DE202008011341U1

DE202008011341U1 - Formdichtring

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Publication number: DE202008011341U1
Application number: DE200820011341
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2018-08-27

Abstract

Dichtungsring (1) mit einer Schnur (2) aus elastischem Material,
dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Schnur (2) aufweist:
– an der radial außen liegenden Seite des Ringes (1) einen ersten geraden Abschnitt (3),
dessen Projektion auf die axiale Richtung (30) mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in axialer Richtung (30) beträgt und
der einen Winkel zwischen 4° und 18° mit der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet, und
– auf der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus einen zweiten geraden Abschnitt (4),
dessen Projektion auf eine radiale Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in radialer Richtung beträgt und
der einen Winkel zwischen 80° und 100° zu der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer Schnur aus flexiblem Material.
Gewindelöcher in Druckfluidvorrichtungen, die einen Zugang zu einem Druckfluid besitzen, weisen häufig eine Fase auf, die als Dichtfläche für einen Dichtring zwischen der Druckfluidvorrichtung und einem Einsatzstück in dem Gewindeloch dient. Als Dichtungsringe werden meist O-Ringe, d. h. Dichtungsringe mit einem kreisförmigen Querschnittsprofil der Dichtungsschnur, verwendet. Zur Abdichtung wird der Dichtungsring in ein Volumen zwischen der Fase und dem Einsatzstück verpresst, sodass die Kontaktfläche zwischen Dichtungsring und dem Einsatzstück als weitere Dichtfläche dient.
Druckwechsel innerhalb der Druckfluidvorrichtung führen zu mechanischen Beanspruchungen der Dichtungsringe und der daraus resultierende Verschleiß verkürzt die Lebensdauer der Abdichtung. Dem Betreiber der Druckfluidvorrichtung entstehen dadurch Kosten für die Wartung der Anlage, die den Materialwert der auszutauschenden Dichtungsringe bei weitem übersteigen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Lebensdauer von Dichtungsringen zur Abdichtung von Druckfluidvorrichtungen zu verlängern.
Hierzu richtet sich die Erfindung auf einen Dichtungsring mit einer Schnur aus elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Schnur an der radial außen liegenden Seite des Ringes einen ersten geraden Abschnitt, dessen Projektion auf die axiale Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur in axialer Richtung beträgt und der einen Winkel zwischen 4° und 18° mit der axialen Richtung des Ringes bildet, und auf der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus einen zweiten geraden Abschnitt, dessen Projektion auf eine radiale Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur in radialer Richtung beträgt und der einen Winkel zwischen 80° und 100° zu der axialen Richtung des Ringes bildet.
Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Einsatzstück mit einem erfindungsgemäßen Dichtungsring.
Hiermit richtet sich die Erfindung auf die Abdichtung von Gewindelöchern nach der Norm EN ISO 6149, die Fasen mit halben Öffnungswinkeln von 12° und 15° vorsieht.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Druckfluidvorrichtung mit einem Gewindeloch mit einer konischen Fase für ein Einsatzstück und einen Dichtungsring, der sich von dem zuvor genannten darin unterscheidet, dass er für einen beliebigen Öffnungswinkel der konischen Fase geeignet ist, indem sein erster gerader Abschnitt einen Winkel mit der axialen Richtung des Ringes bildet, der um maximal 3° größer und 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase ist.
Schließlich richtet sich die Erfindung auch auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes zur Abdichtung.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und ergeben sich des Weiteren aus der folgenden Beschreibung. Die Beschreibung bezieht sich dabei implizit stets sowohl auf den Dichtungsring, das Einsatzstück mit einem passenden Dichtungsring und die Druckfluidvorrichtung sowie auf die Verwendung des Dichtungsringes.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mittels der erfindungsgemäß gestalteten Form des Querschnittsprofils der Schnur des Dichtungsringes dessen mechanische Belastung bei Druckwechseln des Druckfluids zu reduzieren, indem sowohl die Reibung zwischen dem Dichtungsring und den anliegenden Dichtflächen als auch die Verformung des Dichtungsringes bei den Druckwechseln verringert wird.
Im Sinne der Erfindung ist die Druckfluidvorrichtung eine beliebige Vorrichtung, beispielsweise eine hydraulisch oder pneumatisch betriebene Maschine oder ein Teil davon. Ein Einsatzstück im Sinne der Erfindung ist eine beliebige Vorrichtung zum Einschrauben in ein Gewindeloch der Druckfluidvorrichtung mit Kontakt zum Druckfluid, die einen planen Flansch senkrecht zur Einschraubrichtung aufweist, der sowohl als Dichtfläche ausgelegt ist als auch als Anschlag an die das Gewindeloch umgebende Oberfläche der Druckfluidanlage dient. Ferner weist das Einsatzstück einen Schaft mit Gewinde zum Einschrauben in das Gewindeloch der Druckfluidvorrichtung auf. Einsatzstücke können beispielsweise Verschlussschrauben, Anschlüsse für Leitungen, Ventile oder Sensoren sein.
Als elastisches Material des Dichtungsringes ist ein Elastomer bevorzugt, das insbesondere auch chemisch dem Druckfluid standhalten muss. Ferner muss die Elastizität des Materials eine Verpressung beim Einschrauben des Einsatzstückes in das Gewindeloch ermöglichen. Der Dichtungsring ist in seinen Abmessungen durch den Konus der Fase und den Schaft festgelegt. Insbesondere wenn er für die Norm EN ISO 6149 ausgelegt ist, kann sein maximaler Schnurdurchmesser in radialer Richtung vorzugsweise höchstens 4 mm und besonders bevorzugt höchstens 3 mm und die Dicke des Dichtungsringes, also der maximale Schnurdurchmesser in axialer Richtung, vorzugsweise höchstens 4 mm betragen.
Beim Einschrauben eines Einsatzstückes mit Flansch in ein Gewindeloch mit einer konischen Fase bildet sich ein Volumen zwischen den folgenden drei Flächen: der Fase, dem Schaft und der gewindeseitigen Stirnfläche des Flansches. Dieses Volumen weist jedoch spaltähnliche Verbindungsöffnungen zwischen der Fase und dem Schaft zum Druckfluid und zwischen der Fase und der Stirnfläche des Flansches zu dem die Druckfluidvorrichtung umgebenden Raum auf, wobei die an diese Verbindungsöffnungen grenzenden Seiten (des Querschnittsprofils des Volumens entlang der axialen Richtung des Gewindelochs) jeweils spitz aufeinander zulaufen.
Bei konventionellen Abdichtungen mit einem O-Ring liegt dieser meist an allen diesen drei Flächen des Volumens an. Zumindest muss er an zwei Flächen, der Fase und beispielsweise der Stirnfläche des Flansches, abdichten, um eine funktionsfähige Dichtung gegen das Druckfluid darzustellen. Der O-Ring unterteilt das verbleibende Volumen also in mindestens zwei, meist in drei Teilvolumen, die jeweils durch den O-Ring und zwei der drei oben genannten Flächen umschlossen sind. Eine solche Abdichtung nach dem Stand der Technik illustriert 4 des Ausführungsbeispiels.
Mit zunehmendem Druck des Druckfluids steigt auch der Druck in dem Teilvolumen, das eine Verbindung zum Druckfluid besitzt und wirkt eine zunehmende Kraft auf den Dichtungsring in Richtung des Teilvolumens, das eine Verbindung zu dem umgebenden Raum besitzt. Folglich wird der Dichtungsring aus elastischem Material in dieses druckabgewandte Volumen gepresst und dabei verformt, wobei die Bewegung mit einer Reibung des Dichtungsringes an den Dichtflächen verbunden ist.
Um die Bewegung des Dichtungsringes bei Druckänderungen zu reduzieren, sind die druckabgewandten Teilvolumen zu minimieren. Hierzu sieht die Erfindung einen Dichtungsring mit einem Querschnittsprofil seiner Schnur vor, das der Form des zwischen Fase und Einsatzstück eingeschlossenen Volumens angepasst ist. Die Formanpassung ist besonders im Bereich der Fase und der Stirnfläche des Flansches sowie dem Bereich, in dem diese aufeinander zulaufen, wichtig, um das druckabgewandte Teilvolumen zu minimieren.
Da das Volumen zur Aufnahme des Dichtungsringes im Profil (bei einem Schnitt entlang der axialen Richtung des Gewindeloches) durch zumindest zwei überwiegend gerade Seiten begrenzt ist, nämlich die Fase und die Stirnfläche des Flansches, weist der erfindungsgemäße Dichtungsring entsprechende gerade Abschnitte des Querschnittsprofils seiner Schnur auf, die einen möglichst großen Anteil der jeweiligen Querschnittsprofilseiten einnehmen, um eine große Dichtfläche zu bewirken.
Dementsprechend besitzt das Querschnittsprofil der Schnur des Dichtungsrings erfindungsgemäß an seiner radial außen liegenden Seite einen ersten geraden Abschnitt, dessen Projektion auf die axiale Richtung in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mehr als 30%, 40% oder 50% der Dicke des Dichtungsringes beträgt. Dieser erste Abschnitt dichtet an der Fase des Gewindeloches und sollte deshalb deren konischer Form näherungsweise entsprechen.
Die Erfindung bezieht sich hierbei auf eine konische Fase eines Gewindeloches mit einem beliebigen Öffnungswinkel, vorzugsweise jedoch auf eine Fase entsprechend der Norm EN ISO 6149, die in der Druckfluidtechnik häufig Anwendung findet. Die Norm beschreibt eine konische Fase mit einem halben Öffnungswinkel von 12° oder 15°, je nach Größe des Gewindedurchmessers.
Deshalb werden sowohl absolute als auch relative, auf den Öffnungswinkel der konischen Fase bezogene Winkelangaben zu dem Dichtungsring formuliert.
Der Winkel des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung ist dabei dem Öffnungswinkel der konischen Fase anzupassen, indem er aus einem Bereich von etwa 3° größer bis etwa 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase gewählt wird. Der asymmetrische Winkelbereich resultiert hierbei aus einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Winkel des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung nicht identisch mit dem, sondern mindestens 10° und höchstens 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase ist, sodass hierdurch zugunsten der Dichtwirkung eine Verpressung bereits bei dem Einführen des dann keilförmig wirkenden Dichtungsringes in das abzudichtende Volumen erfolgt. Der Winkel des ersten geraden Abschnitts kann aber, wenn auch nicht bevorzugt, ebenso bis zu etwa 3° größer als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase sein.
Falls der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase 12° oder 15° beträgt, liegt also dementsprechend der Winkel des ersten geraden Abschnitts zur axialen Richtung im Bereich von 4°–18°. Ist dabei der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase 12°, so kann der Winkel des ersten geraden Abschnitts 4°–15°, vorzugsweise 4°–11°, andernfalls kann er 7°–18°, vorzugsweise 7°–14° sein.
Zur Abdichtung an der gewindeseitigen Stirnfläche des Flansches des Einsatzstückes weist das erfindungsgemäße Querschnittsprofil der Schnur einen zweiten geraden Abschnitt auf der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus auf. Um eine möglichst große Dichtfläche an dem Flansch zu erzielen, beträgt die Projektion des zweiten geraden Abschnitts auf eine radiale Richtung in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30%, 40% oder 50% des radialen Schnurdurchmessers. Ferner soll der zweite gerade Abschnitt möglichst parallel zur Stirnfläche des Flansches sein, also einen Winkel von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 80°, 85° oder 87° und höchstens 100°, 95° oder 93° zur axialen Richtung des Ringes aufweisen.
Der erste und der zweite gerade Abschnitt des Querschnittsprofils der Schnur des Dichtungsringes dichten an denjenigen benachbarten Flächen, nämlich der Fase und der Stirnfläche des Flansches, zwischen denen eine spaltähnliche Verbindungsöffnung zu dem die Druckfluidvorrichtung umgebenden Raum besteht. Wie oben dargestellt wird der Dichtungsring durch das Druckfluid in Richtung dieser Verbindungsöffnung gepresst, weshalb dieses druckabgewandte Teilvolumen zwischen der Fase, der Stirnfläche des Flansches und dem Dichtungsring durch die erfindungsgemäße Form minimiert wird. Dabei kann die Bewegung des Dichtungsringes bei Druckänderungen in dieses Teilvolumen hinein reduziert werden, indem die beiden geraden Abschnitte einen möglichst geringen Abstand aufweisen und der Übergang zwischen diesen bevorzugt mit einem Radius im Bereich von 0,5 mm bis 0,1 mm verrundet ist.
Vorzugsweise ragt das Querschnittsprofil der Schnur dabei jeweils in den Richtungen senkrecht zu den geraden Abschnitten nicht über diese hinaus, so dass ein formschlüssiges Anliegen der geraden Abschnitte an der Fase und an der Stirnfläche des Flansches zur Abdichtung gewährleistet ist.
Ferner dichtet der Dichtungsring vorzugsweise auch an seiner radial innen liegenden Seite mit einem dritten geraden Abschnitt seines Querschnittsprofils am Schaft des Einsatzstückes. Auch dieser dritte gerade Abschnitt soll eine möglichst große Dichtfläche bewirken, so dass seine Projektion auf die axiale Richtung in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30%, 40% oder 50% der Dicke des Dichtungsringes beträgt. Er verläuft dabei vorzugsweise möglichst parallel zu dem Schaft und kann deshalb einen Winkel von höchstens 5°, vorzugsweise von höchstens 3°, mit der axialen Richtung einschließen.
Wie bereits oben erwähnt besitzt das Einsatzstück einen Schaft mit einem Außengewinde zum Einschrauben in das Gewindeloch und einen Flansch mit einer gewindeseitigen Stirnfläche senkrecht zur axialen Richtung. Zur Abdichtung durch den dritten geraden Abschnitt des Dichtungsringes weist das Einsatzstück bevorzugt einen zylindrischen Bereich des Schafts zwischen Flansch und Gewinde mit einer vorzugsweise als Dichtfläche ausgelegten glatten Oberfläche auf, sodass der Dichtungsring nicht auf dem Gewinde aufliegt.
Im Sinne der Erfindung kann ein passender Dichtungsring unverlierbar mit einem Einsatzstück verbunden sein, indem sein Innendurchmesser (in losem Zustand, d. h. vor Montage am Einsatzstück) kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes, vorzugsweise auch kleiner als der Schaftdurchmesser im zylindrischen Bereich, ist und so ein Abrutschen des Dichtungsringes von dem zylindrischen Bereich des Schafts über das Gewinde vermieden wird. Vorzugsweise ist dazu der zylindrische Bereich im Durchmesser kleiner oder gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes, zumindest jedoch kleiner als dessen Außendurchmesser. Dadurch werden beispielsweise der Vertrieb und die Montage von Einsatzstücken zusammen mit passenden Dichtungsringen vereinfacht.
Die dem Druckfluid zugewandte Seite des Dichtungsringes muss im Sinne der Erfindung keine besondere Gestalt aufweisen, ragt jedoch in den Richtungen senkrecht zum ersten und zum dritten geraden Abschnitt vorzugsweise nicht über diese hinaus, um deren Dichtwirkung nicht zu mindern. Vorzugsweise verbindet sie den ersten mit dem dritten geraden Abschnitt durch eine Verrundung; sie kann auch einen weiteren geraden Abschnitt enthalten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich, wie bereits erwähnt, implizit auf alle Kategorien der Erfindung beziehen.
1 zeigt einen Schnitt durch ein Gewindeloch in einer Druckfluidvorrichtung nach dem Stand der Technik,
2 zeigt einen Schnitt durch ein Einsatzstück nach dem Stand der Technik,
3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring,
4 zeigt Schnitte durch ein Gewindeloch nach 1 mit einem Einsatzstück nach 2 mit einer O-Ring-Dichtung nach dem Stand der Technik und
5 zeigt Schnitte durch ein Gewindeloch nach 1 mit einem Einsatzstück nach 2 mit einem erfindungsgemäßen Dichtungsring nach 3.
1 zeigt einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch eine Druckfluidvorrichtung 10 mit einem Gewindeloch 11 nach dem Stand der Technik gemäß der Norm EN ISO 6149 mit einem metrischen Innengewinde 12 vom Typ M 16 × 1,5, bei der das Gewindeloch 11 in axialer Richtung 30 eine Verbindung zum Druckfluid aufweist. Das Gewindeloch 11 weist ferner eine konische Fase 13 mit einem halben Öffnungswinkel von 15° auf. Die an die konische Fase 13 angrenzende Oberfläche 14 der Druckfluidvorrichtung 10 kann als Anschlagfläche beim Einschrauben eines Einsatzstückes 20 dienen (vgl. 2, 4, 5).
2 zeigt einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch ein Einsatzstück 20, das eine Verschlussschraube mit einem Innensechskant 23 ist. Die Verschlussschraube 20 entspricht ebenfalls der Norm EN ISO 6149 und weist an ihrem Schaft 21 ein metrisches Außengewinde 24 vom Typ M 16 × 1,5 auf. Zwischen einem Flansch 22 der Verschlussschraube 20 und dem Außengewinde 24 weist der Schaft 21 einen zylindrischen Bereich 25 auf, dessen Oberfläche als Dichtfläche für Elastomerdichtringe ausgelegt ist und der über einen Radius 27 von 0,5 mm in die gewindeseitige Stirnfläche 26 des Flansches 22 übergeht. Der radiale Durchmesser des Flansches 22 ist mit 21,8 mm größer als der Öffnungsdurchmesser von 17,8 mm der konischen Fase 13 in 1, sodass die die konische Fase 13 umgebende Oberfläche 14 und die gewindeseitige Stirnfläche 26 beim Einschrauben der Verschlussschraube 20 gegenseitige Anschlagflächen bilden.
3 zeigt einen Schnitt entlang der axialen Richtung 30 durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring 1 mit einer Dichtschnur 2 aus einem Elastomer. Ihr Querschnittsprofil weist vier gerade Abschnitte 3, 4, 5, 6 auf. Der erste gerade Abschnitt 3 an der radial außen liegenden Seite des Dichtungsringes 1 besitzt eine Länge seiner Projektion auf die axiale Richtung 30 von etwa 70% der Dicke des Dichtungsringes 1. Ferner schließt der erste gerade Abschnitt 3 einen Winkel von etwa 10° mit der axialen Richtung 30 ein und ist damit etwa 5° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase 13 von 15°. Ein zweiter gerader Abschnitt 4 liegt auf derjenigen Seite des Dichtungsringes 1, in deren Richtung sich der von dem ersten geraden Abschnitt 3 gebildete Konus öffnet. Der zweite gerade Abschnitt 4 verläuft senkrecht zur axialen Richtung 30, wobei seine Länge etwa 80% des maximalen Schnurdurchmessers in radialer Richtung beträgt.
An der radial innen liegenden Seite des Dichtungsrings 1 besitzt dieser einen weiteren, dritten geraden Abschnitt 5 parallel zur axialen Richtung 30, dessen Länge etwa 50% der Dicke des Dichtungsrings 1 in dieser Richtung 30 beträgt. Die verbleibende Seite des Querschnittsprofils der Dichtungsschnur 2 weist einen vierten geraden Abschnitt 6 auf, der senkrecht zur axialen Richtung 30 ist.
Alle Übergänge zwischen den geraden Abschnitten 3, 4, 5, 6 sind knickfrei verrundet, insbesondere weist das Querschnittsprofil keine Erhebungen in Richtungen jeweils senkrecht zu den geraden Abschnitten 3, 4, 5, 6 auf. Der Übergang zwischen den Abschnitten 4 und 5 weist entsprechend dem Radius 27 des Einsatzstücks 20 einen Verrundungsradius 8 von 0,5 mm auf, sodass zwischen diesen beim Abdichten kein Totvolumen eingeschlossen wird (vgl. 5). Der Verrundungsradius 7 zwischen den Abschnitten 3 und 4 beträgt 0,1 mm, um das Volumen zwischen dem Dichtungsring 1, der gewindeseitigen Stirnfläche 26 des Flansches 22 und der konischen Fase 13 zu minimieren. Die dem Druckfluid zugewandten Radien 9, 9' betragen hier etwa 0,5 mm, können jedoch ebenso wie der gerade Abschnitt 6 relativ frei gewählt werden.
Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 1 ist kleiner als der Durchmesser des Außengewindes 24, und zwar vorzugsweise etwa 2–6% kleiner als der Durchmesser 13,7 mm des zylindrischen Bereichs 25. Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 1 beträgt hier etwa 13,4 mm, sodass er durch den zylindrischen Bereich 25 leicht aufgeweitet und unverlierbar im Bereich des zylindrischen Bereichs 25 an dem Einsatzstück 20 gehalten wird. Der größte radiale Außendurchmesser des Dichtungsringes 1 ist an die konische Fase 13 angepasst und überschreitet vorzugsweise deren Öffnungsdurchmesser nicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der maximale radiale Außendurchmesser des Dichtungsrings 1, der im Bereich des Verrundungsradius 7 auftritt, unter Berücksichtigung der Toleranzen des zylindrischen Bereichs 25 und der konischen Fase 13 sowie einer radialen Vorspannung von mindestens 10% beim Dichten (siehe 5) geringfügig kleiner als der Öffnungsdurchmesser der konischen Fase 13 gewählt, sodass sich beim Einschrauben des Einsatzstückes 20 in das Gewindeloch 11 keine Verformung des Dichtungsringes 1 in den Bereich zwischen der gewindeseitigen Stirnfläche 26 und der an die konische Fase 13 angrenzenden Oberfläche 14 hinein ergibt. So kann eine Beschädigung des Dichtungsringes 1 durch die sich nähernden Anschlagflächen beim Abdichten vermieden werden.
4 zeigt zwei Schnitte entlang der axialen Richtung 30 durch das Gewindeloch 11 der Druckfluidvorrichtung 10 zusammen mit der Verschlussschraube 20 mit einem Dichtungsring nach dem Stand der Technik, nämlich einem O-Ring 31 mit einem Innendurchmesser von 13,3 mm und einer Dichtungsschnur mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,2 mm. Der O-Ring 31 umspannt hier den zylindrischen Bereich 25 der Verschlussschraube 20 und wird durch das Außengewinde 24 unverlierbar an diesem gehalten.
In der oberen Hälfte zeigt 4 die Verschlussschraube 20 in teilweise in das Gewindeloch 11 eingeschraubtem Zustand so, dass der O-Ring 31 noch nicht dichtet. In der unteren Hälfte der 4 ist die Verschlussschraube 20 bis zum Anschlag ihrer gewindeseitigen Stirnfläche 26 an der die konische Fase 13 umgebenden Oberfläche 14 in das Gewindeloch 11 eingeschraubt. Der O-Ring 31 wurde, wie die Vergrößerung unten rechts verdeutlicht, deformiert und dichtet an den folgenden drei Flächen: der konischen Fase 13, der gewindeseitigen Stirnfläche 26 des Flansches 22 und an dem zylindrischen Bereich 25. Es zeigt sich im oberen Bereich des O-Ringes 31 ein sog. Totvolumen, nämlich zwischen dem O-Ring 31 und dem Radius 27 der Verschlussschraube 20, und ein weiteres druckabgewandtes Volumen zwischen dem O-Ring 31, der konischen Fase 11 und der gewindeseitigen Stirnfläche 26. Bei einer Druckerhöhung des Druckfluids wird der O-Ring 31 in Richtung dieser Volumen bewegt und entsprechend an den Dichtflächen reiben. Dies kann zu einem erhöhten Verschleiß des Dichtungsringes führen.
5 zeigt drei Schnitte entlang der axialen Richtung 30 durch das Gewindeloch 11 der Druckfluidvorrichtung 10 mit der Verschlussschraube 20, und zwar (von oben nach unten) mit jeweils dem erfindungsgemäßen Dichtungsring 1 außerhalb der konischen Fase 13, während des Eindringens in den Konus der Fase 13 und zuletzt in verpresstem Zustand in der zum Abdichten geeigneten Position der Verschlussschraube 20. Dabei ist in der rechten Hälfte der 5 jeweils eine Detailvergrößerung um die Lage des Dichtungsringes 1 herum dargestellt. Im oberen Drittel der 5 liegen bereits bei unverpresstem Zustand des Dichtungsringes 1 der zweite, radial innen liegende, gerade Abschnitt 5 sowie der dritte gerade Abschnitt 4 gemeinsam mit dem die Abschnitte verbindenden Radius 8 flächig an der Verschlussschraube 20 an, wobei der Dichtungsring 1 durch das Außengewinde 24 auch bei loser Verschlussschraube 20 vom Abrutschen des Schafts 21 gehindert wird. Während des weiteren Einschraubens der Verschlussschraube 20 in das Gewindeloch 11, dargestellt in der Mitte der 5, gleitet der Dichtungsring 1 mit seinem radial außen liegenden ersten geraden Abschnitt 3 entlang der konischen Fase 13 und gewinnt so zunehmend an Vorspannung zum Abdichten aufgrund der um 5° voneinander abweichenden Winkel dieser Flächen, ohne dabei selbst übermäßig deformiert zu werden. Letztendlich kann der Dichtungsring 1 so die druckabgewandten Bereiche des zwischen Verschlussschraube 20 und Gewindeloch 11 eingeschlossenen Volumens einnehmen, insbesondere ohne ein Volumen vergleichbar dem Totvolumen bei einer Abdichtung nach dem Stand der Technik einzuschließen. Auch wird das druckabgewandte Volumen mit Verbindung zu dem die Druckfluidvorrichtung 10 umgebenden Raum quasi vollständig eliminiert, sodass der erfindungsgemäße Dichtungsring 1 bei einer Druckbelastung keine dem O-Ring 31 nach 4 vergleichbare Bewegung innerhalb des von der Fase 13, der Stirnfläche 26 und dem zylindrischen Bereich 25 des Schafts 21 eingeschlossenen Volumens durchführen kann. Folglich ist einerseits der Verschleiß durch Reibung zwischen dem Dichtungsring 1 und den angrenzenden Dichtflächen 13, 25, 26 gegenüber einem O-Ring 31 deutlich reduziert, andererseits wird so auch die Deformation des Dichtungsrings 1 aufgrund von wechselnden Druckbelastungen durch das Druckfluid reduziert. Es wird also sowohl der Verschleiß der dichtenden Oberfläche des Dichtungsringes 1 also auch dessen Materialermüdung aufgrund der Deformation durch die erfindungsgemäße Form seines Querschnittsprofils reduziert und damit die zu erwartende Lebensdauer erhöht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN ISO 6149 [0007]
- EN ISO 6149 [0013]
- EN ISO 6149 [0020]
- EN ISO 6149 [0037]
- EN ISO 6149 [0038]

Claims

Dichtungsring (1) mit einer Schnur (2) aus elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Schnur (2) aufweist: – an der radial außen liegenden Seite des Ringes (1) einen ersten geraden Abschnitt (3), dessen Projektion auf die axiale Richtung (30) mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in axialer Richtung (30) beträgt und der einen Winkel zwischen 4° und 18° mit der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet, und – auf der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt gebildeten Konus einen zweiten geraden Abschnitt (4), dessen Projektion auf eine radiale Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in radialer Richtung beträgt und der einen Winkel zwischen 80° und 100° zu der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet.
Dichtungsring (1) nach Anspruch 1, bei dem der Übergang von dem ersten geraden Abschnitt (3) zu dem zweiten geraden Abschnitt (4) mit einem Radius (7) im Bereich von 0,5 mm–0,1 mm verrundet ist.
Dichtungsring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Querschnittsprofil der Schnur (2) an der radial innen liegenden Seite des Ringes (1) einen dritten geraden Abschnitt (5) aufweist, dessen Projektion auf die axiale Richtung (30) mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in axialer Richtung (30) beträgt und der einen Winkel von höchstens 5° zu der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet.
Dichtungsring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Querschnittsprofil der Schnur (2) in axialer Richtung (30) einen Durchmesser von maximal 4 mm aufweist.
Einsatzstück (20) mit einem Flansch (22), einem axialen Schaft (21) mit einem Außengewinde (24) und einem dazu passenden Dichtungsring (1) nach einem der Ansprüche 1–4.
Einsatzstück (20) nach Anspruch 5, das ferner einen zylindrischen Bereich (25) des Schafts (21) zwischen dem Flansch (22) und dem Außengewinde (24) aufweist und bei dem der Innendurchmesser des Dichtungsringes (1) kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes (24) am Schaft (21) ist.
Druckfluidvorrichtung (10) mit einem Gewindeloch (11) mit einer konischen Fase (13), einem Einsatzstück (20) für das Gewindeloch (11) mit einem Flansch (22) und einem axialen Schaft (21) mit einem Außengewinde (24) und einem Dichtungsring (1) mit einer Schnur (2) aus elastischem Material zum Abdichten des Gewindeloches (11) mit dem Einsatzstück (20) gegen ein Druckfluid, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Schnur (2) aufweist: – an der radial außen liegenden Seite des Ringes (1) einen ersten geraden Abschnitt (3), dessen Projektion auf die axiale Richtung (30) mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in axialer Richtung (30) beträgt und der einen Winkel mit der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet, der um maximal 3° größer und 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase (13) ist und – auf der sich öffnenden Seite des von dem ersten Abschnitt (3) gebildeten Konus einen zweiten geraden Abschnitt (4), dessen Projektion auf eine radiale Richtung mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in radialer Richtung beträgt und der einen Winkel zwischen 80° und 100° zu der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet, und der Dichtungsring (1) in dem Volumen, das durch die Schräge der Fase (13), den Schaft (21) und die gewindeseitige Stirnfläche (26) des Flansches (22) begrenzt ist, mit seinem ersten geraden Abschnitt (3) an der Schräge der Fase (13) und mit seinem zweiten geraden Abschnitt (4) an der Stirnfläche (26) des Flansches (22) abdichtet.
Druckfluidvorrichtung (10) nach Anspruch 7, bei der der Übergang von dem ersten geraden Abschnitt (3) zu dem zweiten geraden Abschnitt (4) mit einem Radius (7) im Bereich von 0,5 mm–0,1 mm verrundet ist.
Druckfluidvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, bei der das Querschnittsprofil der Schnur (2) des Dichtungsringes (1) an der radial innen liegenden Seite des Ringes (1) einen dritten geraden Abschnitt (5) aufweist, dessen Projektion auf die axiale Richtung (30) mindestens 30% des Durchmessers der Schnur (2) in axialer Richtung (30) beträgt und der einen Winkel von höchstens 5° zu der axialen Richtung (30) des Ringes (1) bildet.
Druckfluidvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7–9, bei der ferner das Einsatzstück (20) einen zylindrischen Bereich (25) des Schafts (21) zwischen dem Flansch (22) und dem Außengewinde (24) aufweist und der Innendurchmesser des Dichtungsringes (1) kleiner als der Außendurchmesser des Außengewindes (24) ist.
Druckfluidvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7–10, bei der das Querschnittsprofil der Schnur (2) in axialer Richtung (30) einen Durchmesser von maximal 4 mm aufweist.
Druckfluidvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7–11, bei der der Winkel des ersten geraden Abschnitts (3) mit der axialen Richtung (30) um mindestens 1° und höchstens 8° kleiner als der halbe Öffnungswinkel der konischen Fase (13) ist.
Verwendung eines Dichtungsringes nach einem der Ansprüche 1–4 zur Abdichtung.