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Dichtring Die Erfindung betrifft einen Dichtring zur Ab-
dichtung
zwischen einer Welle und einem Gehäuse, der unter Spannung mit seinem Innen- bzw.
Außenumfang dichtend und drehfest an dem hohlzylindrischen bzw. zylindrischen Mantel
des einen der beiden gegeneinander abzudichtenden Maschinenteile anliegt und unter
dem Druck des abzudichtenden Mediums mit seiner einen Stirnfläche an der Nutwand
des anderen der beiden Maschinenteile gleitend und dichtend anliegt, wobei in der
zu axialen Anlaae bestimmten Stirnseite des Ringes eine Entlastungsringnut vorgesehen
ist und die verbleibende Dichtfläche sich in der Nähe des Dichtspaltbereiches befindet.
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Es ist allaemein bekannt, Kolbenringe, insbesondere im Querschnitt
rechteckige Kompressionsringe, als Dichtring zur Abdichtung zwischen einer Welle
und einem Gehäuse einzusetzen. Dabei liegt der Ring unter Eigenspannung vornehmlich
mit seiner äußeren Mantelffäche radial an der zylindrischen Gehäusefläche und mit
einer seiner Flanken axial an einer Gegendichtfläche. Letztere kann beispielsweise
an einer Flanke der den Ring aufnehmenden Nut in der Welle, an der Stirnfläche eines
Wellenabsatzes oder an einem mit der Welle umlaufenden und mit ihr dicht verbundenen
Ring anliegen. Innenspannende Ringe können dagegen in einer Nut im Gehäuse angeordnet
sein, wobei sie mit ihrer inneren Mantelfläche auf der Welle anliegen.
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Die Relativbewegung soll bei Dichtringen an den axial aufeinanderliegenden
Dichtflächen stattfinden, d. h. Ringflanke und Nutflanke sollen aufeinander
gleiten. Hierzu ist es jedoch erforderlich, daß die Reibkraft zwischen Ringmantelfläche
und Welle bzw. Gehäuse wesentlich größer ist als die Reibkraft an der Ringflanke.
Legt man einen etwa gleich großen Reibbeiwert an Mantelfläche und Flanke des Wellendichtringes
zugrunde, so muß die Radialkraft größer sein als'die Axialkraft.
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Die Radialkraft ergibt sich als Summe aus der dem Ring innewohnenden
Eigenspannung plus der Kraft aus dem Druck des abzudichtenden Mediums. Die Axialkraft
entsteht aus dem Druck des abzudichtenden Mediums auf eine Ringflanke. Zur Verringerung
der Reibleistung und der dadurch entstehenden Wärme muß die Reibkraft der gleitenden
Flächen möglichst klein gehalten werden.
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Diese Forderung kann ein Ring mit rechteckiger Querschnittsform nur
schwer erfüllen, da die radiale Wandstärke des Ringes, die die Größe der Axialkraft
beeinflußt, nicht beliebig klein gehalten werden kann.
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T)it-.-,pn Fnrderiinpe,.n kammt ein hek2nnter Dichtungskörper nach,
der so ausgebildet ist, daß er in der einen Richtung (radial) mit verhältnismäßig
größerer Fläche und mit entsprechend stärkerem Druck an den einen Maschinenteil
zur Anlage gebracht wird als an den anderen Maschinenteil, so daß der Dichtungskörper
von dem an seiner größeren Fläche anliegenden Maschinenteil durch Reibung mitgenommen
wird und mit seiner kleineren Fläche an dem anderen Maschinenteil gleitet. Zur Verringerung
der axialen An reßkraft des Dichtungsringes gegen den P C
einen Maschinenteil,
weist der Dichtungsring an der mit dem zuaeordneten Maschinenteil unter Gleitbewegung
in Berührung stehenden Flankenfläche Rücksprünge auf, die im wesentlichen durch
eine im mittleren Bereich der Flankenfläche verlaufende konzentrische Ringnut sowie
durch die Nut mit dem Ringrücken verbindende Kanäle gebildet sind.
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Durch eine solche Anordnung wird zwar die Anlagefläche der Ringflanke
um einen gewissen Teil verkleinert C und durch den Druck des in die Nut eingedrungenen
Mediums eine die Anpreßkraft des Dichtkörpers verringernde Gegenkraft erzeugt. Jedoch
ist durch die verbleibenden axialen Ringstege im radial äußeren und inneren Bereich
der anliegenden Ringflanke eine große, genau plan gearbeitete Gegendichtfläche erforderlich,
um eine ausreichende Abdichtun-- an dieser Stelle erzielen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring zu schaffen,
der eine kleinstmögliche radiale Anlagebreite der Gleitfläche aufweist, um somit
den Einfluß der Umfangswelligkeit einer normal bearbeiteten Gegendichtfläche (Nutflanke)
weitgehend auszuschalten und eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entlastungsnut
sich von der Dichtfläche über die gesamte radiale Stirnfläche des Ringes erstreckt,
derart, daß der Dichtring ausschließlich im Bereich der verbleibenden, relativ schmalen
Dichtfläche
axial an der Nutwand zur Anlage kommt. Eine solche
Ausbildung des Dichtringes bringt nicht nur den gewünschten technischen Vorteil
mit sich, sondern gestattet auch eine einfachere Herstellung der Dichtflächen. Dies
ist mit von ausschlaggebender Bedeutung, da es sich bei dem Erfindungsgegenstand
um ein Massenprodukt handelt.
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Um ein Verwinden des Dichtringes im eingebauten Zustand zu vermeiden,
wird ein in bezug auf eine radiale Ringachse symmetrischer Ringquerschnitt vorgeschlagen.
Dadurch ist es nicht erforderlich, den Ring in einer bestimmten Lage einzubauen.
Außerdem kann der Dichtring nunmehr auch bei wechselndem Dichtdruck mit der gegenüberliegenden
Flanke an der anderen Nutflanke abdichten.
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Durch die vorliegende Erfindung ist die vom Druck des abzudichtenden
Mediums hervorgerufene Axialkraft nur noch von der Größe der Dichtfläche des Dichtsteges
abhängig und kann, unter der Voraussetzung, daß der Spalt zwischen Welle und Gehäuse
vernachlässigbar klein ist, nahezu beliebig klein gemacht werden, ohne daß dabei
die Flächenpressung steigt. Diese kann allein durch den Druck des Mediums beeinflußt
werden. Außerdem bewirkt ein radial schmaler Dichtsteg, daß sich Fehler in der Planheit
der Nutflanken weniger auswirken als bei Ringen mit radial breiter Flanke. Die Radialkraft
aus der Eigenspannung des Dichtringes kann letzten Endes durch Variationen der radialen
Wandstärke und der axialen Höhe eingestellt werden, ohne daß dadurch die Axialkraft
beeinflußt wird.
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Die Erfindung ist an Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch einen eingebauten, nach außen selbstspannenden
Dichtring, F i g. 2 einen Querschnitt durch einen eingebauten, nach innen
selbstspannenden Dichtring, F i g. 3 einen Querschnitt durch einen eingebauten,
nach innen fremdspannenden Dichtring.
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Der Dichtring ist mit 1, l', Y' und die ihn aufnehmende Nut
mit 2 bezeichnet. Ersterer weist auf seinen Flanken Entlastungsnuten 3, 4
und Dichtstege 5, 6 auf mit den Dichtflächen 7, 8. Nach F i
g. 1 wird der im Schnitt dargestellte, nach außen selbstspannende Dichtring
1 durch den Druck des Mediums - durch Pfeil gekennzeichnet
- mit seiner Dichtstegfläche 7 gegen die Flanke 9 der Nut 2
gedrückt. Durch seine Eigenspannung liegt der Ring mit seiner äußeren Mantelfläche
10 an der zylindrischen Innenfläche 11 des Gehäusekörpers 12 an. Wie
in F i g. 2 dargestellt, liegt die innere Mantelfläche 13 durch die
Eigenspannung des nach innen selbstspannenden Dichtringes l' fest auf der
Welle 14. Durch den Druck des abzudichtenden Mediums - durch Pfeil gekennzeichnet
- wird der Dichtring mit seiner Dichtstegfläche 7 gegen die Flanke
15 der in dem Gehäuse 12 eingearbeiteten Nut 2 gedrückt.
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Bei F i g. 3 besteht der Dichtring Y' aus mehreren segmentförmigen
Dichtteilen. Diese weisen auf ihrem Außenumfang eine Nut 16 auf, in welcher
eine ringförmige Schraubenfeder 17 vorgesehen ist. Mit Hilfe dieser Schraubenfeder
werden die Dichtteile V' zusammengehalten und mit ihren inneren Mantelflächen
13' gegen die Welle 14 gedrückt. Im übrigen weisen die Dichtteile den erfindungsgemäßen
Querschnitt, wie auch bei F i g. 1 und 2 dargestellt, auf.