkontakt zum ersten Maschinenelement zu gewährleisten. Bei relativem Überdruck auf der Umgebungsseite des Dichtrings dient die Anschlagsfläche zur Abstützung des inneren Axialschenkels an der Begrenzungswandung der Einbaunut und dazu, dass die Dichtlippe nicht von der abzudichtenden Oberfläche des ersten Maschinenelements abhebt.
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Das erste Maschinenelement kann durch einen Kolben einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion gebildet sein. Ein solcher Kolben einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion führt gleichzeitig translatorische und rotatorische Bewegungen aus. Mit einem einzigen, erfindungsgemäß einstückig ausgebildeten Dichtring können dadurch solche Bewegungen des Kolbens einfach und zuverlässig abgedichtet werden.
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Der C-förmige Dichtring ist axial in Richtung des abzudichtenden Raums offen ausgebildet, wobei der Radialschenkel auf der dem abzudichtenden Raum axial abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung des Dichtrings, wie zuvor beschrieben und der Dichtungsanordnung, ebenfalls wie zuvor beschrieben in einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion.
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Die Verwendung kann besonders vorteilhaft in einer Minenbohrmaschine erfolgen. In einer solchen Minenbohrmaschine rotiert der Kolben mit einer Drehzahl und bewegt sich gleichzeitig mit einem axialen Hub bei einer bestimmten Frequenz translatorisch hin und her. Der Öldruck im abzudichtenden Raum kann zwischen 5 bar und 30 bar betragen. Beim An- und Abschalten der Minenbohrmaschine kann es vorkommen, dass umgebungsseitig kurzzeitig ein größerer Druck anliegt, als im abzudichtenden Raum. Bei diesem umgebungsseitigen relativen Überdruck darf die Dichtlippe des Dichtrings nicht öffnen, da sonst Luft in den abzudichtenden Raum strömen könnte, was das Verhalten des Bohrers im anschließenden Normalbetrieb stark nachteilig beeinflussen könnte.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings in einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung für eine erfindungsgemäße Verwendung wird nachfolgen anhand der 1 und 2 näher erläutert.
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Diese zeigen die Dichtungsanordnung in schematischer Darstellung und in unterschiedlichen Betriebszuständen:
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1 eine Dichtungsanordnung mit dem Dichtring während der bestimmungsgemäßen Verwendung, wenn innerhalb eines abzudichtenden Raums, bezogen auf die Umgebungsseite, ein relativer Überdruck herrscht,
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2 das Beispiel aus 1 bei Druckumkehr. Auf der Umgebungsseite herrscht, bezogen auf den abzudichtenden Raum, kurzzeitig ein relativer Überdruck.
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Ausführung der Erfindung
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In den 1 und 2 ist ein Ausschnitt aus einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion, nämlich einer Minenbohrmaschine, in schematischer Darstellung gezeigt.
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Der Ausschnitt zeigt eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, die einen erfindungsgemäßen Dichtring umfasst.
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Das abzudichtende erste Maschinenelement 21 ist durch einen Kolben der Bohrmaschine mit Schlagfunktion gebildet, das abzudichtende zweite Maschinenelement 22 durch ein Gehäuse 24, wobei innerhalb des Gehäuses 24 ein radial nach innen offener, nutförmiger Einbauraum 20 angeordnet ist, in dem der erfindungsgemäße Dichtring angeordnet ist. Der Dichtring ist innerhalb des Einbauraums 20 unter radialer Vorspannung angeordnet. Außerdem ist der zweite Axialschenkel 2 unter allen Betriebsbedingungen, während der gesamten bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings, unter axialer Vorspannung innerhalb des Einbauraums 20 angeordnet. Diese axiale Vorspannung sorgt dafür, dass sich der Dichtring im Einbauraum 20 trotz drehenden ersten Maschinenelements 21 nicht unerwünscht mitdreht.
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Der Dichtring ist C-förmig ausgebildet und axial in Richtung des abzudichtenden Raums 25 offen. Der Radialschenkel 3 ist auf der dem abzudichtenden Raum 25 axial abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet. Durch die C-förmige Gestalt des Dichtrings weist dieser den radial inneren ersten Axialschenkel 1 und den radial äußeren zweiten Axialschenkel 2 auf, die auf ihrer dem abzudichtenden Raum 25 axial abgewandten Seite durch den Radialschenkel 3 verbunden sind. Der zweite Axialschenkel 2 sorgt für eine statische Abdichtung im Bereich des Nutgrunds des Einbauraums 20. Die statische Abdichtung erfolgt durch die axiale und radiale Vorspannung des zweiten Axialschenkels 2 im Einbauraum 20.
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Der erste Axialschenkel 1 hat eine Innenumfangsfläche 4, die sich im herstellungsbedingten Zustand des Dichtrings ebenso, wie im Betriebszustand, der in 1 dargestellt ist, im Wesentlichen achsparallel erstreckt. Im Wesentlichen axial mittig der Innenumfangsfläche 4 ist die Dichtlippe 6 angeordnet, die den Außenumfang des ersten Maschinenelements 21 dichtend umschließt.
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Dadurch, dass das erste Maschinenelement 21 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Kolben einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion gebildet ist, rotiert das erste Maschinenelement 21 und bewegt sich gleichzeitig translatorisch hin und her. Um eine zuverlässige Abdichtung während einer langen Gebrauchsdauer zu erreichen, ist der Dichtring praktisch eine Kombination aus Radialwellendichtring und Nutring. Die im Wesentlichen C-förmige Gestalt entspricht dabei im Wesentlichen der eines Nutrings, die dynamisch beanspruchte Dichtlippe 6 entspricht im Wesentlichen der Dichtlippe eines Radialwellendichtrings.
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Die Innenumfangsfläche 4 ist durch die Dichtlippe 6 in den ersten 7 und den zweiten Innenumfangsabschnitt 8 unterteilt, wobei die beiden Innenumfangsabschnitte 7, 8 der Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements 21 stets mit radialem Abstand benachbart zugeordnet sind.
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Der gesamte Dichtring ist einstückig in einander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet, besteht aus einem elastomeren Dichtungswerkstoff. Die beiden Axialschenkel 1, 2 und der Radialschenkel 3 weisen eine im Wesentlichen übereinstimmende Materialstärke 13 auf. Die Übergangsbereiche zwischen dem ersten Axialschenkel 1 und dem Radialschenkel 3 sowie zwischen dem zweiten Axialschenkel 2 und dem Radialschenkel 3 sind demgegenüber dicker ausgebildet, um eine größere Formstabilität in diesen Übergangsbereichen zu erzielen. Diese größere Materialstärke 13.1 in den Übergangsbereichen ist von hervorzuhebendem Vorteil, weil der Dichtring keinen zusätzlichen Stützkörper aufweist und deshalb auch die Übergangsbereiche von den Axialschenkeln in den Radialschenkel eine ausreichende Formstabilität aufweisen müssen, um gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer zu erreichen.
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Der erste Innenumfangsabschnitt 7 geht in die Stirnseite 14 des Radialschenkels 3 über, der zweite Innenumfangsabschnitt 8 in die Stirnseite 15 des ersten Axialschenkels 1.
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Die beiden Innenumfangsabschnitte 7, 8 weisen voneinander abweichende Durchmesser 16, 17 auf, derart, dass der erste Innenumfangsabschnitt 7 einen ersten Durchmesser 16 aufweist, der kleiner als ein zweiter Durchmesser 17 des zweiten Innenumfangsabschnitts 8 ist.
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Der erste Innenumfangsabschnitt 7 hat in diesem Ausführungsbeispiel den kleinstmöglichen Durchmesser 16, um eine größtmögliche Materialstärke 13.1 im Übergangsbereich zwischen dem ersten Axialschenkel 1 und dem Radialschenkel 3 zu erreichen und damit eine maximale Formstabilität in diesem Übergangsbereich. Der Durchmesser 16 ist jedoch so ausreichend groß ausgelegt, dass stets sichergestellt ist, dass der erste Innenumfangsabschnitt 7 das erste Maschinenelement 21 in jedem Betriebszustand mit radialem Abstand umschließt und nur die Dichtlippe 6 das erste Maschinenelement 21 dichtend umschließt.
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Zur Funktion wird Folgendes ausgeführt:
In 1 herrscht im abzudichtenden Raum 25 ein relativer Überdruck in Höhe von etwa 20 bar. Der Dichtring ist unter axialer und radialer Vorspannung innerhalb des Einbauraums 20 angeordnet, wobei nur der zweite Axialschenkel 2 die Begrenzungswandung 19 des Einbauraums 20, die dem abzudichtenden Raum 25 axial zugewandt ist, unter axialer Vorspannung anliegend berührt und dadurch eine statische Abdichtung bildet. Der erste Axialschenkel 1 ist der Begrenzungswandung 19 demgegenüber mit axialem Abstand 26 benachbart zugeordnet. Die Abdichtung des ersten Maschinenelements 21, das rotiert und sich gleichzeitig translatorisch hin und her bewegt, wird nur durch die Dichtlippe 6 dynamisch abgedichtet. Die Dichtlippe 6 ist durch zwei einander durchschneidende Kegelflächen 27, 28 begrenzt, wobei die dem abzudichtenden Raum 25 zugewandte Kegelfläche mit der Oberfläche des ersten Maschinenelements 21 einen größeren Winkel einschließt, als die zweite Kegelfläche 28, die auf der dem abzudichtenden Raum 25 axial abgewandten Seite der Dichtlippe 6 angeordnet ist.
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In 2 sind die Dichtungsanordnung und der Dichtring aus 1 in einem davon abweichenden Betriebszustand gezeigt.
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Während der bestimmungsgemäßen Verwendung einer Dichtungsanordnung, die in einer Bohrmaschine mit Schlagfunktion zur Anwendung gelangt, kann es zu einer Druckumkehr kommen. Dies geschieht typischerweise beim Ein- oder Ausschalten der Bohrmaschine, weil auf der Luftseite des Dichtrings Druckluft anliegen kann, bevor im abzudichtenden Raum der Öldruck aufgebaut ist.
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Das ist in 2 der Fall. Im abzudichtenden Raum 25 herrscht ein Druck, der kleiner als in der Umgebung 29 ist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Druckdifferenz etwa 3 bar; der Druck in der Umgebung 29 ist um etwa 3 bar höher als im abzudichtenden Raum. Durch diese Druckdifferenz wird der erste Axialschenkel 1 mit der Dichtlippe 6 in axialer Richtung 5 elastisch in Richtung des abzudichtenden Raums 25 bewegt, so lange, bis der axiale Abstand 26 zwischen der Stirnseite 15 und der Begrenzungswandung 19 überwunden und die Anschlagfläche 18 an der Begrenzungswandung 19 des Einbauraums 20 zur Anlage kommt. Danach verlagert sich auch die Dichtlippe 6 in axialer Richtung nicht weiter. Sowohl durch die Dichtlippe 6, die bezogen auf den Betriebszustand, der in 1 dargestellt ist, vergleichsweise etwas entlastet ist, als auch durch die Anschlagfläche 18, die die Begrenzungswandung 19 dichtend berührt, ist der abzudichtende Raum 25 vor einem Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebung 29 zuverlässig geschützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2077214 B1 [0002]
- DE 19714844 A1 [0003]
