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Dichtvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung zum
Abdichten einer Welle, Stange oder eines Kolbens mittels eines im Querschnitt im
wesentlichen L-förmigen in eine Nut eingelegten Dichtringes, wobei die dem Druckraum
abgewandte Flankenseite der Nut im Querschnitt in einem spitzen Winkel zur Gegendichtfläche
verläuft und im spannungslosen Zustand die gleitende Dichtfläche des Dichtrings
zylindrisch und seine zur Anlage an der dem Druckraum abgewandten Flankenseite bestimmte
Dichtflächenseite in einer Radialebene verläuft und der Ring innerhalb der Nut bei
Abwesenheit von Innendruck derart verspannt wird, daß seine gleitende Dichtfläche
im Bereich des Schenkelendes unter Eigenspannung an der Gegengleitfläche anliegt,
während die übrige Gleitfläche an der Gegengleitfläche nicht anliegt.
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Bei dieser bekannten Ausbildung wird das Verspannen des Dichtringes
durch eine Schraubbuchse und einezwischen dieser und demDichtring angeordneten Abstandsbuchse
erzielt.
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Sie hat den Nachteil, daß zum Erreichen der genannten Wirkung mehrere
Teile notwendig sind, wodurch die Dichtvorrichtung verteuert wird.
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Allgemein bekannt sind auch im Querschnitt U-förinige Dichtungsringe,
deren Dichtlippen sich unter Druck gegen die abzudichtenden Flächen anlegen. Diese
Ringe erfordern gegenüber im Querschnitt L-förmigen Dichtungsringen - kurz
L-Ringe Crenannt -, zu deren Gattung auch der erfindungsgemäße Dichtring
gehört, einen wesentlich größeren Materialaufwand. Sie weisen einen Dichtungsschenkel
mehr auf als der L-Ring. Häufig sind auch zusätzliche Mittel notwendig, um die Lage
dieser Ringe in der Nut zu sichern. Außerdem muß den Lippen der U-Ringe von vornherein
- d. h. durch das Herstellverfahren - eine Spreizung gegeben werden,
wodurch die Gieß- oder Preßformen zumindest dann komplizierter werden, wenn der
Formteilungsgrat nicht in die Dichtkante aeleizt werden soll.
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Weiterhin bekannt ist eine Dichtungsanordnung, die aus einem L-Ring
besteht und einem zusätzlichen O-Ring, der den einen Dichtschenkel des L-Ringes
gegen das abzudichtende Teil verspannen muß, um eine ausreichende Dichtwirkung zu
erzielen. Diese Dichtungsanordnung wird durch den zusätzlichen O-Ring verteuert.
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Es ist ferner eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der L-förmige elastische
Dichtungsringe in einer Nut angeordnet sind. Das Andrücken der Dichtlippe erfolgt
lediglich durch Eigenspannung des Dichtrings ohne Zuhilfenahme weiterer Mittel.
Allerdings liegt diese Dichtung nicht auf dem Nutgrund an und kann sich axial in
der Nut bewegen. Dadurch ist eine Ab-
dichtung zwischen den beiden gegeneinander
zu trennenden Räumen bei etwa gleichem Druck auf beiden Seiten des Dichtringes nicht
mit Sicherheit gewährleistet. Das Druckmittel vermag den Dichtring zu umströmen.
Weiterhin muß diesem L-Ring von vornherein eine derartige Form gegeben werden" daß
er nach dem Einbau unter Eigenspannung an der Gegendichtfläche anliegt. Er ist so
ausgebildet, daß die Dichtflächen einen stumpfenWinkel einschließen, wodurch wiederum
die Herstellwerkzeuge komplizierter werden, falls der Formteilungsgrat von der Dichtkante
fortgehalten werden soll.
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Die Aufgabe der Erfmdung besteht darin, eine Dichtungsanordnung der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das Verspannen der Dichtringe ohne zusätzliche
Mittel erfolgt und die trotzdem sehr betriebssicher ist.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Erzielung der
Vorspannung des Dichtringes die zwischen den durch die dem Druckraum zugewandten
Nutflanken und der Gegengleitfläche einerseits und den Nutgrund und der dem Druckraum
abgewandten schrägen Nutflanke andererseits gebildeten Eckpunkte verlaufende Diagonale
der Nut kürzer als die über die freien Enden der Dichtflächen des Dichtringes im
spannungslosen Zustand gemessene Diagonale ist. Durch diese Anordnung werden Dieb
Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden.
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Das Verspannen des Dichtrings wird einfach durch eine bestimmte Bemessung
des Nutquerschnitts im Verhältnis zum Dichtungsquerschnitt erzielt. Dadurch wird
auch bei Druckgleichheit auf beiden Seiten des Dichtrings eine -gute Abdichtung
zwischen den abzudichtenden Räumen erzielt. Außerdem wird durch die Verspannung
des Dichtringes über seine Diagonale ein verhältnismäßig gleichmäßiges Andrücken
des
Dichtringes, selbst bei Ungleichmäßigkeiten zwischen dem Abstand des Nutgrundes
von der Gegengleitfläche, erzielt.
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Durch bestimmte Bemessungen des Ringquerschnitts wird eine besonders
biegesteife Ausbildung desselben erzielt, wodurch ein Hineindrücken des Rings in
den Dichtspalt unter hohem Druck des abzudichtenden Mediums verzögert wird.
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Da weiterhin die Dichtflächen des unverspannten Ringes rechtwinklig
zueinander liegen und dieser keine vorspringenden Kanten und Flächen hat, kann die
Herstellungsform äußerst einfach ausgebildet sein.
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Beim erfindungsgemäßen Ring fällt die Dichtkante nicht mit der Formtrennfuge
zusammen, so daß der dort entstehende Grat nicht besonders sorgfältig entfernt zu
werden braucht.
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Bei einer bekannten U-förmigen Dichtung ist die Dichtkante ebenfalls
von der Formtrennfuge weggelegt. Dadurch entsteht aber an der Dichtfläche ein stumpfer
Winkel, so daß beim Gleiten des Dichtrings an der abzudichtenden Fläche eine sogenannte
»Pumpwirkung« entsteht, wobei also der Dichtring Druckmittel in den abzudichtenden
Raum pumpen kann. Dieser Nachteil ist beim erfindungsgemäßen Dichtring ausgeschlossen.
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Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Dichtring, zum Einbau in eine
Kolbennut geeignet, im Schnitt, F i g. 2 einen Dichtring, zum Einbau in eine
Zylinderwand geeignet, im Schnitt, F i g. 3 einen für höhere Drücke geeigneten
Dichtring, im Schnitt, F i g. 4 einen Dichtring nach F i g. 1, im
eingebauten, aber drucklosen Zustand, F i g. 5 einen Dichtring nach F i
g. 1, ün ein-Crebauten und druckbelasteten Zustand, F i g. 6 einen
Dichtring entsprechend F i g. 2, in eingebautem aber drucklosem Zustand,
F i g. 7 eine Vorrichtung zum Herstellen von für die erändungsgemäße Dichtvorrichtung
geeigneten Dichtrin,gen.
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Die Schenkel des in F i g. 1 dargestellten L-förmigen Dichtrings
10 haben eine größte Spannweite 11
und sind an ihren Enden mit Rundungen
12, 12' versehen, durch die der Einbau erleichtert wird. Der Dichtring
10 besteht aus Gummi oder einem Kunststoff mit geeigneten Eigenschaften und
hat an seiner oberen Seite mehrere Druckölnuten 13, von denen eine dargestellt
ist.
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F i g, 4 zeigt den Dichtring in eingebautem Zustand, und zwar
in einem Kolben 14. In diesen ist eine Nut eingedreht, die eine ebene Nutflanke
15 und eine schräge Nutflanke 16 hat. Im Schnitt gbsehen bildet die
Dein Druckraum. 17 zugewandte ebene Nutflanke 15 einen rechten Winkel,
die schräge Nutflanke 16 einen stumpfen Winkel mit dem Nutgrund
18.
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In eingebautem Zustand wird der Dichtring 10
zwischen schräger
Nutflanke 16 und Nutgrund 18
einerseits sowie ebener Nutflanke
15 und Zylinderwand 19 andererseits diagonal so eingespannt, daß seine
Spannweite 11' kleiner ist als die Spannweite 11
in nicht eingebautem
Zustand. Dadurch wird erreicht, daß der eingebaute Dichtring 10 eine Vorspannung
erhält und nur mit den Enden seiner Schenkel gegen die abzudichtenden Flächen anliegt,
solange er nicht von Druck beaufschlagt wird.
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Wenn Druckmittel in den Druckraum 17 einströmt, gelangt es
auch über die Bohrung 20 im Kolben 14 oder den Spalt 21 zwischen Kolben 14 und Zylinderwand
19 sowie die Druckölnuten 13 in den Hohlraum 22, der vom Dichtring
10 und dem Kolben 14 gebildet wird. Durch die Druckkräfte, die in F i
g. 5 durch Pfeile dargestellt sind, wird der Dichtring 110 verformt und legt
sich in stärkerem Maße gegen seine Dichtflächen an, und zwar so, daß die innere
Kante des Dichtrings bei steigendem Druck als letztes zum Anliegen kommt. Dadurch
wird diese Kante, an sich das empfindlichste Teil, am meisten geschont und hat auf
den Dichtvorgang so gut wie keinen Einfluß.
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In F i g. 3 ist ein etwas steiferer Dichtring 10' dargestellt.
Er wird dann eingesetzt, wenn höhere Drücke auftreten und absolute Dichtheit wesentlich
ist. Durch seine höhere Biegesteifigkeit, die durch die Wahl eines härteren Gummimaterials
weiter erhöht werden kann, erreicht man, daß der Dichtring erst bei hohen Drücken
vollständig in den Winkel zwischen Nut und Zylinder gepreßt wird. Der Dichtring
10' hat gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten Dichtring
10 den Nachteil größerer Reibung und den Vorteil größerer Dichtigkeit.
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In F i g. 2 ist ein Dichtring 23 dargestellt, der zum
Einbau in eine Zylinderwand geeignet ist. Ähnlich wie der Dichtring nach F i
g. 1 weist er an seinen Schenkelenden Rundungen 24, 24* auf, die im Schnitt
etwa mit einem Kreis um den Schnittpunkt der beiden geraden Schenkelbegrenzungen
zusammenfallen. Die Rundungen 24, 24' erleichtern den Einbau des Dichtrings in seine
Nut und ergeben au i ch Vorteile bei der Herstellung, da das Herausnehmen
aus der Form erleichtert wird. Beim Einlegen in die Zylinderwand steht der Dichtring
23 zunächst noch etwas über und wird erst durch das Einführen des Kolbens
32 verspannt. Durch die Rundung 24 wird erreicht, daß der Dichtring
23 beim Einführen des Kolbens nicht klemmt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
den Mittelpunkt dieser Rundungen 24, 24' wie auch der Rundungen 12, 12' beim Dichtring
10 (F i g. 1) etwa mit der inneren Kante des Dichtringes zusammenfallen
zu lassen. An seinem der Druckseite zugewandten Rand hat der Dichtring
23 Druckölnuten 25.
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F i g. 6 zeigt den Einbau des Dichtringes 23 nach F
i g. 2 in eine Nut, die sich in einer Wand eines Zylinders 26 befindet.
DieseNut hat eine demDruckraum 27 zugewandte ebene Nutflanke 28, die
mit dem Nutgrund 29 in der gedachten Verlängerung beider Flächen einen rechten
Winkel bildet. Die vom Druckraum 27 abgewandte schräge Nutflanke
30 bildet mit dem Nutgrund 29 einen stumpfen Winkel. Im Zylinder
26 gleitet, von diesem durch einen Spalt 31
getrennt, ein Kolben
32.
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In eingebautem Zustand ist der Dichtring 23 zwischen Nutgrund
29 und schräger Nutflanke 30 einerseits, und Kolben 32 sowie
ebener Nutflanke 28 andererseits diagonal so eingespannt, daß er nur mit
den Enden seiner Schenkel gegen die Dichtflächen anliegt. Wenn der Druckraum
27 mit Druckmittel g gefüllt wird, dringt dieses über den Spalt 31 und die
Druckölnuten 25 in den im Winkel- des Dichtrings 23
gebildeten Hohlraum
39 ein und verformt den Dichtring 23 weiter, wie das oben bei F i
g. 5 bereits beschrieben wurde.
Da bei der erfindungsgemäßen
Dichtvorrichtung der Dichtring gerade an seiner inneren Kante am wenigsten beansprucht
wird, ergibt sich ein besonders einfaches Herstellungsverfahren mit einer Vorrichtung,
wie sie in F i g. 7 dargestellt ist. Diese zeigt eine Formvorrichtung, die
aus einem Unterteil 33 und einem Oberteil 34 besteht. In letzteres sind die
gesamten Formhöhlungen eingearbeitet, nämlich eine Ringnut 35 für den Dichtring
und überschußräume 36, 36. Bei dieser Art der Herstellung entsteht an der
oberen Kante 37 kein Grat, was besonders 'V'Orteilhaft ist, da diese Kante
zuerst dichten muß.
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Der an der Stelle 38 entstehende Grat dagegen hat bei der erfindungsgemäßen
Dichtvorrichtung keinen Einfluß auf den Dichtvorgang, da wie beschrieben, die hier
entstehende innere Kante des Dichtrings nur bei sehr hohen Drücken am Dichtvorgang
beteiligt wird. Deshalb genügt es meist, die bei der Herstellung entstehenden Austreibungen
abzureißen oder abzustanzen; eine Nachbearbeitung, z. B. durch Schleifen, ist gewöhnlich
nicht erforderlich. Die Herstellung wird also verbilligt.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung liegt auch darin,
daß sie nicht nur für zylindrische Körper geeignet ist, sondern ebenso für unregelmäßig
geformte Körper, wo ein entsprechendes Anpressen mit Schrauben nicht möglich ist.
Auch für Dichtleisten in Drehkolben ist die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung ohne
weiteres verwendbar.