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Die Neuerung betrifft eine Dichteinrichtung zur Abdichtung eines Spalts zwischen einem feststehenden Element und einem bewegten Element.
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Dichteinrichtungen zur Abdichtung eines ringartigen Spalts zwischen einem feststehenden Element und einem bewegten Element sind bereits bekannt. Beispielsweise sind reine Elastomerlippenringe als auch Doppelnutringe oder Metallverbunddichtungen mit Wurmfeder bzw. anvulkanisiertem Versteifungsring bekannt. Reine Elastomerlippenringe oder Doppelnutringe werden beispielsweise im feststehenden Element, das beispielsweise ein Gehäuse ist, auf Stauchung und am Wellendurchmesser auf Dehnung ausgelegt.
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Metallverbunddichtungen hingegen werden am feststehenden Element fest eingepresst bzw. am bewegten Element gedehnt und oftmals über eine Wurmfeder gesichert am bewegten Element gehalten.
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Zur sicheren und dauerhaften Abdichtung des Spalts zwischen dem dynamisch bewegten Element und dem feststehenden Element ist es erforderlich, dass die jeweilige Dichtung gesichert über alle mechanischen und thermischen Anforderungen in dem feststehenden Element ohne Abheben sitzt und gleichzeitig an der Welle eine ausreichende Vorspannung für eine druckaktivierte Dichtfunktion besteht.
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Reine Elastomerdichtungen wie Elastomerlippenringe als auch Doppelnutringe unterliegen einem thermischen Ausdehnungsfaktor, der bei Elastomerwerkstoffen wesentlich höher ist als bei den umliegenden Einbauraumteilen. Die Ausdehnung oder Schrumpfung des Dichtelements beeinflusst die Dichtfunktion über Lebenszeit mitunter derart, dass entweder am statischen Gehäusesitz die Dichtung im Minustemperaturbereich wegschrumpft bzw. abhebt, zumindest aber weniger Dichtpressungskraft aufweist oder auf das bewegte Element schrumpft.
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Ferner kann der Dichtungskörper durch eine exzentrische, dynamische Bewegung des bewegten Elements einseitig durch Zugspannungen gezogen werden und vom feststehenden Element außen abgehoben werden. Wird der Dichtungskörper konstruktiv verstärkt oder stärker verpresst, führt dies zwangsweise zu mehr Reibverschleiß an der dynamisch beanspruchten Dichtlippe und zu verminderter Flexibilität der dynamischen Dichtlippen.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass beispielsweise bei niedrigen Temperaturen die Dichtpressungskraft am feststehenden Element ab und am bewegten Element zunimmt. Hier kann es zum Festsitzen der Dichtlippe am feststehenden Element und zum Mitdrehen der gesamten Dichteinrichtung kommen, so dass die Dichteinrichtung am ursprünglich statischen Dichtsitz entlang geschliffen wird.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Neuerung, eine Dichteinrichtung anzugeben, die über einen langen Produktzyklus eine zuverlässige Abdichtung eines ringartigen Spalts zwischen einem feststehenden Element und einem bewegten Element selbst bei hohen Temperaturschwankungen ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch eine Dichteinrichtung gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Die Neuerung bezieht sich auf eine Dichteinrichtung zur Abdichtung eines Spalts zwischen einem feststehenden Element und einem bewegten Element. Die Dichteinrichtung umfasst ein ringartig ausgebildetes Dichtelement und einen ringartigen Klemmkörper. Der Klemmkörper ist zumindest abschnittsweise in eine Ausnehmung des Dichtelements einsetzbar. Die Ausnehmung ist beispielsweise an einer Stirnseite des ringartig ausgebildeten Dichtelements vorgesehen. Das Dichtelement weist zumindest einen ersten und einen zweiten Dichtabschnitt auf, die zur Anlage gegenüber einer Dichtfläche des bewegten Elements ausgebildet sind. Zudem weist das Dichtelement einen dritten Dichtabschnitt auf, der zur Anlage gegenüber einer Dichtfläche des feststehenden Elements ausgebildet ist. In anderen Worten bildet damit der dritte Dichtabschnitt einen statischen Dichtsitz an dem feststehenden Element, wobei der Klemmkörper dazu ausgebildet ist, den dritten Dichtabschnitt gegenüber der Dichtfläche des feststehenden Elements anzupressen.
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Der wesentliche Vorteil der Dichteinrichtung besteht darin, dass der Klemmkörper einen sicheren statischen Dichtsitz an dem feststehenden Element bildet und dadurch eine nahezu temperaturunabhängig gute Abdichtwirkung zum feststehenden Element hin erreicht wird. Der erste und zweite Dichtabschnitt hingegen bewirkt eine hochwirksame Abdichtung zum bewegten Element hin.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Klemmkörper unter Formschluss mit der dem feststehenden Element benachbarten Innenfläche der Ausnehmung in das Dichtelement einsetzbar. In anderen Worten besteht zwischen dem Klemmkörper und dem Dichtelement nicht nur eine kraftschlüssige Verbindung, indem der Klemmkörper unter elastischer Verformung des Dichtelements in die Ausnehmung eingebracht wird, sondern es wird zudem ein Formschluss geschaffen, so dass der Klemmkörper unverlierbar in dem Dichtelement gehalten wird. Dadurch lässt sich die Dichteinrichtung bereits vormontieren, so dass bei der Endmontage die Anordnung aus Dichtelement und Klemmkörper als eine Einheit zusammen montiert werden können. Der Formschluss kann durch invers zueinander ausgebildete bzw. geformte Flächen erreicht werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Klemmkörper eine Hinterschneidung auf, die zum Eingriff in eine invers ausgebildete Hinterschneidung des Dichtelements ausgebildet. Die Hinterschneidung des Klemmkörpers kann durch eine konus- oder kegelartig ausgebildete Seitenfläche gebildet werden. Insbesondere kann der Klemmkörper im Bereich eines freien, stirnseitigen Endes einen größeren Außendurchmesser aufweisen, als im Mittelbereich desselben. Die Innenfläche der Ausnehmung des Dichtelements kann invers dazu ausgebildet sein. Dadurch kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Dichtelement und des Klemmkörper erreicht werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Klemmkörper verrastend in die Ausnehmung des Dichtelements einbringbar. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Verbinden des Klemmkörpers mit dem Dichtelement sich das Dichtelement nicht in unerwünschter Weise vom Klemmkörper ablöst.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der zweite und dritte Dichtabschnitt oder der erste und dritte Dichtabschnitt in gleicher oder im Wesentlichen gleicher axialer Höhe in radialer Richtung zueinander beabstandet angeordnet. Dadurch kann je nach Montageanforderung eine leicht montierbare und hochwirksame Dichteinrichtung geschaffen werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der erste Dichtabschnitt in axialem Versatz zum zweiten Dichtabschnitt vorgesehen. Beide Dichtabschnitte bilden vorzugsweise Dichtlippen zur Abdichtung gegenüber dem bewegten Element. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise eine hochwirksame Abdichtung im Bereich des dynamischen Dichtsitzes erreichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der erste und der zweite Dichtabschnitt über einen Steg mit dem dritten Dichtabschnitt verbunden ist. Der Steg bildet dabei einen Verbindungsabschnitt und vorzugsweise auch eine Anlagefläche gegenüber dem feststehenden Element bzw. einem Auflageelement.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel steht der erste und zweite Dichtabschnitt in axialer Richtung zu unterschiedlichen Seiten von dem Steg ab. Der Steg bildet dabei vorzugsweise einen Gelenkpunkt aus, gegenüber dem sich die Dichtabschnitte verformen können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der dritte Dichtabschnitt in radialem Versatz zum ersten und dem zweiten Dichtabschnitt angeordnet. Dabei kann der dritte Dichtabschnitt je nach Anwendungsfall radial innerhalb des ersten und der zweiten Dichtabschnitts oder radial außerhalb derer angeordnet sein. Dadurch lässt sich eine hohe Dichtwirkung erreichen, da eine Klemmung des dritten Dichtabschnitts durch den Klemmkörper zur Bildung eines statischen Dichtsitzes möglich ist, ohne den dynamischen Dichtsitz des ersten und der zweiten Dichtabschnitts zu beeinflussen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Dichtflächen des ersten und zweiten Dichtabschnitts eine Vertiefung, insbesondere eine vollständig umlaufende Vertiefung gebildet. Durch diese Vertiefung wird erreicht, dass trotz Anlegen eines Unterdrucks an den später mit einem Fluid zu befüllenden Raum, durch den beispielsweise der erste Dichtabschnitt von dem bewegten Element abgehoben wird, die Dichtwirkung des zweiten Dichtabschnitts erhöht wird, da der Unterdruck in die Vertiefung vordringen kann und bedingt durch ein durch den Unterdruck bewirktes Ansaugen die Dichtwirkung des zweiten Dichtabschnitts verstärkt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung in gleicher oder im Wesentlichen gleicher axialer Höhe wie der Steg angeordnet. Dadurch kann bedingt durch den anliegenden Unterdruck eine vorteilhafte Verformung des zweiten Dichtabschnitts erreicht werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in radialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtabschnitt und dem Klemmkörper ein erster Zwischenraum vorgesehen ist, in den der zweite Dichtabschnitt in radialer Richtung verformbar ist. In anderen Worten bewirkt der erste Zwischenraum, dass keine Klemmwirkung des Klemmkörpers auf den ersten bzw. den zweiten Dichtabschnitt erfolgt und der erste bzw. der zweite Dichtabschnitt daher flexibel einen dynamischen Dichtsitz bewirken kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der erste Dichtabschnitt als umlaufende Dichtlippe ausgebildet ist, die im eingebauten Zustand der Dichteinrichtung in radialer Richtung nach außen verformbar ist. Vorzugsweise ist zwischen einem Abschnitt des feststehenden Elements und dem ersten Dichtabschnitt ein Zwischenraum vorgesehen, in den der erste Dichtabschnitt ausweichen kann. Es erfolgt damit keine radiale Klemmung des ersten Dichtabschnitts durch dichtungseigene Mittel sondern die Dichtwirkung wird lediglich durch die elastischen Rückstellkräfte des ersten Dichtabschnitts und ggf. durch außenseitig auf den ersten Dichtabschnitt einwirkenden Fluiddruck erreicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der erste und/oder der zweite Dichtabschnitt freiendseitig eine Anschrägung auf. Dadurch lässt sich bei der Montage das bewegliche Element, insbesondere eine Welle, mit reduzierter Gefahr einer Beschädigung des Dichtelements in die Innenöffnung der ringartig ausgebildeten Dichteinrichtung einbringen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet der Klemmkörper eine Führungshülse und/oder eine Lagerhülse für das bewegte Element. Dadurch lässt sich bei der Montage das bewegliche Element, insbesondere eine Welle, ohne Verkanten geführt durch den Klemmkörper und damit mit reduzierter Gefahr einer Beschädigung des Dichtelements in die Innenöffnung der ringartig ausgebildeten Dichteinrichtung einbringen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Klemmkörper aus einem formfesten Material, insbesondere Kunststoff oder Metall gebildet. Dadurch kann der Klemmkörper vorteilhafterweise eine gute Klemmwirkung an dem Dichtelement zur Erzielung eines temperaturunabhängigen statischen Dichtsitzes erreichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Dichteinrichtung derart ausgebildet, dass eine rotativ und vorzugsweise auch in axialer Richtung verschiebbare Welle als bewegtes Element gegenüber einem Gehäuse als feststehendes Element abgedichtet wird. Das Dichtelement lässt sich beispielhaft vorteilhafterweise in einem Kühlwasserregelmodul einsetzen, an dem typischerweise hohe Temperaturschwankungen auftreten können.
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Gemäß einem alterativen Ausführungsbeispiel ist die Dichteinrichtung derart ausgebildet, dass ein feststehendes Element als inneres Element gegenüber einem das feststehende Element außenseitig umfangsseitig umschließenden Element, das das bewegte Element, insbesondere das rotativ bewegte Element bildet, abgedichtet wird.
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Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Neuerung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Neuerung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Neuerung wird im Folgenden anhand von Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 beispielhaft eine erste Ausführungsform einer Dichteinrichtung im eingebauten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- 2 beispielhaft ein in 1 verwendbares Dichtelement in Alleinstellung in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- 3 beispielhaft ein in 1 verwendbarer Klemmkörper in Alleinstellung in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- 4 beispielhaft ein in 5 verwendbares Dichtelement in Alleinstellung in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- 5 beispielhaft eine zweite Ausführungsform einer Dichteinrichtung im eingebauten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- 6 beispielhaft ein in 7 verwendbares Dichtelement in Alleinstellung in einer seitlichen Schnittdarstellung;und
- 7 beispielhaft eine dritte Ausführungsform einer Dichteinrichtung im eingebauten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung.
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In 1 ist beispielhaft eine Ausführungsform einer neuerungsgemäßen Dichteinrichtung 1 in einer Einbausituation gezeigt. Die Dichteinrichtung 1 umfasst ein Dichtelement 5 und einen Klemmkörper 6. Das Dichtelement 5 und der Klemmkörper 6 sind vorzugsweise beide ringartig, insbesondere kreisringartig um eine Mittelachse MA ausgebildet. Das Dichtelement 5 und der Klemmkörper 6 sind in den 2 und 3 in Alleinstellung in Schnittdarstellungen gezeigt.
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Der Begriff „axial“ in Sinne der vorliegenden Neuerung bezieht sich auf eine Richtung, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu dieser Mittelachse MA verläuft.
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Der Begriff „radial“ in Sinne der vorliegenden Neuerung bezieht sich auf eine Richtung, die lotrecht oder im Wesentlichen lotrecht zu dieser Mittelachse MA verläuft.
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Die Dichteinrichtung 1 ist dazu ausgebildet, einen zwischen einem feststehende Element 3 und einem bewegten Element 4 gebildeten Spalt 2 fluiddicht abzudichten. Das feststehende Element 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse und das bewegte Element 4 eine Welle, die im feststehenden Element 3 rotativ bewegbar und ggf. auch axial verschiebbar angeordnet ist. Die Elemente 3, 4 können insbesondere Bestandteil eines Kühlmittelregelmoduls eines Kraftfahrzeugs sein. Es sei darauf hingewiesen, dass entgegen der Darstellung in 1, wie dem Fachmann im Bereich der Dichtungstechnik bekannt ist, die Dichtungseinrichtung 1 nicht in eine Einkerbung des bewegten Elements 4 eingreift, sondern die elastische Verformung der Dichteinrichtung 1 entgegen Rückstellkräfte lediglich durch einen Eingriff in das bewegte Element 4 schematisch dargestellt wird. Somit ist das Element 4 damit in dem Bereich, in dem die Abdichtung erfolgt, zylindrisch ausgebildet und die Dichteinrichtung 1 liegt an der zylindrischen Außenfläche an.
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Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der Bereich I mit einem unter Druck stehenden Kühlfluid gefüllt, wohingegen der Bereich II einen nicht mit dem Kühlfluid gefüllten Bereich, beispielsweise einen unter Atmosphärendruck stehenden Umgebungsbereich darstellt.
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Die zur Abdichtung des Spalts 2 dienende Dichteinrichtung 1 umfasst ein Dichtelement 5 und einen mit dem Dichtelement 5 zusammenwirkenden Klemmkörper 6.
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Das Dichtelement 5 weist eine Querschnittsform ähnlich einem „h“ (Kleinbuchstabe) auf. Der Klemmkörper 6 weist eine Querschnittsform ähnlich einem „T“ (Großbuchstabe) auf. Mehr im Detail weist der Klemmkörper 6 einen Bodenabschnitt 6a und einen davon in senkrechter Richtung nach oben bzw. nach unten abstehenden Klemmabschnitt 6b auf. Der Klemmkörper 6 ist vorzugsweise aus einem formfesten Material, insbesondere Metall oder Kunststoff gebildet.
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Das Dichtelement 5 umfasst erste bis dritte Dichtabschnitte 5.1 - 5.3 und eine Ausnehmung 5.4. Der erste und zweite Dichtabschnitt 5.1, 5.2 weisen zueinander in axialer Richtung einen Versatz auf, d.h. sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Bezogen auf einen Steg 5.6 stehen der erste und zweite Dichtabschnitt 5.1, 5.2 in axialer Richtung gesehen vorzugsweise in unterschiedlichen Richtungen ab. Sie dienen, wie nachstehend noch näher beschrieben, der Abdichtung gegenüber einer oder mehreren Dichtflächen 4.1 des bewegten Elements 4. Der dritte Dichtabschnitt ist in Bezug auf den ersten und zweiten Dichtabschnitt 5.1, 5.2 in radialer Richtung versetzt angeordnet und dient der Abdichtung gegenüber einer Dichtfläche 3.1 des feststehenden Elements 3.
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Die Ausnehmung 5.4 ist dazu ausgebildet, den Klemmabschnitt 6b des Klemmkörpers 6 aufzunehmen. Durch das Aufnehmen des Klemmabschnitts 6b in der Ausnehmung 5.4 erfolgt ein radiales Verklemmen des dritten Dichtabschnitts 5.3 gegenüber der Dichtfläche 3.1 des feststehenden Elements 3. Die Ausnehmung 5.4 weist hierbei eine Innenfläche 5.4.1 auf, gegenüber der eine Außenfläche des Klemmabschnitts 6b zur Anlage gelangt. Der Außendurchmesser des Klemmabschnitts 6b ist dabei derart gewählt, dass beim Einbringen des Klemmabschnitts 6b der Klemmkörpers 6 in der Ausnehmung 5.4 kraftschlüssig geklemmt wird. Dabei erfolgt vorzugsweise auch eine Aufweitung des Außendurchmessers des Dichtelements 5 im Bereich des dritten Dichtabschnitts 5.3. Beim Einsetzen der Anordnung aus Dichtelement 5 und Klemmkörper 6 in das feststehende Element 3 wird vorzugsweise der dritte Dichtabschnitt 5.3 gegen die Dichtfläche 3.1 des feststehenden Elements 3 angedrückt, und zwar unterstützt durch den Klemmkörper 6. Dadurch kann neben einer Verbesserung der Dichtwirkung auch bei hohen Temperaturunterschieden sichergestellt werden, dass die Dichteinrichtung 1 statisch bleibt, d.h. bei Rotation des bewegten Elements 4 nicht mitdreht.
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Wie 1 zu entnehmen ist, bilden der zweite und dritte Dichtabschnitt 5.2, 5.3 Dichtlippen, die in der gleichen axialen Richtung abstehen. Die Verbindung des zweiten und dritten Dichtabschnitts 5.2, 5.3 erfolgt über einen Steg 5.6, der ringartig ausgebildet ist und dessen Stegoberseite bzw. Stegunterseite in Ebenen liegen, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse MA verlaufen. Die Ausnehmung 5.4 wird vorzugsweise durch den zweiten und dritten Dichtabschnitt 5.2, 5.3 sowie den Steg 5.6 begrenzt. Die erste Dichtlippe 5.1 steht von diesem Steg 5.6 auf einer der zweiten Dichtlippe 5.2 gegenüberliegenden Seite ab.
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Der Klemmabschnitt 6b ist vorzugsweise zur Herstellung eines Formschlusses gegenüber der Innenfläche 5.4.1 der Ausnehmung 5.4 ausgebildet. Insbesondere weist der Klemmabschnitt 6b im gezeigten Ausführungsbeispiel eine radial außenliegende Hinterschneidung 6.1 auf, die mit einer entsprechenden Hinterschneidung 5.5 des Dichtelements 5 zusammenwirkt. Die Hinterschneidung 5.5 ist dabei insbesondere an der Innenfläche 5.4.1 der Ausnehmung 5.4 gebildet.
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Wie insbesondere den 1 und 3 zu entnehmen ist, wird die Hinterschneidung 6.1 dadurch gebildet, dass sich der Klemmabschnitt 6b zu dessen freien Ende, d.h. auf die vom Bodenabschnitt 6a abgewandte Seite hin, außenumfangsseitig kegel- bzw. konusartig aufweitet. Die Innenfläche 5.4.1 ist vorzugsweise invers dazu ausgebildet, d.h. die lichte Weite bzw. die Breite der Ausnehmung 5.4 nimmt zum Ausnehmungsboden bzw. zum Steg 5.6 hin zu. Dadurch kann ein formschlüssiges und vorzugsweise auch kraftschlüssiges Eingreifen des Klemmabschnitts 6b in die Ausnehmung 5.4 erreicht werden.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Klemmabschnitt des Klemmkörpers 6 und dem zweiten Dichtabschnitt 5.2 ein erster Zwischenraum Z1 gebildet. Dieser erste Zwischenraum Z1 erstreckt sich vorzugsweise ringartig um den zweiten Dichtabschnitt 5.2 herum. Durch diesen Zwischenraum Z1 wird erreicht, dass der zweite Dichtabschnitt 5.2 keine radiale Klemmung durch den Klemmkörper 6 erfährt sondern der zweite Dichtabschnitt 5.2 als ringartige Dichtlippe ausschließlich durch die elastischen Rückstellkräfte an die Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 angedrückt wird, um eine Dichtwirkung zu erhalten.
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Der erste Dichtabschnitt 5.1 ist vorzugsweise mittels eines zweiten Zwischenraums Z2 von dem feststehenden Element 3, insbesondere dem Gehäuse beabstandet. Wie zuvor bereits ausgeführt, ist der Raum I mit einem Fluid gefüllt, das insbesondere einen Druck größer als den Atmosphärendruck aufweisen kann. Das Fluid dringt vorzugsweise in den zweiten Zwischenraum Z2 ein und drückt dabei den beispielsweise als umlaufende Dichtlippe ausgebildeten ersten Dichtabschnitt 5.1 an die Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 an. Dadurch wird die Dichtwirkung erhöht.
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Vorzugsweise schließt die von der Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 abgewandte Außenfläche des ersten Dichtabschnitts 5.1 mit der Oberseite des Stegs 5.6, die dem feststehenden Element 3 zugewandt ist bzw. den Raum I begrenzt, einen stumpfen Winkel α ein, der sich in Richtung des feststehenden Elements 3 hin öffnet. Dadurch kann das Andrücken des ersten Dichtabschnitts 5.1 an die Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 weiterhin verbessert werden. Es sei angemerkt, dass eine hohe Dichtwirkung allein durch die elastischen Rückstellkräfte bzw. die zuvor beschriebene Druckunterstützung erfolgt und keine den ersten Dichtabschnitt 5.1 umgreifende Wurmfeder o.ä. notwendig ist, was zu einer reibungsarmen Abdichtung mit reduzierter Gefahr des Einlaufens des bewegten Elements 4 führt.
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Wie insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist in axialer Richtung gesehen zwischen der Dichtfläche des ersten Dichtabschnitts 5.1 (d.h. des dort ausgebildeten nasenartigen Vorsprungs) und der Dichtfläche des zweiten Dichtabschnitts 5.2 (d.h. des ebenfalls dort ausgebildeten nasenartigen Vorsprungs) eine Vertiefung 5.7 vorgesehen. Die Vertiefung 5.7 liegt vorzugsweise auf gleicher oder im Wesentlichen gleicher axialer Höhe wie der Steg 5.6. Speziell bei Anwendungen, bei denen ein fluidgefüllter Raum (hier Raum I) von einem nichtfluidgefüllten Raum (hier Raum II) durch die Dichteinrichtung 1 getrennt wird, bietet die Vertiefung 5.7 entscheidende Vorteile.
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Die Erstbefüllung des Raums I mit dem Fluid erfolgt vorzugsweise derart, dass im Raum I zunächst ein Unterdruck erzeugt wird, um unterstützt durch den Unterdruck die anschließende Befüllung mit dem Fluid zu beschleunigen. Im Falle des Beaufschlagen des Raums I mit einem Unterdruck würde der erste Dichtabschnitt 5.1 entgegen dessen Rückstellkräfte von der Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 abgehoben. Damit liegt auch im Bereich der Vertiefung 5.7 ein Unterdruck an. Dieser Unterdruck bewirkt, dass der zweite Dichtabschnitt 5.2 unterdruckbedingt verstärkt an die Dichtfläche 4.1 des bewegten Elements 4 angedrückt bzw. angesaugt wird. Damit kann durch das Zusammenwirken des ersten und zweiten Dichtabschnitts 5.1, 5.2 eine vorteilhafte Abdichtung sowohl im Falle eines Überdrucks als auch eines Unterdrucks im Raum I erhalten werden.
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Nachfolgend wird beispielhaft die Montage der Dichteinrichtung 1 in der in 1 gezeigten Anwendung gezeigt. Das feststehende Element 3 kann beispielsweise ein Gehäuse und das bewegte Element 4 eine Welle eines Kühlmittelregelmoduls sein. Das bewegte Element 4 kann dabei rotierend um die Mittelachse MA und/oder translatorisch entlang dieser Achse bewegbar sein.
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Zur Montage kann die Dichteinrichtung 1, d.h. das Dichtelement 5 samt damit verbundenem Klemmkörper 6 in die Öffnung bzw. Aussparung des feststehenden Elements 3 eingeschoben werden. Anschließend kann das bewegte Element 4, insbesondere die Welle, durch die in der Dichteinrichtung 1 ausgebildete Innenöffnung 1.1 hindurch eingeschoben werden. Dabei kann der Klemmkörper 6, der in Einführungsrichtung vor dem Dichtelement 5 liegt, als Führungs- und Zentrierungshülse beim Einsetzen des bewegten Elements 4 dienen. Die Ausnehmung um das bewegte Element 4 herum kann mittels einem Deckel oder einer sonstigen Schließeinrichtung 7 verschlossen werden. Durch die Anlage des Bodenabschnitts 6a des Klemmkörpers 6 gegen die Schließeinrichtung 7 wird die Dichteinrichtung 1 lagemäßig in deren Position gesichert.
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Durch die Schutzwirkung des Klemmkörpers 6 wird vorzugsweise auch ein Umstülpen oder Wegdrücken des Dichtelements 5 durch ein unsachgemäßes Einführen des bewegten Elements 4 wirksam verhindert. Weiterhin vorteilhaft weist, je nach Montagerichtung der erste Dichtabschnitt 5.1 und/oder der zweite Dichtabschnitt 5.2 eine Anschrägung auf. Durch diese Anschrägung wird bei Einführen des bewegten Elements 4 der jeweilige Dichtabschnitt 5.1, 5.2 in radialer Richtung zurückgedrückt bzw. aufgeweitet und dabei die Gefahr eines Umstülpens bzw. einer Beschädigung des jeweiligen Dichtabschnitts 5.1, 5.2 wirksam verhindert.
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4 und 5 zeigen ein Dichtelement 5 bzw. eine Dichteinrichtung 1 im Einbauzustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erläutert. Im Übrigen gelten die vorherigen Ausführungen auch für diese Ausführungsbeispiel.
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Der wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass der dritte Dichtabschnitt 5.3, nicht in Richtung des zweiten Dichtabschnitts 5.2 absteht, sondern in Richtung des ersten Dichtabschnitts 5.1. Dadurch kann die Dichteinrichtung 1 je nach Vorgabe der Montagerichtung ausgestaltet sein, und zwar insbesondere abhängig davon, ob die Dichteinheit 1 von dem das Fluid aufnehmenden Raum I oder vom Raum II her zu montieren ist.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Klemmkörper 6 gleichzeitig zum Fixieren der Dichteinrichtung 1 in dem feststehenden Element 3 verwendet wird.
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Zuletzt ist ein Auflageelement 8 vorgesehen, das ein Auflager für das Dichtelement 5 gegenüber dem feststehenden Element 3 bildet. Das Auflageelement 8 ist vorzugsweise dem Klemmkörper 6 gegenüberliegend vorgesehen. Der Querschnitt des Auflageelements 8 kann beispielsweise gestuft ausgebildet sein. Das Auflageelement 8 kann vorzugsweise als weiteres Führungs- und Zentrierungselement beim Einführen des bewegten Elements 4 dienen.
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6 und 7 zeigen ein Dichtelement 5 bzw. eine Dichteinrichtung 1 im Einbauzustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere in Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß 1 erläutert. Im Übrigen gelten die vorherigen Ausführungen auch für diese Ausführungsbeispiel.
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Der wesentliche Unterschied im gezeigten Ausführungsbeispiel zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 besteht darin, dass das kelchartig ausgebildete, radial innenliegende Element das feststehende Element 3 ist und damit der statische Dichtsitz radial innenliegend an dem Element 3 gebildet ist. Das bewegte Element 4 umgibt vorzugsweise das feststehende Element 3 zumindest abschnittsweise umfangsseitig.
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Demgemäß unterscheidet sich das Dichtelement 5 gemäß 6 und 7 von dem Dichtelement 5 gemäß 1 dadurch, dass der erste und zweite Dichtabschnitt 5.1, 5.2 radial außenliegend und der dritte Dichtabschnitt 5.3 radial innenliegend vorgesehen sind. Der fluidgefüllte Raum I ist jedoch, analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 oben vorgesehen.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Klemmkörper 6 dazu ausgebildet ist, eine radiale Verklemmung des Dichtabschnitts 5.3 radial nach innen auf das feststehende Element 3 hin zu bewirken. Entsprechend ist die Hinterschneidung 6.1 des Klemmkörpers 6 an einer radial innenliegenden Seitenfläche und die Hinterschneidung 5.5 des Dichtelements 5 an einer radial nach außen gewandten Innenfläche 5.4.1 der Ausnehmung 5.4 vorgesehen.
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Die Neuerung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Neuerung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichteinrichtung
- 1.1
- Innenöffnung
- 2
- Spalt
- 3
- feststehendes Element
- 3.1
- Dichtfläche
- 4
- bewegtes Element
- 4.1
- Dichtfläche
- 5
- Dichtelement
- 5.1
- erster Dichtabschnitt
- 5.2
- zweiter Dichtabschnitt
- 5.3
- dritter Dichtabschnitt
- 5.4
- Ausnehmung
- 5.4.1
- Innenfläche
- 5.5
- Hinterschneidung
- 5.6
- Steg
- 5.7
- Vertiefung
- 6
- Klemmkörper
- 6a
- Bodenabschnitt
- 6b
- Klemmabschnitt
- 7
- Schließeinrichtung
- 8
- Auflageelement
- α
- Winkel
- MA
- Mittelachse
- Z1
- erster Zwischenraum
- Z2
- zweiter Zwischenraum
