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Die Erfindung betrifft einen elastischen Dichtungsring, welcher mit
seinem äußeren und inneren Umfang an zwei zueinander beweglichen Teilen dichtend
zur Anlage kommt, wobei der eine Teil eine zum anderen Teil hin offene Ringnut aufweist
und der Dichtungsring auf seiner dem anderen Teil zugekehrten Umfangsseite zu einer
schmalen Auflagekante zugespitzt ist und radial sich erstreckende Auflageflächen
und einen zur Radialebene symmetrischen Querschnitt aufweist.
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Es ist bekannt, Dichtungsringe von rundem Querschnitt zwischen zwei
zueinander beweglichen Teilen dichtend einzuspannen. Abgesehen von sehr engen Toleranzen
für die Herstellung von Ring und Nut, besitzt diese Art der Abdichtung den Nachteil,
daß sie mit verhältnismäßig großen Reibungsverlusten behaftet ist. Man kann zwar
die Reibungsverhältnisse dadurch verbessern, daß man den Ring nur an dem einen Teil
mit Vorspannung anliegen läßt und gegenüber dem anderen Teil sowie in axialer Richtung
ein Spiel vorsieht. Eine solche Anordnung eignet sich jedoch nicht zur Abdichtung
bei sich langsam aufbauendem Druck, da der Ring zunächst zur Anlage an einem Gegenlager
gebracht werden muß, bevor er seine Dichtwirkung ausüben kann. Ferner ist ein Dichtungsring
mit schmaler Auflagekante bekanntgeworden, bei dem diese dem relativ zu ihm beweglichen
Teil zugekehrt ist. Auf der anderen dem Nutgrund zugekehrten Seite ist der Dichtungsring
in zwei miteinander verbundene Abschnitte unterteilt, welche außen mit Vorspannung
den seitlichen Nutbegrenzungswänden anliegen, während sie zum Nutgrund hin Räume
frei lassen, in die das abzudichtende Medium gelangen kann und dadurch nach Art
von Rückschlagklappen abdichtend beaufschlagt werden. Verwendet man diese Dichtungsringe
z. B. zum Abdichten in Druckluftgeräten hoher Betriebsdrücke, so zeigt sich nach
dem Ablassen der Druckluft, wie es z. B. vor einer allfälligen Demontage der Teile
zu Revisionszwecken erforderlich ist, daß die in den nutgrundseitigen Räumen eingefangene
Druckluft den Dichtungsring in radialer Richtung derart stark an den anderen Teil
anpreßt, daß der Ausbau sehr erschwert ist und im allgemeinen nur mit besonderen
Vorrichtungen möglich ist. Man kann dies zwar dadurch vermeiden, daß diese Räume
über einen Kanal zur Entlüftung mit der vom Druck beaufschlagten Seite des Gerätes
verbunden sind. Diese Mattnahme läßt sich jedochnicht immer anwenden, so z. B. dann
nicht, wenn es sich um eine Anordnung handelt, bei welcher abwechselnd die Druckbeaufschlagung
von der einen und anderen Seite erfolgt. Das Anbringen je eines Entlüftungskanals
nach jeder Seite hin verbietet sich hierbei, da die gegeneinander abzudichtenden
Seiten über diese Kanäle ständig miteinander kommunizieren würden, so daß der Dichtungsring
durch diesen Nebenschlußweg überbrückt wäre. Aber auch in denjenigen Fällen, wo
die Druckbeaufschlagung nur von einer bestimmten Seite her erfolgt, ist es oft schwierig
oder gar unmöglich, den Entlüftungskanal in geeigneter Weise anzubringen. Auch kann
es bei Teilen, welche symmetrisch zu einer achsnormalen Ebene ausgebildet sind,
z. B. Kolben, leicht zu einer Fehlmontage kommen, wenn nicht besonders darauf geachtet
wird, daß der Entlüftungskanal nach einer bestimmten Seite hinweisen muß. Zudem
besitzt der Dichtungsring selbst eine verhältnismäßig komplizierte Form. - Schließlich
ist noch ein Dichtungsring bekanntgeworden, welcher an -seinem inneren und äußeren
Umfang einen spitzen Winkel- besitzt und dazwischen konkav ausgeführt ist. Unter
Wirkung des Druckes wird der Dichtungsring an die jeweilige seitliche Nutwand flach
angedrückt. Infolge der dabei in seinem mittleren Teil auftretenden Durchwölbung
ergibt sich jedoch eine verhältnismäßig große Auflagefläche mit einem niedrigen
spezifischen Anpreßdruck, so daß sich bei höherem Betriebsdruck - eine ungenügende
Dichtwirkung ergibt.
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Ferner ist ein Dichtungsring bekanntgeworden, welcher auf der nutoffenen
Seite stärker als auf der dem Nutgrund zugekehrten Seite ausgebildet ist. Der Ring
liegt zwar mit einer gewissen Vorspannung in der Nut, besitzt jedoch eine unsymmetrische
Querschnittsform, wodurch sich der Nachteil ergibt, daß er sich nur für eine einseitige
Druckbeaufschlagung eignet. Bei einer weiteren bekannten Ausführung ist eine in
radialer Richtung mit Übermaß versehene membraneartige Dichtungsscheibe zwischen
zwei Teilen (z. B. zweiteiliger Kolben) eingespannt. Hierbei ist es jedoch nachteilig,
daß diese den Ring fassenden Teile kompliziert und teuer werden und daß überdies
keine druckabhängige Dichtkraft in radialer Richtung entsteht. Ferner ist ein Dichtungsring
bekannt, dessen Querschnittsform als schlankes Dreieck ausgebildet ist und welcher
aus verhältnismäßig weichem Material besteht, in das auf einer Seite eine harte
Einlage eingebettet ist, damit das weiche Material nicht in den abzudichtenden Spalt
hineingequetscht und damit zerstört wird. Dadurch eignet sich dieser Ring nur für
einseitige Druckbeaufschlagung. Wenn der Druck jedoch abwechselnd von beiden Seiten
ansteht, werden zwei spiegelbildlich angeordnete Ringe benötigt, wodurch der Aufwand
sich in nachteiliger Weise etwa verdoppelt. Schließlich ist noch eine Nutringdichtung
bekanntgeworden, bei welcher entweder ein gekrümmter oder geknickter oder mit Wülsten
versehener Ring in einer geraden Nut oder ein flacher Ring in einer gekrümmten oder
geknickten Nut verwendet wird. Auf Grund dieser Formgebung liegt der Ring zwar den
seitlichen Nutwänden mit einer gewissen Vorspannung an. Wenn jedoch der Dichtungsring
infolge Alterung oder bei tiefen Temperaturen seine Elastizität einbüßt, so geht
die Vorspannung verloren, und es besteht die Gefahr, daß bei langsamem Druckanstieg
das Druckmedium hinter den Ring gelangt und damit die Dichtfähigkeit verlorengeht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen .einfachen und sicher
wirkenden Dichtungsring zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Ausführungen
vermieden sind.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Dichtungsring auf der
dem Nutgrund zugekehrten Seite in einen im Verhältnis zur axialen Gesamtdicke schmalen
Lappen übergeht. Auf diese Weise ergeben sich kleine Reibungsverluste bei geringen
Genauigkeitsanforderungen für die Herstellung des Ringes und der Nut, wobei letztere
sehr schmal gehalten werden kann.
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An Hand der in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele sei
der Erfindungsgedanke im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Dichtungsring
gemäß der Erfindung,
welcher zur Abdichtung einer in einem Lager
gleitenden Stange geeignet ist, F i g. 2 einen Dichtungsring zwischen Kolben und
Zylinder und F i g. 3 einen Dichtungsring für die Anwendung gemäß F i g. 1 in vergrößertem
Maßstab.
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In F i g. 1 ist mit 1 die zylindrische Stange bezeichnet, welche im
Lager 2 eine hin- und hergehende Gleitbewegung ausführen kann. In der ringförmigen
Nut 2 a des Lagers 2 befindet sich der elastische Dichtungsring 3,
welcher auf seiner dem Nutgrund zugekehrten Seite den schmalen nachgiebigen Lappen
3 a aufweist. In der unteren Figurenhälfte ist die Lage des Dichtungsringes
3 gezeigt, die er im drucklosen Zustand einnehmen würde. Hierbei liegt er
den beiden Teilen 1 bzw. 2 mit seinem inneren bzw. äußeren Umfang
mit geringer Vorspannung auf. In der oberen Figurenhälfte ist die Lage des Dichtungsringes
3 zu ersehen, die er unter dem Einfluß des Druckes »p« einnimmt, durch welchen er,
wie der Pfeil andeutet, von links her beaufschlagt wird. Hierbei liegt er an der
rechten seitlichen Nutbegrenzungswand an, wobei sich sein schmaler Lappen 3 a dieser
Wand außerdem anschmiegt und die Abdichtung bewirkt. Gleichzeitig wird dabei der
Dichtungsring in zentripetaler Richtung gegen die Stange 1 gedrückt, welche
er mit seiner inneren schmalen Auflagekante berührt. Bei einer Druckbeaufschlagung
von der anderen Seite her verhält sich der Dichtungsring in analoger spiegelbildlicher
Weise, wobei sich der Lappen 3 a auf die gegenüberliegende Seite umlegt.
Durch die Vorspannung, mit der der Dichtungsring bereits im drucklosen Zustand den
Teilen 1, 2 anliegt, ist seine Dichtfähigkeit auch bei sich langsam aufbauendem
Druck sichergestellt.
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In F i g. 2 ist der Dichtungsring 7 in der Nut 4 a des Kolbens
4 angeordnet, wobei letzterer die Kolbenstange 5 besitzt und im Zylinder
6 gleitend gelagert ist. In diesem Falle befindet sich der nachgiebige Lappen
7 a des Dichtungsringes 7 auf der inneren Umfangspartie des letzteren. Die Wirkungsweise
des Dichtungsringes ist hierbei die gleiche, wie unter F i g. 1 beschrieben. In
der oberen Hälfte der F i g. 3 ist wiederum die Lage bei von links kommender Druckbeaufschlagung
»p« gezeigt, während in der unteren Hälfte die Lage des Ringes im drucklosen Zustand
wiedergegeben ist. Eine besonders zweckmäßige Bemessung des Dichtungsringes kann
dadurch erhalten werden, wenn man für die radiale Breite (Maß »a« in F i g. 3) des
nachgiebigen Lappens 3 a das 0,4- bis 0,6-fache der radialen Gesamtbreite (Maß »b«)
des Dichtungsringes 3 wählt. Desgleichen ist es vorteilhaft, für die axiale Dicke
(Maß »d«) des Lappens 3 a das 0,3- bis 0,5-fache der axialen Gesamtdicke (Maß »c«)
vorzusehen. Eine günstige Nutform, welche gleichzeitig dem Dichtungsring eine gute
Führung verleiht, wird dadurch erhalten, daß die axiale Gesamtdicke (Maß »c«) des
Dichtungsringes das 0,3- bis 0,5-fache seiner radialen Gesamtbreite (Maß »b«) beträgt.
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Die Anwendung des Dichtungsringes ist nicht auf Teile beschränkt,
welche relativ zueinander eine Gleitbewegung ausführen, sondern er kann in ebenso
vorteilhafter Weise auch für die Abdichtung zwischen rotierenden Teilen benutzt
werden.