DE112006001582T5 - Dichtungsbaueinheit - Google Patents
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Abstract
Dichtungsbaueinheit
(10), die einen Hauptdichtungskörper
(40) umfasst, der einen ringförmigen Basisabschnitt
(50), einen ersten Schenkelabschnitt (52), der von dem Basisabschnitt
(50) radial nach innen verläuft, einen
zweiten Schenkelabschnitt (54), der von dem Basisabschnitt (50)
radial nach innen verläuft,
und einen Schlitz (56) zwischen dem ersten Schenkelabschnitt (52)
und dem zweiten Schenkelabschnitt (54) enthält;
wobei der erste Schenkelabschnitt (52) und der zweite Schenkelabschnitt (54) zueinander durchbiegbar sind;
wobei sich der erste Schenkelabschnitt (52) von dem Basisabschnitt (50) über eine kleinere Strecke als der zweite Schenkelabschnitt (54) radial nach innen verläuft; und
wobei der Basisabschnitt (50), der erste Schenkelabschnitt (52) und der zweite Schenkelabschnitt (54) einteilig ausgebildet sind.
wobei der erste Schenkelabschnitt (52) und der zweite Schenkelabschnitt (54) zueinander durchbiegbar sind;
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Dichtungsbaueinheit und insbesondere auf eine Dichtungsbaueinheit zum Bilden einer Dichtung zwischen Grenzflächen eines ersten Teils und eines zweiten Teils.
- In einem Unterwasser-Ölbohrloch wird Hydraulikfluid verwendet, um während des Bohrvorgangs "Druckimpulse" zur Steuerung verschiedener Ausrüstungen zu senden. Üblicherweise wird das Betätigungsfluid von einer schwimmenden Bohrinsel durch eine Kette von Fluidzufuhrrohren geliefert, die durch eine Reihe von Unterwasserfluidkupplungen verbunden sind. Eine Unterwasserfluidkupplung kann ein Einsteckteil und ein Aufnahmeteil umfassen, die durch lineare Relativbewegung zueinander gekoppelt/entkoppelt werden.
- Das Einsteckteil einer Fluidkupplung wie etwa einer Unterwasserfluidkupplung kann einen oder mehrere Durchlässe umfassen und das Aufnahmeteil kann eine entsprechende Anzahl von Durchlässen umfassen. Im entkoppelten Zustand verschließt ein Schieber die Durchlässe in dem Einsteckteil und verschließt ein weiterer Schieber die Durchlässe in dem Aufnahmeteil. Wenn die Teile miteinander gekoppelt werden, wird der Schieber, der die Durchlässe in dem Einsteckteil verschließt, durch das Aufnahmeteil linear in einer Richtung geschoben (z. B. gleiten gelassen) und wird der Schieber, der die Durchlässe in dem Aufnahmeteil verschließt, durch das Einsteckteil linear in der entgegengesetzten Richtung geschoben (z. B. gleiten gelassen). Im gekoppelten Zustand sind die Schieber so positioniert, dass der Einsteckdurchlass und der Aufnahmedurchlass geöffnet sind und verbunden sind, um einen Fluiddurchgang zu bilden. Üblicherweise ist eine Dichtungsbaueinheit vorgesehen, um die Grenzfläche zwischen dem Einsteckteil und dem Aufnahmeteil abzudichten, wenn die Fluidkupplung im gekoppelten Zustand ist.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Dichtungsbaueinheit, die z. B. in einer Unterwasserkupplungsanordnung, in einer Schnellverbindungs- und/oder Schnelllöse-Kupplungsanordnung und in irgendeiner anderen zueinander passenden Kupplungsanordnung zwischen zwei Teilen verwendet werden kann. Die Dichtungsbaueinheit besitzt eine einfache Herstellung (nicht mehr als vier Komponenten), was sie wirtschaftlich herzustellen und/oder leicht einzubauen macht. Gleichzeitig kann die Dichtungsbaueinheit so konstruiert sein, dass sie eine verhältnismäßig lange Lebensdauer hat. Zum Beispiel kann sie so gebaut sein, dass sie über 10.000 Druckimpulszyklen mit 15.000 psi aushält. Kommerzielle und/oder herkömmliche Dichtungsbaueinheiten umfassen vergleichsweise häufig neun getrennte Komponenten und können manchmal nicht mehr als 2000 Druckimpulszyklen mit 15.000 psi aushalten. Darüber hinaus stellen die einzelnen Komponenten der Dichtungsbaueinheit Herstellungs-, Montage-, Einbau- und/oder weitere Vorteile bereit, die in anderen Dichtungskonstruktionen wie etwa jenen mit mehr Komponenten und/oder begrenzten Lebensdauern genutzt werden könnten.
- ZEICHNUNGEN
-
1A und1B sind Schnittansichten einer Fluidkupplung mit einer Dichtungsbaueinheit, die die Grenzfläche zwischen dem Einsteckteil und dem Aufnahmeteil abdichtet, wobei die Kupplung in1A in einem entkoppelten Zustand und in1B in einem gekoppelten Zustand gezeigt ist. -
2 ist eine Nahansicht einer Aufnahmetasche für die Dichtung in dem Aufnahmeteil. -
3 ist ein Querschnitt einer Nahansicht der Dichtungsbaueinheit. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- In der Zeichnung und anfangs in
1A und1B ist eine Dichtungsbaueinheit10 in Verbindung mit einer Fluidkupplung12 gezeigt. Die Fluidkupplung12 umfasst ein Einsteckteil14 und ein Aufnahmeteil16 , die durch relative Linearbewegung dazwischen miteinander gekoppelt und voneinander entkoppelt werden können. In1A ist die Fluidkupplung12 in einem entkoppelten Zustand gezeigt und in1B ist die Fluidkupplung12 in einem gekoppelten Zustand gezeigt. Die Fluidkupplung12 kann z. B. in einem Unterwasserölbohrloch verwendet werden, um Hydraulikfluid zu fördern, das dazu verwendet wird, "Druckimpulse" zu senden, um während des Bohrvorganges verschiedene Ausrüstungsteile zu steuern. Allerdings muss darauf hingewiesen werden, dass die Dichtungsbaueinheit10 in einer Vielzahl von Fluidkupplungssituationen und faktisch in jeder geeigneten Situation, in der eine Abdichtung der Grenzfläche zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil erwünscht ist, verwendet werden kann. - Das Einsteckteil
14 kann einen oder mehrere Fluiddurchlässe20 umfassen und das Aufnahmeteil16 kann eine entsprechende Anzahl von Durchlässen22 umfassen. In dem entkoppelten Zustand (1A ) verschließt ein Schieber24 die Durchlässe20 in dem Einsteckteil14 und verschließt ein weiterer Schieber26 die Durchlässe22 in dem Aufnahmeteil16 . Wenn die Teile14 und16 miteinander gekoppelt werden, durchläuft der Schieber24 das Aufnahmeteil16 in einer Richtung und durchläuft der Schieber26 das Einsteckteil14 in der entgegengesetzten Richtung, um die Durchlässe20 und22 zu öffnen und zu verbinden. In dem gekoppelten Zustand (1B ) sind die Durchlässe20 und22 geöffnet und aufeinander ausgerichtet, um einen Fluiddurchgang von dem Einsteckteil14 zu dem Aufnahmeteil16 zu bilden. Um die Teile14 und16 in dem gekoppelten Zustand zu halten, kann ein Verriegelungsmittel (nicht genau gezeigt und/oder bezeichnet) vorgesehen sein, und/oder um zu ermöglichen, dass die Teile14 und16 durch eine Linearbewegung dazwischen wahlweise entkoppelt werden, kann ein Lösemittel (ebenfalls nicht spezifisch gezeigt oder bezeichnet) vorgesehen sein. - Das Aufnahmeteil
16 enthält eine kreisförmige Tasche30 , die den Einlass/Auslass jedes der Fluiddurchlässe22 umgibt, wobei die Dichtungsbaueinheit10 innerhalb dieser Tasche30 sitzt. Wie am besten kurz anhand von2 zu sehen ist, enthält die Tasche30 eine Stirnwand34 (z. B. einen Boden) und eine Seitenwand36 . Der Boden34 besitzt eine zentrale Öffnung, die den Einlass/Auslass des Fluiddurchlasses22 in dem Einsteckteil16 bildet. Die distale Kante der Seitenwand36 (d. h. die von dem Boden34 entfernte Kante) definiert die Zugangsöffnung, durch die die Dichtungsbaueinheit10 in die Tasche30 eingeführt wird. Wieder anhand der1A und1B kann der Schieber24 (der die Fluiddurchlässe20 in dem Einsteckteil14 verschließt, wenn die Kupplung12 in ihrem entkoppelten Zustand ist) eine ähnliche Tasche32 und eine darin sitzende Dichtungsbaueinheit10 enthalten. - In
3 ist die Dichtungsbaueinheit10 ausführlich gezeigt. Die Dichtungsbaueinheit10 umfasst allgemein einen Hauptdichtungskörper40 , einen Schuh42 , eine erste Dichtungsmanschette44 und eine zweite Dichtungsmanschette46 . Die dargestellte Dichtungsbaueinheit10 besitzt vier Komponenten, was sie wirtschaftlich herzustellen und/oder leicht einzubauen macht. Allerdings muss darauf hingewiesen werden, dass eine Dichtungsbaueinheit mit zusätzlichen Komponenten sicher möglich und beabsichtigt ist. Darüber hinaus können in bestimmten Anwendungen eine oder mehrere Komponenten (z. B. der Schuh42 ) nicht notwendig sein, sodass sie von der Dichtungsbaueinheit10 weggelassen werden könnten. - Bei Betrachtung relativ zu ihrer Längsachse besitzt die Dichtungsbaueinheit
10 eine erste axiale Seite, eine zweite axiale Seite, eine radial innere Seite und eine radial äußere Seite. In der dargestellten Orientierung ist die Längsachse eine horizontale Linie, ist die erste axiale Seite die linke Seite und ist die zweite axiale Seite die rechte Seite. Wenn die Dichtungsbaueinheit10 in der Tasche30 sitzt, ist die erste axiale Seite mit dem Schieber26 in Eingriff, wenn die Fluidkupplung12 in dem entkoppelten Zustand ist, und ist sie mit dem Einsteckteil14 in Eingriff, wenn die Fluidkupplung12 in ihrem entkoppelten Zustand ist. Die zweite axiale Seite der Dichtungsbaueinheit10 ist mit dem Boden34 der Tasche30 in Eingriff. Die radial innere Oberfläche bildet einen Fluiddurchgang und die radial äußere Seite der Dichtungsbaueinheit10 ist mit der Seitenwand36 der Tasche30 in Eingriff. - Der Hauptdichtungskörper
40 umfasst einen ringförmigen Basisabschnitt50 , einen ersten Schenkelabschnitt52 und einen zweiten Schenkelabschnitt54 . Die Schenkelabschnitte52 und54 verlaufen von dem ringförmigen Basisabschnitt50 radial nach innen und sind durch einen Schlitz56 getrennt. Der erste Schenkelabschnitt52 ist am nächsten zu der ersten axialen Seite der Dichtungsbaueinheit10 positioniert und der zweite Schenkelabschnitt54 ist am nächsten zu der zweiten axialen Seite der Dichtungsbaueinheit10 positioniert. Der zweite Schenkelabschnitt54 verläuft in einem weiteren Ausmaß als der erste Schenkelabschnitt52 radial nach innen. Zum Beispiel kann die Verlängerung des zweiten Schenkelabschnitts54 10%, 20%, 30% und/oder 40% mehr als die Verlängerung des ersten Schenkelabschnitts52 sein. - Außerdem umfasst der Dichtungskörper
40 einen ersten Armabschnitt58 und einen zweiten Armabschnitt60 , die von der ringförmigen Basis50 radial nach außen verlaufen und durch einen Schlitz62 getrennt sind. Die radiale Erstreckung der Armabschnitte58 und60 kann dieselbe sein und kann kleiner als, größer als oder im Wesentlichen dieselbe wie die radiale Erstreckung der Schenkelabschnitte52 und54 sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der erste Armabschnitt58 radial auf den ersten Schenkelabschnitt52 ausgerichtet, ist der zweite Armabschnitt60 radial auf den zweiten Schenkelabschnitt54 ausgerichtet und ist der Schlitz62 radial auf den Schlitz56 ausgerichtet. - Ferner umfasst der Dichtungskörper
40 einen ersten Stegabschnitt64 , der von der ringförmigen Basis50 in einer ersten Richtung (zu der ersten axialen Seite der Dichtungsbaueinheit10 ) axial nach außen vorsteht, und einen zweiten Stegabschnitt66 , der von dem ringförmigen Basisabschnitt50 in einer zweiten Richtung (zu der zweiten axialen Seite der Dichtungsbaueinheit10 ) axial nach außen vorsteht. Die Stegabschnitte64 und66 können axial aufeinander ausgerichtet sein, in Bezug auf die ringförmige Basis50 , auf den Schlitz56 und/oder auf den Schlitz62 aber radial versetzt sein. - Der Dichtungskörper
40 kann aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt sein, der in der beabsichtigten Umgebung ausreichend Abdichtung und eine angemessene Haltbarkeit schafft. Für eine Unterwasserkupplung kann der Dichtungskörper40 aus Metall hergestellt sein, das den geforderten Prüfdrücken und der geforderten Bruchzähigkeit gerecht werden kann. Das Metall kann z. B. rostfreier Stahl oder eine Nickelsuperlegierung sein und kann mit einem besser verformbaren Werkstoff wie etwa Gold, Silber oder Kupfer beschichtet sein. Der Dichtungskörper40 kann maschinell bearbeitet, gegossen, durch Druckguss geformt oder durch jede Kombination dieser Fertigungstechniken hergestellt sein. Falls der Dichtungskörper40 wie veranschaulicht einteilig gebildet ist, sind keine Schweißverbindungen notwendig, wodurch dieser häufig zeitaufwändige Herstellungsschritt zusammen mit dem Schritt einer entsprechenden Schweißstellenprüfung beseitigt wird. - Besonders in Bezug auf die maschinelle Bearbeitung und insbesondere auf die maschinelle Bearbeitung des Innenschlitzes
56 ermöglicht die Schenkelkonstruktion des Dichtungskörpers40 eine einteilige Fertigung. Wie oben erwähnt wurde, verläuft der erste Schenkelabschnitt52 nicht so weit radial nach innen wie der zweite Schenkelabschnitt54 . Die durch den ersten Schenkelabschnitt52 ermöglichte weite Öffnung lässt den Zugang eines Schneidwerkzeugs zum Innendurchmesser des Dichtungskörpers40 zu, um Werkstoff zu entfernen, um den Schlitz56 zu bilden. Bei einer symmetrischen Schenkelkonstruktion ist der Zugang durch ein Schneidwerkzeug, das die gewünschte Schlitztiefe erzeugen würde, üblicherweise nicht möglich. - Der Schuh
42 ist eine allgemein zylindrische Komponente mit einer ersten axialen Oberfläche70 , mit einer zweiten axialen Oberfläche72 , mit einer radial inneren Fläche74 und mit einer radial äußeren Fläche76 . Die erste axiale Oberfläche70 kann verhältnismäßig eben sein, wobei ihre Umfangskante geneigt ist, um einen rampenartigen Rand bereitzustellen, um dadurch das Gleiten des Einsteckteils14 oder des Schiebers26 zu erleichtern. Die zweite axiale Oberfläche72 kann ebenfalls verhältnismäßig eben sein. - Die innere Oberfläche
74 kann einen radial konisch erweiterten Abschnitt, der an die erste axiale Oberfläche70 angrenzt, und einen schmaleren Abschnitt, der davon zu der zweiten axialen Oberfläche72 verläuft, enthalten. Wenn die Dichtungsbaueinheit10 in die Tasche30 eingebaut ist und die Fluidkupplung12 in ihrem gekoppelten Zustand ist, bildet die radial innere Oberfläche74 zwischen dem ausgerichteten Fluiddurchlass20 in dem Einsteckteil14 und dem entsprechenden Fluiddurchlass22 in dem Aufnahmeteil16 einen Strömungsweg. Der konisch erweiterte Abschnitt der radial inneren Oberfläche74 kann die Durchlassausrichtungstoleranz erhöhen und/oder die Strömungseigenschaften verbessern. - Die radial äußere Oberfläche
76 ist mit dem Dichtungskörper40 und mit der ersten Manschette44 verbunden. Zu diesem Zweck kann die Oberfläche76 abgestufte Abschnitte, Abschnitte mit konstantem Durchmesser und/oder kegelförmige Abschnitte enthalten, die der Form dieser Komponenten entsprechen. Mit besonderem Bezug auf jegliche Metall-Polymer-Eingriffe (z. B. Schuh-Manschetten-Eingriffe) sind die miteinander verbundenen Abschnitte des Schuhs42 so geformt und bemessen, dass Zwischenräume dazwischen minimiert werden, um kalten Fluss und/oder Extrudieren des Polymers bei hohen Drücken und/oder erhöhten Temperaturen zu vermeiden. - Der Schuh
42 kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff hergestellt sein, der ausreichend Druckfestigkeit bereitstellen und den erwarteten Verschleiß und die erwartete Reibung aushalten kann. Geeignete Werkstoffe können viele Metalltypen (z. B. eine Legierung auf Kupfergrundlage) sein und könnten unter bestimmten Situationen sogar ein Kunststoff (z. B. ein Hartplastik) sein. Falls es für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, kann das Stück mit einer Schleißbeschichtung beschichtet sein. Der Schuh42 kann maschinell bearbeitet sein, pulvergeformt oder durch Druckguss geformt sein und vorzugsweise einteilig geformt sein, obgleich mehrteilige Schuhe sicher möglich sind und betrachtet werden. - Die erste Manschette
44 umfasst einen nach innen gerichteten Abschnitt80 , einen nach außen gerichteten Abschnitt82 und dazwischen einen Brückenabschnitt84 . Der Zweck des nach innen gerichteten Abschnitts80 ist es, das Entweichen des Betriebsfluids (z. B. des Hydraulikfluids) aus seinem beabsichtigten Strömungsweg zu verhindern, und der Zweck des nach außen gerichteten Abschnitts72 ist es, das Einsickern eines Außenfluids (z. B. Meerwasser) in diesen Strömungsweg zu verhindern. Der Hauptzweck des Brückenabschnitts84 ist es, zur Erleichterung bei der Montage und/oder beim Einbau ein Isthmus zwischen dem nach innen gerichteten Abschnitt80 und dem nach außen gerichteten Abschnitt82 zu sein. Die Abschnitte80 und82 definieren eine axial an den Brückenabschnitt84 angrenzende Spalte86 , in der der erste Stegabschnitt64 des Dichtungskörpers40 aufgenommen ist. In einigen Fällen kann der Brückenabschnitt84 während des Betriebs der Dichtungsbaueinheit10 brechen, wobei die Dichtungsfähigkeit der Baueinheit10 nicht gefährdet wird, wenn das der Fall ist. - Der nach innen gerichtete Abschnitt
80 umfasst eine axial äußere Lippe88 , eine axial innere Lippe90 und dazwischen einen Schlitz92 . Der nach außen gerichtete Abschnitt82 umfasst eine axial äußere Lippe94 , eine axial innere Lippe96 und dazwischen einen Schlitz98 . Die äußeren Lippen88 und94 können wie veranschaulicht dicker als die inneren Lippen90 und96 konstruiert sein, da diese die Komponenten sind, die die durchlaufenden Komponenten in der Fluidkupplung12 berühren. Dieses zusätzliche Volumen in den Dichtungslippen88 und94 kann die Möglichkeit einer Werkstoffabweichung, eines Abscherens oder einer anderen Verformung/Beschädigung verringern helfen. - Die zweite Manschette
46 hat entsprechende Abschnitte (80 ,82 ,84 ), Lippen (88 ,90 ,94 ,96 ) und Schlitze (92 ,98 ). In der dargstellten Ausführungsform sind die Manschette44 und die Manschette46 völlig gleich und symmetrisch in Bezug auf den Dichtungskörper40 positioniert. Auf diese Weise brauchen für die Massenfertigung von Dichtungsbaueinheiten40 nur drei getrennte Unterbaugruppen gefertigt zu werden, wobei die Anzahl der erforderlichen Manschetten44 /46 für jede Produktionsserie doppelt so groß wie die der Dichtungskörper40 und der Schuhe42 ist. - Eine Dichtungsbaueinheit
40 , in der die Manschette44 und die Manschette46 verschiedene Konstruktionen aufweisen, ist sicher möglich und beabsichtigt. Falls dieser Ansatz übernommen wird, kann die Schuh-Grenzflächen-Geometrie der Manschette44 (z. B. das abgestufte Profil an der axial äußeren und radial inneren Kante der nach innen gerichteten Lippe88 ) weggelassen werden. Zusätzlich oder alternativ können die nach innen gerichteten Lippen88 und90 in der Manschette46 radial über eine größere Strecke verlaufen, um der längeren Reichweite des zweiten Schenkelabschnitts54 in dem Dichtungskörper40 zu folgen. Außerdem kann das zusätzliche Volumen in den axial äußeren Lippen88 und94 nicht notwendig sein, da sie keine Grenzfläche mit irgendwelchen durchlaufenden Oberflächen haben. - Die Manschette
44 und die Manschette46 können aus einem Polymer hergestellt sein, der mit der beabsichtigten Verwendung der Dichtungsbaueinheit10 verträglich ist. Geeignete Qualitäten könnten einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine hohe Zugfestigkeit und/oder eine angemessene Korrosionsfestigkeit aufweisen. Der Werkstoff kann ein Kunststoff, ein Thermoplast und/oder ein wärmehärtender Kunststoffpolymer wie etwa z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyetheretherketon (PEEK) und Modifikationen davon sein. - Die Manschette
44 und die Manschette46 können aus dem ausgewählten Werkstoff durch Spritzguss geformt und/oder materiell bearbeitet sein. In der Manschette44 und in der Manschette46 befinden sich wie veranschaulicht völlig gleiche Komponenten, wobei für die Herstellung dieser beiden Komponenten nur ein Spritzguss notwendig ist und/oder dieselbe maschinelle Bearbeitungsoperation verwendet werden kann. Bei einigen Dichtungskonstruktionen kann eine Ausführungsform möglich sein und wird somit betrachtet, in der die Manschette44 und/oder die Manschette46 an dem Dichtungskörper40 und/oder an dem Schuh42 geformt ist/sind. Falls eine Zunahme der Montagekomponenten kein Grund zur Sorge ist, können der nach innen gerichtete Abschnitt80 und der nach außen gerichtete Abschnitt82 getrennt hergestellt werden, wodurch die Notwendigkeit des Brückenabschnitts84 beseitigt wird. - Die Grenzflächen der Manschette
44 und der Manschette46 sind so geformt und bemessen, dass Zwischenräume zwischen ihnen und dem Dichtungskörper40 und/oder dem Schuh42 minimiert werden. Genauer sind z. B. die an den Steg angrenzenden Oberflächen der axial inneren Lippen90 und96 so profiliert, dass sie dem Profil der Kantenabschnitte64 und66 folgen. Die an den Schuh angrenzende Oberfläche der nach innen gerichteten Lippe90 in der Manschette46 kann abgestuft sein, damit sie zu dem abgestuften Abschnitt der radial äußeren Oberfläche76 des Schuhs42 passt. - Wenn die Dichtung
10 montiert und in die Fluidkupplung12 eingebaut ist, befindet sich die Manschette46 an dem Boden34 der Tasche30 . Der Dichtungskörper40 ist über der Manschette46 positioniert, wobei sein zweiter Stegabschnitt66 in die an die Brücke angrenzende Spalte86 in dem Ring46 vorsteht. Die Manschette44 ist über dem Dichtungskörper40 positioniert, wobei ihre an die Brücke angrenzende Spalte86 den ersten Manschettenabschnitt64 aufnimmt. Der Schuh42 liegt in dem durch die radial inneren Oberflächen des Dichtungskörpers40 und der Manschette44 gebildeten Raum. - Wenn der Dichtungskörper
40 in die Tasche30 eingebaut wird, biegen sich seine Schenkelabschnitte52 und54 durch und biegt sich in Reaktion auf diese Durchbiegung sein ringförmiger Basisabschnitt50 . Die distale Oberfläche des zweiten Schenkelabschnitts54 grenzt an den Boden34 der Tasche30 an und bildet dadurch einen Anker, gegen den der Dichtungskörper40 zusammengedrückt wird. Der Schuh42 behält während der Durchbiegung seine Form und seine erste axiale Oberfläche70 ist im Wesentlichen bündig mit den axialen Dichtungsflächen der Manschette44 . - Die Durchbiegung der Schenkelabschnitte
52 und54 setzt die Dichtungsflächen der Manschetten44 und46 auf ihre Verbindungsflächen auf. Genauer dichten die äußeren axialen Flächen des nach innen gerichteten Abschnitts80 und des nach außen gerichteten Abschnitts82 der Manschette44 gegen die angrenzende Oberfläche des Schiebers26 ab, wenn die Fluidkupplung12 in einem entkoppelten Zustand ist, und gegen die angrenzende Oberfläche des Einsteckteils14 ab, wenn die Fluidkupplung12 in ihrem gekoppelten Zustand ist. Gleichfalls dichten die äußeren axialen Oberflächen der Manschette46 gegen den Boden34 der Tasche30 ab. Die an den Schenkel angrenzenden Oberflächen der Lippen90 in den nach innen gerichteten Abschnitten80 der ersten und der zweiten Manschette44 und46 dichten gegen die an die Manschetten angrenzenden Oberflächen des ersten und des zweiten Schenkelabschnitts52 bzw.54 ab. Die an den Arm angrenzenden Oberflächen der Lippen96 in den nach außen gerichteten Abschnitten82 dichten gleichfalls gegen die Armabschnitte58 und60 ab. Die Stegabschnitte64 und66 in dem Dichtungskörper40 wirken als Verstärkung zum Schutz gegen Überdruck und/oder Verformung der dünnen axial inneren Lippen90 und96 . - Während des Betriebs wird die Dichtungsbaueinheit
10 durch mit Druck beaufschlagtes Fluid in den Schlitzen56 und62 des Dichtungskörpers40 und in den Schlitzen92 und/oder98 in den Manschetten44 und46 weiter erregt. Diese Druckbeaufschlagung drängt die die Schlitze definierenden Oberflächen voneinander weg und erhöht dadurch die Dichtungslasten an den Grenzflächen der Schenkelabschnitte52 und54 , der Armabschnitte58 und60 und der Lippen88 ,90 ,94 und96 . Es wird angemerkt, dass dann, wenn die Dichtungsbaueinheit10 in der Tasche32 des Schiebers24 verwendet wird, Fluid aus dem ausgerichteten Durchlass20 des Einsteckteils14 diese innere Druckbeaufschlagung liefern kann. - Es sollte nun gewürdigt werden, dass die Dichtungsbaueinheit
10 eine einfache Fertigung aufweist, die sie wirtschaftlich herzustellen und/oder leicht einzubauen macht. Trotz dieser Einfachheit braucht die Dichtungsbaueinheit10 im Vergleich zu herkömmlichen Dichtungskonstruktionen keine Opfer hinsichtlich Dichtungsfähigkeiten und/oder Lebenserwartung zu bringen. Tatsächlich liefert die Baueinheit10 häufig eine bessere Abdichtung und eine wesentlich längere Lebensdauer als herkömmliche Dichtungen. - Obgleich die Dichtungsbaueinheit
10 in Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform oder in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, fallen dem Fachmann auf dem Gebiet beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnung offensichtlich äquivalente Änderungen und Abwandlungen ein. Soweit nichts anderes angegeben ist, sollen hinsichtlich der verschiedenen durch die oben beschriebenen Elemente (z. B. Komponenten, Baueinheiten, Systeme, Vorrichtungen, Zusammensetzungen usw.) ausgeführten Funktionen die zur Beschreibung dieser Elemente verwendeten Begriffe irgendeinem Element entsprechen, das die spezifizierte Funktion des beschriebene Elements ausführt (d. h. das funktional äquivalent ist), auch wenn es nicht strukturell der offenbarten Struktur, die die Funktion ausführt, äquivalent ist. Auch wenn oben ein besonderes Merkmal in Bezug auf nur eine oder mehrere der mehreren veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben worden sein kann, kann dieses Merkmal außerdem so mit einem oder mit mehreren weiteren Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es für irgendeine gegebene oder besondere Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein kann. - ZUSAMMENFASSUNG
- Dichtungsbaueinheit (
10 ) die einen Dichtungskörper (40 ), einen Schuh (42 ), eine erste Manschette (44 ) und eine zweite Manschette (46 ) umfasst. Der Schuh (42 ) ist in einem Zwischenraum positioniert, der durch die radial inneren Flächen des Dichtungskörpers (40 ) definiert ist, die erste Manschette (46 ) ist auf einer ersten axialen Seite des Dichtungskörpers (40 ) positioniert, und die zweite Manschette (46 ) ist auf einer zweiten axialen Seite des Dichtungskörpers (46 ) positioniert. Diese Komponenten (40 ,42 ,44 ,46 ) bilden gemeinsam Zwischen-Komponenten-Dichtungsflächen, Taschendichtungsflächen, Durchgangsdichtungsflächen und/oder Bauteil-Dichtungsflächen, die eine Infiltration von Außenfluid in eine Fluidkupplung und das Entweichen eines Betätigungsfluids aus der Fluidkupplung verhindern.
Claims (31)
- Dichtungsbaueinheit (
10 ), die einen Hauptdichtungskörper (40 ) umfasst, der einen ringförmigen Basisabschnitt (50 ), einen ersten Schenkelabschnitt (52 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach innen verläuft, einen zweiten Schenkelabschnitt (54 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach innen verläuft, und einen Schlitz (56 ) zwischen dem ersten Schenkelabschnitt (52 ) und dem zweiten Schenkelabschnitt (54 ) enthält; wobei der erste Schenkelabschnitt (52 ) und der zweite Schenkelabschnitt (54 ) zueinander durchbiegbar sind; wobei sich der erste Schenkelabschnitt (52 ) von dem Basisabschnitt (50 ) über eine kleinere Strecke als der zweite Schenkelabschnitt (54 ) radial nach innen verläuft; und wobei der Basisabschnitt (50 ), der erste Schenkelabschnitt (52 ) und der zweite Schenkelabschnitt (54 ) einteilig ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptdichtungskörper (40 ) außerdem einen ersten Armabschnitt (58 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach außen verläuft, einen zweiten Armabschnitt (60 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach außen verläuft, und dazwischen einen Schlitz (62 ) umfasst; und wobei die Armabschnitte (58 ,60 ) einteilig mit dem Basisabschnitt (50 ) ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine erste Dichtungsmanschette (44 ) umfasst, die auf einer ersten axialen Seite des Hauptdichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die erste Dichtungsmanschette (44 ) einen nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und einen nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) enthält. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei der die erste Dichtungsmanschette (44 ) einen Brückenabschnitt (84 ) enthält, der den nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und den nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) verbindet, und bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ), der nach außen gerichtete Abschnitt (82 ) und der Brückenabschnitt (84 ) einteilig ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 3–5, bei der der Hauptdichtungskörper (40 ) einen Stegabschnitt (64 ) umfasst, der von seinem Basisabschnitt (50 ) radial nach außen verläuft, wobei der Stegabschnitt (64 ) mit dem Basisabschnitt (50 ) einteilig ausgebildet ist und wobei die erste Manschette (44 ) eine Spalte (86 ) enthält, in der dieser Stegabschnitt (64 ) aufgenommen ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Hauptdichtungskörper (40 ) einen Stegabschnitt (64 ) umfasst, der von seinem Basisabschnitt (50 ) axial nach außen verläuft, und wobei die erste Manschette (44 ) eine Stegaufnahmespalte (86 ) enthält, die radial zwischen dem nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und dem nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 4–7, bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ) zwei Lippen (88 ,90 ) enthält, die durch einen Schlitz (92 ) getrennt sind, und/oder bei der der nach außen gerichtete Abschnitt (82 ) zwei Lippen (94 ,96 ) enthält, die durch einen Schlitz (98 ) getrennt sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 3–8, die ferner eine zweite Dichtungsmanschette (46 ) umfasst, die auf einer zweiten axialen Seite des Hauptdichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die erste Dichtungsmanschette (44 ) und die zweite Dichtungsmanschette (46 ) die gleiche Konstruktion aufweisen. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei der die zweite Dichtungsmanschette (46 ) einen nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und einen nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) enthält. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die zweite Dichtungsmanschette (46 ) einen Brückenabschnitt (84 ) enthält, der den nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und den nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) verbindet, und bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ), der nach außen gerichtete Abschnitt (82 ) und der Brückenabschnitt (84 ) einteilig ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei der der Hauptdichtungskörper (40 ) einen Stegabschnitt (66 ) umfasst, der von seinem Basisabschnitt (50 ) axial nach außen verläuft, und bei der die zweite Dichtungsmanschette (46 ) eine Stegaufnahmespalte (86 ) enthält, die zwischen ihrem nach innen gerichteten Abschnitt (80 ) und dem nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) radial positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 11–13, bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ) der zweiten Dichtungsmanschette (46 ) zwei Lippen (88 ,90 ) enthält, die durch einen Schlitz (92 ) getrennt sind, und/oder bei der der nach außen gerichtete Abschnitt (82 ) der zweiten Dichtungsmanschette (46 ) zwei Lippen (94 ,96 ) enthält, die durch einen Schlitz (98 ) getrennt sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Schuh (42 ) umfasst, der innerhalb der radial inneren Oberflächen des Dichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Fluidkupplung (
12 ), die ein erstes Teil (14 ), ein zweites Teil (16 ) und die Dichtungsbaueinheit (10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst; wobei sich das erste Teil (14 ) und das zweite Teil (16 ) relativ zueinander bewegen, um zwischen einem entkoppelten Zustand und einem gekoppelten Zustand umzustellen; und wobei die Dichtungsbaueinheit (10 ) in einer Tasche (30 ) in dem zweiten Teil (16 ) positioniert ist und das erste Teil (14 ) in dem gekoppelten Zustand berührt. - Dichtungsbaueinheit (
10 ), die einen Hauptdichtungskörper (40 ) und eine erste Manschette (44 ), die auf einer axialen Seite des Körpers (40 ) positioniert ist, umfasst; wobei der Dichtungskörper (40 ) einen ersten Schenkelabschnitt (52 ), einen zweiten Schenkelabschnitt (54 ) und dazwischen einen Schlitz (56 ) umfasst, wobei die Schenkelabschnitte (52 ,54 ) zueinander zusammengedrückt werden können; und wobei die erste Manschette (44 ) einen nach innen gerichteten Abschnitt (80 ), einen nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) und dazwischen einen Brückenabschnitt (84 ) umfasst, wobei diese drei Abschnitte (80 ,82 ,84 ) einteilig ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der der Hauptdichtungskörper (40 ) einen Stegabschnitt (64 ) umfasst und bei der die erste Manschette (44 ) eine Spalte (86 ) enthält, in der der Stegabschnitt (64 ) aufgenommen ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ) der ersten Dichtungsmanschette (44 ) zwei Lippen (88 ,90 ) enthält, die durch einen Schlitz (92 ) getrennt sind, und/oder bei der der nach außen gerichtete Abschnitt (82 ) der ersten Dichtungsmanschette (44 ) zwei Lippen (94 ,96 ) enthält, die durch einen Schlitz (98 ) getrennt sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 17–19, die ferner eine zweite Manschette (46 ) umfasst, die auf der zweiten axialen Seite des Dichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 20, bei der die erste Dichtungsmanschette (44 ) und die zweite Dichtungsmanschette (46 ) die gleiche Konstruktion aufweisen. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach Anspruch 20, bei der die zweite Dichtungsmanschette (46 ) einen nach innen gerichteten Abschnitt (80 ), einen nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) und dazwischen einen Brückenabschnitt (84 ) umfasst und bei der diese drei Abschnitte (80 ,82 ,84 ) einteilig ausgebildet sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der der nach innen gerichtete Abschnitt (80 ) der zweiten Dichtungsmanschette (46 ) zwei Lippen (88 ,90 ) enthält, die durch einen Schlitz (92 ) getrennt sind, und/oder bei der der nach außen gerichteten Abschnitt (82 ) der zweiten Dichtungsmanschette (46 ) zwei Lippen (94 ,96 ) enthält, die durch einen Schlitz (98 ) getrennt sind. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach einem der Ansprüche 17–23, die ferner einen Schuh (42 ) umfasst, der innerhalb der radial inneren Oberflächen des Hauptdichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Fluidkupplung (
12 ), die ein erstes Teil (14 ), ein zweites Teil (16 ) und die Dichtungsbaueinheit (10 ) nach einem der Ansprüche 17–24 umfasst; wobei sich das erste Teil (14 ) und das zweite Teil (16 ) relativ zueinander bewegen, um zwischen einem entkoppelten Zustand und einem gekoppelten Zustand umzustellen; und wobei die Dichtungsbaueinheit (10 ) in einer Tasche (30 ) in dem zweiten Teil (16 ) positioniert ist und das erste Teil (14 ) in dem gekoppelten Zustand berührt. - Dichtungsbaueinheit (
10 ), die einen Dichtungskörper (40 ) und einen Schuh (42 ) umfasst; wobei der Dichtungskörper (40 ) einen ringförmigen Basisabschnitt (50 ), einen ersten Schenkelabschnitt (52 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach innen verläuft, einen zweiten Schenkelabschnitt (54 ), der von dem Basisabschnitt (50 ) radial nach innen verläuft, und zwischen dem ersten Schenkelabschnitt (52 ) und dem zweiten Schenkelabschnitt (54 ) einen Schlitz (56 ) enthält; und wobei der Schuh (42 ) innerhalb der radial inneren Oberflächen des Dichtungskörpers (40 ) positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, die ferner eine erste Dichtungsmanschette (44 ) umfasst, die auf einer ersten axialen Seite des Hauptdichtungskörpers (40 ) positioniert ist und die von der ersten axialen Oberfläche des Schuhs (42 ) radial nach außen positioniert ist. - Dichtungsbaueinheit (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, die ferner eine zweite Dichtungsmanschette (46 ) umfasst, die auf einer zweiten axialen Seite des Hauptdichtungskörpers (40 ) positioniert ist und die von der zweiten axialen Oberfläche des Schuhs (42 ) radial nach außen positioniert ist. - Fluidkupplung (
12 ), die ein erstes Teil (14 ), ein zweites Teil (16 ) und die Dichtungsbaueinheit (10 ) nach einem der Ansprüche 26–28 umfasst; wobei sich das erste Teil (14 ) und das zweite Teil (16 ) relativ zueinander bewegen, um zwischen einem entkoppelten Zustand und einem gekoppelten Zustand umzustellen; und wobei die Dichtungsbaueinheit (10 ) in einer Tasche (30 ) in dem zweiten Teil (16 ) positioniert ist und das erste Teil (14 ) in dem gekoppelten Zustand berührt. - Dichtungsbaueinheit (
10 ), die im Wesentlichen besteht aus: einem einteiligen Dichtungskörper (40 ) mit sich durchbiegenden Schenkelabschnitten; einem einteiligen Schuh (42 ), der innerhalb der radial inneren Oberflächen des Dichtungskörpers (40 ) positioniert ist; einer ersten einteiligen Manschette (44 ) an einer ersten axialen Oberfläche des Dichtungskörpers (40 ); und einer zweiten einteiligen Manschette (46 ) an einer zweiten axialen Oberfläche des Dichtungskörpers (40 ). - Fluidkupplung (
12 ), die ein erstes Teil (14 ), ein zweites Teil (16 ) und die in dem vorstehenden Anspruch dargelegte Dichtungsbaueinheit (10 ) umfasst; wobei sich das erste Teil (14 ) und das zweite Teil (16 ) relativ zueinander bewegen, um zwischen einem entkoppelten Zustand und einem gekoppelten Zustand umzustellen; und wobei die Dichtungsbaueinheit (10 ) in einer Tasche (30 ) in dem zweiten Teil (16 ) positioniert ist und das erste Teil (14 ) in dem gekoppelten Zustand berührt.
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