DE102016110268A1

DE102016110268A1 - Nutringdichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE102016110268A1
Application number: DE102016110268.7A
Authority: DE
Inventors: Eike Hylla
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-07
Also published as: EP3464963A1; JP2019518180A; US20190301614A1; CN109312865A; WO2017207146A1; KR20190012223A

Abstract

Nutringdichtung (10), mit einem ringförmigen Dichtungsgrundkörper (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff, der eine U-förmige Querschnittskontur mit Dichtabschnitten (12, 13) umfasst, die zusammen mit einem sich zwischen den Dichtabschnitten (12, 13) erstreckenden Verbindungsabschnitt (14) des Dichtungsgrundkörpers (11) eine Nut (15) definieren, und mit mindestens einem Stützelement für die Dichtabschnitte (12, 13), wobei das oder jedes Stützelement (18) als integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers (11) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nutringdichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Nutringdichtung.
Aus der DE 198 15 442 A1 ist eine als Wellendichtung oder Stangendichtung ausgebildete Nutringdichtung mit einem ringförmigen Dichtungsgrundkörper und einem Stützelement bekannt. Der Dichtungsgrundkörper verfügt im Radialschnitt über einen U-förmigen Querschnitt mit konzentrisch zueinander verlaufenden Dichtabschnitten, wobei die Dichtabschnitte zusammen mit einem sich zwischen den Dichtabschnitten erstrecken Verbindungsabschnitt eine Nut definieren. Nach der DE 198 15 442 A1 ist das Stützelement, welches die Dichtabschnitte unter Vorspannung hält, als ringförmige Feder ausgebildet.
Aus der DE 10 2009 016 552 A1 ist ein ringförmiges Dichtungselement aus einem fluorhaltigen Polymerwerkstoff, nämlich aus PTFE (Polytetrafluorethylen) bekannt. Bei PTFE handelt es sich um einen gegenüber aggressiven Medien chemisch beständigen Dichtungswerkstoff. Dann, wenn der ringförmige Dichtungsgrundkörper einer Nutringdichtung aus einem solchen PTFE-Werkstoff hergestellt ist, wird derselbe nach dem Stand der Technik über ein als metallisches Federelement ausgebildetes Stützelement unter Vorspannung gehalten, wobei hierbei der Nachteil besteht, dass der Federstahl des Federelements bei Kontakt mit aggressiven Medien einer Korrosion unterliegt. Daher ist es aus der Praxis bereits bekannt, als Stützelemente dienende, metallische Federelemente von Nutringdichtungen zu beschichten, insbesondere zu vergolden, um dieselben vor Korrosion zu schützen. Dies ist jedoch kostspielig und zeitaufwendig.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Nutringdichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Nutringdichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Nutringdichtung nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das oder jedes Stützelement als integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers ausgebildet.
Bei der erfindungsgemäßen Nutringdichtung ist das oder jedes Stützelement, über welches die Dichtabschnitte des Dichtungsgrundkörpers unter Vorspannung gehalten werden, als integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers ausgebildet. Das metallische Federelement entfällt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das oder jedes Stützelement aus dem thermoplastischen Kunststoff des Dichtungsgrundkörpers, wobei es sich beim thermoplastischen Kunststoff vorzugsweise um einen fluorhaltigen Polymerwerkstoff, insbesondere um einen PTFE-Werkstoff, handelt. Dann, wenn das jeweilige Stützelement aus dem thermoplastischen Kunststoff des Dichtungsgrundkörpers besteht, ist diess beständig gegenüber aggressiven Medien.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das oder jedes Stützelement als gewölbter Stützbogen ausgebildet, der sich zwischen den vorzugsweise konzentrisch zueinander verlaufenden Dichtabschnitten des Dichtungsgrundkörpers erstreckt. Vorzugsweise weist der jeweilige Stützbogen ein Dicke auf, die maximal 5°, bevorzugt maximal 4°, besonders bevorzugt maximal 3°, der Umfangserstreckung des Dichtungsgrundkörpers beträgt. Durch derartige Stützelemente können die Dichtabschnitte des Dichtungsgrundkörpers besonders einfach und vorteilhaft unter einer geeigneten Vorspannung gehalten werden.
Das Verfahren zum Herstellen einer solchen Nutringdichtung ist in Anspruch 12 und Anspruch 13 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen Querschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Nutringdichtung;
2: ein Detail der Nutringdichtung der 1;
3: einen Querschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Nutringdichtung;
4: ein Detail der Nutringdichtung der 3;
5: einen Querschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Nutringdichtung; und
6: ein Detail der Nutringdichtung der 5.
Die Erfindung betrifft eine Nutringdichtung.
1 und 2 zeigen Details einer ersten erfindungsgemäßen Nutringdichtung 10. Die Nutringdichtung 10 verfügt über einen ringförmigen Dichtungsgrundkörper 11, der im Radialschnitt gesehen eine U-förmige Querschnittskontur aufweist. Dieser Dichtungsgrundkörper 11 verfügt über vorzugsweise konzentrisch zueinander verlaufende Dichtabschnitte 12, 13, die über einen Verbindungabschnitt 14 an einer Seite miteinander verbunden sind. An der dem Verbindungabschnitt 14 gegenüberliegenden Seite ist der Dichtungsgrundkörper 11 unter Ausbildung einer Nut 15 offen ausgebildet. Die Dichtabschnitte 12, 13 des Dichtungsgrundkörpers 11 definieren zusammen mit dem dazwischen verlaufenden Verbindungabschnitt 14 des Dichtungsgrundkörpers 11 die im Radialschnitt U-förmige Querschnittskontur des Dichtungsgrundkörpers 11.
Von der Nut 15 abgewandte, äußere Dichtflächen 16, 17 der Dichtabschnitte 12, 13 bilden Dichtflächen der Nutringdichtung 10, die bei Aufbau eines entsprechenden Drucks in der Nut 15 gegen nicht gezeigte Dichtflächen eines Bauteils gedrückt werden, in welchem die Nutringdichtung 10 Aufnahme findet. Dabei wird eine radial innere Dichtfläche 16 eines radial inneren Dichtabschnitts 12 nach radial innen gedrückt, wohingegen eine radial äußere Dichtfläche 17 eines radial äußeren Dichtabschnitts 13 nach radial außen gedrückt wird.
Die Nutringdichtung 10, nämlich die Dichtabschnitte 12, 13 des Dichtungsgrundkörpers 11 der Nutringdichtung 10, sind durch Stützelemente 18 unter Vorspannung gehalten, wobei diese Stützelemente 18 als integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers 11 ausgebildet sind. Der Dichtungsgrundkörper 11 sowie die integralen Stützelemente 18 desselben sind dabei aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, vorzugsweise aus einem fluorhaltigen Polymerwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem PTFE (Polytetrafluorethylen-Werkstoff).
Eine solche Nutringdichtung 10 kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn dieselbe mit aggressiven Medien in Kontakt kommt. Obwohl die Ausführung der Nutringdichtung aus einem PTFE-Werkstoff bevorzugt ist, kann dieselbe alternativ auch aus einem POM-Werkstoff oder einem PA-Werkstoff gefertigt sein. Der Dichtungsgrundkörper 11 sowie die integralen Stützelemente 18 desselben sind dabei immer aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff gefertigt.
Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die Stützelemente 18 als gewölbte Stützbögen ausgebildet, die sich an definierten Umfangspositionen des Dichtungsgrundkörpers 11 zwischen den Dichtabschnitten 12, 13 des Dichtungsgrundkörpers 11 erstrecken, wobei in 1 und 2 jeder der Stützbögen als aus der Nut 15 herausgewölbter Stützbogen ausgebildet ist und jeweils in etwa in Radialrichtung verläuft.
Es sei an dieser Stelle drauf hingewiesen, dass es im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 auch möglich ist, dass die Stützelemente als in die Nut 15 hinein gewölbte Stützbögen ausgebildet sind, die wiederum in Radialrichtung verlaufen. Siehe hierzu das Ausführungsbeispiel der 5 und 6.
Ebenso ist es möglich, dass einerseits aus der Nut 15 heraus gewölbte Stützbögen und andererseits in die Nut hinein gewölbte Stützbögen als Stützelemente 18 in Kombination miteinander zum Einsatz kommen.
Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 verlaufen die Stützelemente 18 in Radialrichtung, dieselben sind demnach gegenüber der Radialrichtung nicht schräg gestellt. Im Unterschied hierzu ist es möglich, dass das jeweilige Stützelement 18 mit der Radialrichtung einen Winkel einschließt, also gegenüber der Radialrichtung schräg gestellt ist, wobei dieser Winkel maximal 45°, bevorzugt maximal 30°, besonders bevorzugt maximal 20°, beträgt. Siehe hierzu das Ausführungsbeispiel der 3 und 4. Hierbei ist es möglich, dass die Stützelemente 18 mit der Radialrichtung einen Winkel zwischen 5° und 45°, bevorzugt einen Winkel zwischen 10° und 30°, besonders bevorzugt einen Winkel zwischen 10° und 20°, einschließen.
Es ist auch möglich, einerseits in Radialrichtung verlaufende Stützelemente 18 und andererseits gegenüber der Radialrichtung schräg gestellte Stützelemente 18 in Kombination miteinander einzusetzen.
Wie bereits ausgeführt, sind vorzugsweise mehrere Stützelemente 18 über den Umfang des Dichtungsgrundkörpers 11 verteilt, wobei diese Verteilung der Stützelemente 18 in Umfangsrichtung gesehen äquidistant (siehe hierzu das Ausführungsbeispiel der 1, 2 und der 3, 4) oder auch nicht äquidistant (siehe hierzu das Ausführungsbeispiel der 5, 6) sein kann.
Das jeweilige Stützelement 18 verfügt über eine definierte Dicke, wobei diese Dicke maximal 5°, besonders bevorzugt maximal 4°, besonders bevorzugt maximal 3°, der Umfangserstreckung des Dichtungsgrundkörpers 10 beträgt. Dabei bezieht sich diese Umfangserstreckung auf die Umfangserstreckung des radial inneren Dichtabschnitts 12 oder auf die Umfangserstreckung des radial äußeren Dichtabschnitts 13 des Dichtungsgrundkörpers 11.
Der Grundkörper der Nutringdichtung 10 aus dem ringförmigen Dichtungsgrundkörper 11 und den integralen Stützelementen 18 kann durch Formpressen, Sintern oder auch durch 3D-Drucken hergestellt werden. Die Wahl des entsprechenden Herstellungsverfahrens hängt vom thermoplastischen Kunststoff ab, aus welchem der Dichtungsgrundkörper 11 und die integralen Stützelemente 18 desselben bestehen. Dann, wenn ein PTFE-Werkstoff genutzt wird, findet als Herstellungsverfahren vorzugsweise Formpressen oder Sintern Verwendung.
Vorzugsweise wird die Nutringdichtung nach dem Spritzgießen oder dem 3D-Drucken im Bereich der Dichtflächen 16, 17 der Dichtabschnitte 12, 13 einer Nachbearbeitung unterzogen, insbesondere durch Drehen, um Dichtflächen mit der erforderlichen Güte bereitzustellen.
Die Erfindung schlägt erstmals eine Nutringdichtung 10 vor, bei welcher Stützelemente 18, die der Vorspannung der Dichtabschnitte 12, 13 des Dichtungsgrundkörpers 11 der Nutringdichtung 10 dienen, integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers 11 sind und aus demselben thermoplastischen Werkstoff wie der Dichtungsgrundkörper 11 gefertigt sind. Besonders bevorzugt findet als Werkstoff ein PTFE-Werkstoff Verwendung, der sich insbesondere durch Formpressen oder Sintern einfach und zuverlässig verarbeiten lässt.
Bezugszeichenliste

10: Nutringdichtung
11: Dichtungsgrundkörper
12: Dichtabschnitt
13: Dichtabschnitt
14: Verbindungsabschnitt
15: Nut
16: Dichtfläche
17: Dichtfläche
18: Stützelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19815442 A1 [0002, 0002]
DE 102009016552 A1 [0003]

Claims

Nutringdichtung (10), mit einem ringförmigen Dichtungsgrundkörper (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff, der eine U-förmige Querschnittskontur mit Dichtabschnitten (12, 13) umfasst, die zusammen mit einem sich zwischen den Dichtabschnitten (12, 13) erstreckenden Verbindungsabschnitt (14) des Dichtungsgrundkörpers (11) eine Nut (15) definieren, und mit mindestens einem Stützelement für die Dichtabschnitte (12, 13), dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Stützelement (18) als integraler Bestandteil des Dichtungsgrundkörpers (11) ausgebildet ist.
Nutringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Stützelement (18) aus dem thermoplastischen Kunststoff des Dichtungsgrundkörpers (11) besteht.
Nutringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff ein fluorhaltiger Polymerwerkstoff, insbesondere ein PTFE-Werkstoff, ist, wobei dieser PTFE-Werkstoff mit Füllstoffen versehen ist, um die Werkstoffeigenschaften zu verbessern.
Nutringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Stützelement (18) als gewölbter Stützbogen ausgebildet ist, der sich zwischen den Dichtabschnitten (12, 13) des Dichtungsgrundkörpers (11) erstreckt.
Nutringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) als aus der Nut (15) heraus gewölbter Stützbogen ausgebildet ist.
Nutringdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) als in die Nut (15) hinein gewölbter Stützbogen ausgebildet ist.
Nutringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) in Radialrichtung verläuft.
Nutringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) gegenüber der Radialrichtung schräggestellt ist.
Nutringdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) mit der Radialrichtung einen Winkel von maximal 45°, bevorzugt einen Winkel von maximal 30°, besonders bevorzugt einen Winkel von maximal 20°, einschließt.
Nutringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stützelement (18) ein Dicke aufweist, die maximal 5°, bevorzugt maximal 4°, besonders bevorzugt maximal 3°, der Umfangserstreckung des Dichtungsgrundkörpers (11) beträgt.
Nutringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Dichtungsgrundkörpers (11) mehrere Stützelemente (18) mit Abstand zueinander verteilt sind.
Verfahren zum Herstellen einer Nutringdichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe durch Formpressen oder Sintern hergestellt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Nutringdichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe durch 3D-Drucken hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutringdichtung (10) nach dem Formpressen oder Sintern oder 3D-Drucken im Bereich von Dichtflächen (16, 17) der Dichtabschnitte (12, 13) des Dichtungsgrundkörpers (11) insbesondere durch Drehen einer Nachbearbeitung unterzogen wird.