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Die
Erfindung betrifft eine Aufnahme für zumindest einen Dichtring
gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
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Derartige
Aufnahmen für
Dichtringe, insbesondere O-Ringe,
sind schon seit längerem
bekannt und weisen eine Nut sowie Haltemittel für den Dichtring auf. Dichtringe
verhindern oder verringern an Trennstellen von Bauteilen das Austreten
oder Eindringen von Flüssigkeit – wie etwa
Hydrauliköl – Gasen – wie etwa
Druckluft – oder
festen Stoffen – wie etwa
Schmutz, Staub oder ähnliches – aus der
Trennstelle bzw. in die Trennstelle von zwei Bauteilen. In speziellen
Fällen
kann es zu Betriebszuständen
an der Trennstelle kommen, bei denen das eine Bauteil an der Trennfläche, an
der ein Dichtring zum Abdichten sitzt, von dem anderen Bauteil getrennt
wird. Dies ist beispielsweise bei in Bauteile integrierte Kurzhubventilen
der Fall, die in gekuppeltem Zustand an ihrer Stirnseite zum Ventilpartner
hin abdichten. Werden die beiden jeweils einen Ventilpartner umfassenden Bauteile
getrennt, so muss der Dichtring in der Aufnahme, gehalten werden,
damit dieser nicht verloren geht. Häufig ist zudem auch noch die
Austauschbarkeit des Dichtrings gefordert.
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Muss
ein Dichtring in seiner Nut, welche z.B. an der Stirnseite eines
Bauteils angeordnet ist, festgehalten werden, so wird häufig die
Nut als Trapeznut als Aufnahme für
den Dichtring ausgebildet. Diese wird zerspanend in das Bauteil
eingebracht.
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Die
Trapeznut hat zu ihrem Nutgrund hin einen breiteren Querschnitt
und verjüngt
sich trapezförmig
zu ihrer Öffnung.
Die Öffnungsbreite
im Querschnitt ist kleiner als der Durchmesser des Dichtrings, dadurch
kann der Dichtring nicht aus der Nut fallen und wird formschlüssig in
der Nut gehalten.
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Um
ein zuverlässiges
Halten zu gewährleisten,
ist von führenden
Dichtringherstellern, insbesondere O-Ring Herstellern, eine Verjüngung der
Trapeznut auf jeder Seite von 23° bis
26° zur
Oberfläche hin
vorgeschrieben. Diese Nuten werden aufgrund der schwierigen und
somit auch kostenintensiven Herstellung erst ab einer Schnurstärke von
2,5 bis 3,5 mm empfohlen.
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Alternativ
gibt es auch die Möglichkeit,
die Nutform noch spezieller an den Dichtring anzupassen, insbesondere
an seine Querschnittsausformung. Dadurch steigen jedoch die Schwierigkeiten bei
der Fertigung noch weiter.
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Bei
Schnurstärken
unterhalb von 5 mm ist die zerspanende Herstellung von Hinterschnitten, wie
bei der Trapeznut, problematisch.
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Häufig sind
die Bauteile rotationssymmetrisch ausgebildet und können dadurch
an sich prozesssicher und kostengünstig auf CNC-Drehautomaten
gefertigt werden. Die Trapeznut jedoch gefährdet den Prozess, da zum einen
bei der Herstellung der Trapeznut zunächst eine Rechtecknut gestochen werden
muss.
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Auf
der Stirnseite von Bauteilen verläuft diese Nut rotationssymmetrisch.
Zum Herstellen der Trapeznut können
daher keine Standard-Nutdrehmeißel
verwendet werden, sondern nur Drehmeißel mit geringer Schafthöhe. Aufgrund
der Nutkrümmung käme es sonst
zu Kollision der Nebenfreischneide mit dem Bauteil. Für diesen
Anwendungsfall sind auf dem Markt spezielle Drehmeißel vorhanden.
Zudem müssen
nach Einbringung der Rechtecknut nun die Hinterschneidungen der
Trapeznut in das Bauteil eingebracht werden. Dazu werden Meißel benötigt, die zum
einen von ihrer Breite her in die vorhandene Nut gefahren werden
können.
Zum Anderen muss ihr Schaft so schmal sein, dass bei seitlichem
Verfahren zum Fertigen der Hinterschneidung der Schaft die Nutbreite
nicht vergrößert.
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Durch
die genannten Umstände
sind Drehmeißel
notwendig, die sowohl einen schmalen als auch einen niedrigen Schaft
besitzen. Bei einer Nutbreite von 2 mm ist der Querschnitt eines
Schaftes somit auf ca. 2 bis 3 mm2 begrenzt.
Die Schnittkräfte können nicht
prozesssicher von der Drehmaschine auf die Schneide übertragen
werden. Die Vorschubgeschwindigkeit muss drastisch reduziert werden. Dadurch
steigen die Bauteilkosten erheblich an. Auch die Herstellung der
Spezial-Drehmeißel
an sich ist sehr kostenintensiv, der Verschleiß hoch und der gesamte Prozess
unsicher.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahme für zumindest
einen Dichtring gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, welche
unter Vermeidung der genannten Nachteile einfach und vor allem kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Herstellen geometrisch
einfacher Nuten und sich daran anschließender Vorsprünge als
Haltemittel, welche nach Einlegen des Dichtrings in horizontale
Ausrichtung, also in etwa parallel zum Nutgrund umgeformt werden,
sich die Herstellkosten erheblich reduzieren lassen.
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Nach
der Erfindung sind daher Haltemittel vorgesehen, welche aus einer
ersten Position, in welcher der Dichtring in die Nut einbringbar
ist, in eine Halteposition, in welcher der Dichtring von den Haltemitteln
gehalten wird, insbesondere durch Umformen, bringbar sind. Dies
ermöglicht
eine einfache Fertigung der geometrisch einfach auszubildenden Nut,
insbesondere als Rechtecknut, als auch der Haltemittel dieser Aufnahme
in Form der ebenfalls geometrisch einfach ausgebildeten Vorsprünge.
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Die
Haltemittel sind dabei vor allem durchgehend am inneren und/oder äußeren Rand
der Nut in Form eines um die Nut umlaufenden Flansches ausgebildet
und angeordnet.
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Vorzugsweise
sind die Haltemittel zumindest durch Drehen hergestellt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Haltemittel aus der ersten Position in die Halteposition durch
Bördeln
gebracht, was eine kostengünstige Umformung
darstellt.
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Die
Stirnseite des Bauteils mit den umgeformten Haltemitteln kann nach
dem Bördeln überschliffen
werden.
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Der
Dichtring ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet.
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Die
Nut kann insbesondere durch Drehen in das Bauteil eingebracht sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Aufnahme an der Stirnseite einer Anlegefläche eines
Ventils angeordnet, insbesondere konzentrisch zu einem Ventilteil.
Dabei kann das Ventil als Kurzhubventil ausgebildet sein.
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Eine
Ausbildung für
Dichtringe mit einer Schnurstärke
ab 0,5 mm, wobei die Aufnahme eine den Herstellerempfehlungen der
Dichtringe entsprechende Breite aufweisen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung und der angefügten Liste
der Bezugszeichen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Aufnahme für einen
Dichtring nach der Erfindung, bei dem die Haltemittel zur Aufnahme des
Dichtrings ausgerichtet sind;
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2 eine
perspektivische, schematische Ansicht des Umbördelns der Haltemittel der
Aufnahme nach der Erfindung;
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3 eine
perspektivische Schnittansicht des Bördelwerkzeuges beim Angreifen
an die Haltemittel der Aufnahme;
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4 eine
Querschnittsansicht von 2;
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5 eine
Querschnittsansicht der Aufnahme mit eingelegtem Dichtring von 2;
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6 eine
Querschnittsansicht der Aufnahme mit Dichtring von 2.
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In
den Figuren ist ein Ventilteil 10 als Teil eines Kurzhubventils
dargestellt. Das Ventilteil 10 hat an seiner Stirnseite 12 eine
Aufnahme 14. Die Aufnahme 14 verläuft konzentrisch
im Ventilteil 10 und umfasst eine Nut 16 sowie
seitlich der Nut verlaufende Halteflansche 18 und 20.
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Der
Halteflansch 18 verläuft
im Hinblick auf die Längsachse
des Ventilteils 10 innen sowie der Halteflansch 20 außen. Beide
Halteflansche 18, 20 sind zusammen mit der Nut 16 rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Die
Halteflansche 18, 20 stehen senkrecht von der
Stirnseite 12 des Ventilteils 10 ab. In dieser Position
kann in die Nut 16 ein Dichtring 22 eingebracht
werden. Alternativ hierzu kann der Dichtring 22 auch nach
dem Bördeln
in die Nut eingebracht werden.
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Nach
Einbringen des Dichtringes 22 werden mit einem Bördelwerkzeug 24 die
Halteflansche 18 und 20 in Richtung Nutmitte soweit
umgeformt, dass eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche gebildet wird.
Die Stirnseite kann zur Gewährleistung
einer ebenen Anlagefläche
des Ventilteils 10 an einem korrespondierenden weiteren
Ventilteil anschließend überschliffen
werden. Das Bördelwerkzeug 24 weist ein
Bördelrad 26 auf,
welches die Halteflansche 18, 20 in ihre gewünschte Halteposition
drückt,
in welcher der Dichtring Formschlüssig gehalten wird. Hierfür wird das
Bördelwerkzeug 24 zur
Stirnseite 12 angeordnet, das Ventilteil 10 rotiert,
so dass die Nut 16 über
das Bördelwerkzeug 24 geführt wird. Über den gegen
die Stirnseite 12 des Ventilteils 10 wirkenden Druck
nehmen die Halteflansche 18, 20 ihre Halteposition
ein.
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In
den in den 5 und 6 dargestellten Haltepositionen
ist die Nut 16 durch die umgebördelten Halteflansche 18, 20 oben
soweit verengt, dass der Dichtring 22, im vorliegenden
Fall ein O-Ring, nicht mehr aus der Nut 16 herausgenommen
werden kann, jedoch dieser radial nach oben leicht übersteht. Unter
anderem wird hierdurch die Dichtwirkung des O-Ringes 22 ermöglicht.
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Die
Nut 16 sowie die Halteflansche 18 und 20 wurden
durch Drehen aus dem Ventilteil 10 hergestellt.
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Im
Gegensatz zu dem einleitend genannten Stand der Technik wird die
oben verengte Form der Nut 16 durch Umformen hergestellt.
Dazu wird zunächst,
wie bei der Herstellung der bekannten Trapeznut, eine Rechtecknut
in die Stirnseite 12 des Ventilteils 10 eingebracht.
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Neben
der Nut 16 auf der Stirnseite des Ventilteils 10 wird
keine plane Oberfläche
erzeugt, sondern es bleiben einseitig – nur innen oder nur außen – oder beidseitig – innen
und außen – kleine
rundum laufende Nasen stehen, die oben als Halteflansche 18, 20 bezeichnet
sind. Diese Halteflansche 18. 20 werden nun durch
Krafteinwirkung parallel oder radial zur Rotationsachse des Ventilteils 10 oder
einer Kombination aus beidem umgeformt. Dadurch entsteht, je nach
Kontur der Halteflansche 18, 20, eine Trapeznut
oder eine Rechtecknut 16, die an der Austrittsseite zur
Oberfläche
hin eine Haltenase oder zwei Haltenasen besitzt, die den O-Ring 22 zuverlässig in
der Nut 16 halten.
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Die
Krafteinwirkung zum Umformen der Halteflansche 18, 20 kann
prozessintegriert auf dem Drehautomat stattfinden. Hierzu wird das
Bördel- oder
Rollierwerkzeug 24 verwendet, beispielsweise ein Rändelwerkzeughalter
mit einer leicht balligen Rolle 26 ohne Rändelkontur
aus gehärtetem
Stahl. Dieses Bördelwerkzeug 24 wird
nach dem Vorbereiten der Nut 16 und Fertigen der Halteflansch 18, 20 an
das rotierende Werkstück
in Form des Ventilteils 10 herangeführt. Bei genügend großer Dreh zahl
und genügend
kleinem Vorschub der Rolle 26 sind die Umformkräfte klein.
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Wird
eine hohe Oberflächengüte der Stirnseite 12 des
Ventilteils gefordert, kann noch einmal überplant oder überschliffen
werden. Bei guter Ausführung
der Halteflansche 18, 20 vor dem Rollieren entstehen
an der Nut 16 keine scharfen Kanten, sodass der O-Ring 22 ohne
Beschädigung
eingedrückt werden
kann, und im Bedarfsfall auch problemlos austauschbar ist.
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Somit
ist ein sicherer Prozess geschaffen, der keine kostenintensiven
Spezialwerkzeuge notwendig macht und die Taktzeit im Vergleich zu
einer konventionell hergestellten Trapeznut erheblich senkt.
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Alternativ
kann das Umformen der Halteflansche 18, 20 auch
nicht rotierend auf einer Presse etc. geschehen, hierzu ist es allerdings
notwendig den Drehprozess zu unterbrechen und im Fertigungsprozess
des Teils weitere Schritte hinzuzufügen, wie Aufspannen und Bearbeiten
in der Presse.
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Die
Erfindung zeichnet sich durch die einfache und kostengünstige Herstellung
der Aufnahme 14 aus.
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- 10
- Ventilteil
- 12
- Stirnseite
des Ventilteils
- 14
- Aufnahme
- 16
- Nut
- 18
- Halteflansch – innen
- 20
- Halteflansch – außen
- 22
- Dichtring
- 24
- Bördelwerkzeug
- 26
- Bördelrad