DE1750946B2 - Statischer Dichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen statischen Dichtungsring, der in eine ringförmige Dichtungsnut einsetzbar ist und aus elastischem, nachgiebigem Material besteht, von näherungsweise, rechteckigem Querschnitt mit zwei sich gegenüberliegenden radialen und zwei sich gegenüberliegenden axialen Außenflächen, von denen das eine Flächenpaar eben ausgebildet und das andere Flächenpaar im Bereich der Ecken der aneinander angrenzenden Außenflächen mit bogenförmigen, konvex ausgebildeten Vorsprüngen und zwischen den ecknahen Vorsprüngen mit mindestens einem weiteren, mittleren Dichtungsvorsprung versehen ist.

Bei bekannten Dichtungen dieser Art (USA.-Patentschrift 2 841429), bei denen der aus elastomerem Material bestehende Dichtungsring mit seinen im unbelasteten Zustand etwa gleichförmig vorstehenden Dichtungsvorsprüngen unter dem Druck des Strömungsmittels eine von zwei abzudichtenden Bauteilen begrenzte Ringnut absperrt, kommt es bei höheren Druckbelastungen zu unerwünschten Materialverschiebungen und -Verzerrungen des Dichtungsringes, was eine nur unzureichende Abdichtung der beiden Bauteile zur Folge hat.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine spezielle Formgebung die Dichtwirkung eines derartigen Dichtungsringes zu erhöhen.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung einen Dichtungsring der eingangs erwähnten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der mittlere Dichtungsvorsprung im unbelasteten Zustand des Dichtungsringes über die Außenabmessungen der ecknahen Vorsprünge hinausragt.

Infolge dieser besonderen Gestaltung wird bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring das elastische Material beim Zusammendrücken vom mittleren Abas schnitt des Dichtungsrings nach außen zu den ecknahen Vorsprüngen verdrängt, wodurch sich der Dichtungsring an die Wände der Dichtungsnut besser anzulegen vermag und eine stabile lecksichere Abstützung des Dichtungsringes in der Nut gewährleistet wird. Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsring bei niedrigen Drücken des abzudichtenden Strömungsmittels leckfreie Abdichtungen erhalten und bei höheren Drücken die Leckverluste um etwa die Hälfte verringert werden und somit eine erheblich verbesserte Dichtwirkung erreicht wird.

Um eine gleichmäßige Materialverdrängung vom mittleren Dichtungsvorsprung nach außen und eine stetige Verteilung der Anpreßkräfte sicherzustellen, ist der mittlere Dichtungsvorsprung in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung im Querschnitt zweckmäßigerweise kreisbogenförmig ausgebildet.

Vorzugsweise beträgt ferner der Abstand zwischen den zwei sich gegenüberliegenden ebenen Außenflächen etwa l,15mal das Außenmaß des Dichtungsringes, gemessen an sich gegenüberliegenden ecknahen Vorsprüngen. Durch diese in Richtung der ebenen Außenflächen geringfügig längere Ausbildung des Dichtungsringes wird eine kipp- und verwindungssichere Abstützung des Dichtungsringes in der Dichtungsnut gewährleistet und somit die Dichtwirkung weiter verbessert.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Volumen des über die ecknahen Vorsprünge vorstehenden Teiles des mittleren Dichtungsvorsprunges zweckmäßigerweise kleiner als das gemeinsame Volumen der benachbarten Konkavräume. Das beim Zusammendrücken des Dichtungsringes vom mittleren Dichtungsvorsprung nach außen verdrängte, elastomere Material füllt somit die seitlich neben dem mittleren Dichtungsvorsprung liegenden Konkavräume, wodurch ein Herausquetschen und unzulässiges Verformen des Dichtungsmaterials unterbunden und eine gleichmäßige Abdichtung an den Dichtflächen erhalten wird.

Um sicherzustellen, daß der mittlere Dichtungsvorsprung beim Zusammenpressen des Dichtungsringes nicht seitlich abknickt, sondern gleichförmig

zusammengepreßt wird, empfiehlt es sich schließlich, daß er die ecknahen Vorsprünge nicht allzu weit, vorzugsweise um weniger als 10% des Außenmaßes des Dichtungsringes, gemessen an den ecknahen Vorsprüngen, überragt.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes im unbelasteten Zustand,

F i g. 2 einen Ausschnitt des in F i g. 1 gezeigten Dichtungsringes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 4 den Dichtungsring gemäß F i g. 3 im eingebauten Zustand.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht aus einem Dichtungsringo mit zwei sich gegenüberliegenden, mit radialem Abstand angeordneten, ebenen Außenflächen 7 und 8 und ao zwei sich gegenüberliegenden, mit axialem Abstand angeordneten Außenflächen 9 und 10. Der Dichtungsring 6 besitzt im wesentlichen rechtwinklige Ecken 11, 12, 13 und 14.

Angrenzend an jede Ecke, auf den radialen Außenflächen 9 und 10, befindet sich ein kreisbogenförmiger konvexer Vorsprung 15, 16, 17 und 18. Zwischen diesen ecknahen Vorsprüngen la bis 18 befindet sich jeweils ein weiterer Vorsprung 19 bzw. 20. Zwischen den Vorsprüngen liegen an den Außenflächen 9 und 10 konkave Ausnehmungen 21, 22 und 23, 24.

Ein wesentliches Merkmal besteht darin, daß die mittleren Vorsprünge 19 und 20 axial über die benachbarten ecknahen Vorsprünge vorstehen. Die mittleren Vorsprünge 19 und 20 ragen über die ecknahen Vorsprünge 15 bis 18 um einen Betrag hinaus, der geringer ist als 10⁰/o des Außenmaßes des Dichtungsringes, gemessen an den ecknahen Vorsprüngen. Der mittlere Vorsprung steht also über die Vorsprünge 15 und 16 um einen Betrag vor, der geringer ist als 10%> des Abstands zwischen den Außenabmessungen der Vorsprünge 15 und 18.

Der Krümmungsradius der mittleren Vorsprünge 19, 20 ist gleich dem Krümmungsradius der unmittelbar angrenzenden Ausnehmungen und gleich dem Krümmungsradius der ecknahen Vorsprünge. Somit ist also der Krümmungsradius des Vorsprungs 19 gleich dem Krümmungsradius der Ausnehmungen 21 und 22. Der Krümmungsradius der Vorsprünge 19 und 20 beträgt außerdem 18%> des Außenmaßes des Dichtungsringes, gemessen an sich gegenüberliegenden ecknahen Vorsprüngen. Somit beträgt der Krümmungsradius des Vorsprungs 19 18°/o des Abstands zwischen der Außenkante des Vorsprungs 15 und der Außenkante des Vorsprungs 18.

Die Abmessung des Dichtungsringes der F i g. 1 und 2 zwischen den sich gegenüberliegenden ebenen Außenflächen 7 und 8 beträgt l,15mal die Außenabmessungen des Dichtungsringes, gemessen an sich gegenüberliegenden ecknahen Vorsprüngen, wie beispielsweise 16 und 17.

Das Volumen desjenigen Abschnitts der Vorsprünge 19 und 20, der über die Außenkanten des übrigen Dichtungsringes (d. h. gemessen durch den Abstand zwischen der Außenkante des Vofsprungs

16 und der Außenkante des Vorsprungs 17) vorsteht, ist wesentlich geringer als das gemeinsame Volumen der an diesen Vorsprung angrenzenden Ausnehmungen. Somit ist das Volumen des über die Vorsprünge

17 und 18 vorstehenden Abschnitts des Vorsprungs 20 wesentlich geringer als das gemeinsame Volumen der an den Vorsprung 20 angrenzenden Ausnehmungen 23 und 24.

Das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnlich, mit der Ausnahme, daß sich die Vorsprünge auf den axialen Außenflächen 25 und 26 anstatt auf den radialen Außenflächen 9 und 10 gemäß Fig. 2 befinden. Die mittleren Vorsprünge 27 und 28 sind bezüglich der ecknahen Vorsprünge 29, 30, 31 und 32 und der Vorsprünge 33, 34, 35 und 36 ebenso ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß sich die Vorsprünge beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 auf den radialen Außenflächen befinden, während sich beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 die Vorsprünge auf den axialen Außenflächen befinden und die radialen Außenflächen 37 und 38 eben sind.

Die Fig. 4 zeigt zwei nebeneinanderliegende Oberflächen 37 und 38, wobei in der Oberfläche 37 eine Dichtungsnut 39 gebildet ist, deren Tiefe etwas geringer als die radialen Abmessungen des Dichtungsringes 40 ist. Wie gezeigt, ist die Tiefe der Nut derart, daß die Vorsprünge 27 und 28 und auch die ecknahen Vorsprünge 29, 30, 31 und 32 etwas zusammengedrückt werden. Der Druck des abzudichtenden Mediums kommt von rechts (in Fig. 4); die Form des zusammengedrückten Dichtungsringes 40, auf den auch der Druck des abzudichtenden Mediums wirkt, ist aus der Figur klar zu erkennen. Die größere Masse des in den Vorsprüngen 27 und 28 enthaltenen Materials wird zusammengedrückt und nach innen und außen zu den ecknahen Vorsprüngen 29, 30, 31 und 32 verdrängt, wodurch eine äußerst wirkungsvolle Dichtung entsteht. Bei niedrigen abzudichtenden Drücken läßt der Dichtungsring überhaupt keine Leckmenge durch, während bei hohen Drücken die Leckmenge im Vergleich zu bekannten Dichtungsringen wesentlich (näherungsweise um 50 bis 7O^fl/o) verringert ist.

Da der zwischen den beiden anderen Vorsprüngen liegende Vorsprung über die Außengrenzen der ecknahen Vorsprünge hinausragt, wird beim Zusammendrücken das fließbare Material vom mittleren Abschnitt des Dichtungsringes nach außen zu den ecknahen Vorsprüngen verdrängt, wodurch sich der Dichtungsring sehr gut an die Wände der Dichtungsnut 39 anzupassen vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Statischer Dichtungsring, der in eine ringförmige Dichtungsnut einsetzbar ist und aus elastischem, nachgiebigem Material besteht, von näherungsweise rechteckigem Querschnitt mit zwei sich gegenüberliegenden radialen und zwei sich gegenüberliegenden axialen Außenflächen, von denen das eine Flächenpaar eben ausgebildet und das andere Flächenpaar im Bereich der Ecken der aneinander angrenzenden Außenflächen mit bogenförmigen, konvex ausgebildeten Vorsprüngen und zwischen den ecknahen Vorsprüngen mit mindestens einem weiteren, mittleren Dichtungs- vorsprung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Dichtungsvorsprung (19, 20; 27, 28) im unbelasteten Zustand des Dichtungsringes (6; 40) über die Außenabmessungen der ecknahen Vorsprünge (15-18; 29-32) hinausragt.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Dichtungsvorsprung (19, 20; 27, 28) im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist.

3. Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den zwei sich gegenüberliegenden ebenen Außenflächen (7, 8; 37, 38) etwa l,15mal das Außenmaß des Dichtungsringes (6; 40), gemessen an sich gegenüberliegenden ecknahen Vorsprüngen (15, 18 oder 16, 17; 29, 32 oder 30, 31) beträgt.

4. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des über die ecknahen Vorsprünge (15-18; 29-32) vorstehenden Teiles des mittleren Dichtungsvorsprungs (19, 20; 27, 28) kleiner ist als das gemeinsame Volumen der benachbarten Konkavräume (21-24; 33-36).

5. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Dichtungsvorsprung (19, 20; 27, 28) die ecknahen Vorsprünge (15-18; 29-32) um weniger als 10% des Außenmaßes des Dichtungsringes (6; 40), gemessen an den ecknahen Vorsprüngen, überragt.