DE1216045B - Dichtvorrichtung - Google Patents

Dichtvorrichtung

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Publication number
DE1216045B
DE1216045B DEB74178A DEB0074178A DE1216045B DE 1216045 B DE1216045 B DE 1216045B DE B74178 A DEB74178 A DE B74178A DE B0074178 A DEB0074178 A DE B0074178A DE 1216045 B DE1216045 B DE 1216045B
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DE
Germany
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sealing
sealing ring
groove
ring
sliding
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Pending
Application number
DEB74178A
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English (en)
Inventor
Hans Stuermer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

  • 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.
  • Bei dieser bekannten Ausbildung wird das Verspannen des Dichtringes durch eine Schraubbuchse und einezwischen dieser und demDichtring angeordneten Abstandsbuchse erzielt.
  • Sie hat den Nachteil, daß zum Erreichen der genannten Wirkung mehrere Teile notwendig sind, wodurch die Dichtvorrichtung verteuert wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beim erfindungsgemäßen Ring fällt die Dichtkante nicht mit der Formtrennfuge zusammen, so daß der dort entstehende Grat nicht besonders sorgfältig entfernt zu werden braucht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. 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, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Vorspannung des Dichtringes (10, 10', 23) die zwischen den durch die dem Druckraum (17, 27) zugewandten Nutfianken (15, 28) und der Gegengleitfläche (19) einerseits und den Nutgrund (18, 29) und der dem Druckraum abgewandten schrägen Nutflanke (16, 30) andererseits gebildeten Eckpunkte verlaufende Diagonale (ll') der Nut kürzer als die über die freien Enden der Dichtflächen des Dichtrings im spannungslosen Zustand gemessene Diagonale (11) ist.
  2. 2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stirnseite des der Gegengleitfläche zugewandten Dichtschenkels in an sich bekannter Weise radiale Druckausgleichskanäle (13, 25) angeordnet sind. 3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Dichtrings auch den Raum zwischen den beiden L-Schenkeln ausfüllt (F i g. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 907 542; USA.-Patentschriften Nr. 3 057 630, 2 957 735, 2 330 563, 2 815 995, 2 708 127; Firmenschrift: »Stopfbuchspackungen, Lippenpakkungen, Manschetten; Einbaubeispiele und Profilleisten«, Asbest- und Gummiwerke Martin Merkel K. G., Hamburg-Wilhelmsburg, ausgegeben am 29. 4. 1957, S. 5.
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