DE202020103387U1 - Dichtungsanordnung für zueinander bewegliche Wandteile - Google Patents

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Abstract

Dichtungsanordnung (17) für zwei zueinander bewegliche Wandteile (1, 3) einer fluidführenden Leitung oder einer fluidenthaltenden Kammer, umfassend
- zwei zueinander bewegliche Dichtflächen (5, 7);
- einen mit den Dichtflächen (5,7) in einem abrollenden Dichteingriff stehenden Dichtungskörper (9), wobei ein Außenprofil (15) des Dichtungskörpers (9) und ein Gegenprofil (11, 13) der jeweiligen Dichtflächen (5, 7) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Dichtungskörper (9) im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen (5, 7) zahnradartig abrollt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Dichtungsanordnung für zwei zueinander bewegliche Wandteile einer fluidführenden Leitung oder einer fluidenthaltenden Kammer. Die Dichtungsanordnung kann zwei zueinander bewegliche Wandteile insbesondere einer fluidführenden Leitung oder einer fluidbeinhaltenden Kammer aufweisen, wobei die Dichtflächen durch einander zugewandte Flächen der Wandteile ausgebildet sind. Insbesondere sind die zwei zueinander beweglichen Wandteile zwei als teleskopartig zueinander bewegliche Hülsenabschnitte ausgebildete Wandteile insbesondere eines Wärmetauschers oder eines Kolben-Zylinder-Antriebs. Ferner betrifft die Erfindung eine fluidführende Leitung mit einem Zuführleitungsabschnitt und einem Abführleitungsabschnitt, die über eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher insbesondere zum Kühlen einer Brennstoffzelle, umfassend einen Wärmeübertragungskörper zum Führen eines wärmeaufnehmenden oder eines wärmeabgebenden Fluides und wenigstens eine erfindungsgemäße fluidführende Leitung zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Wärmeübertragungskörper. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle insbesondere zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Brennstoffzellenstapel und wenigstens eine erfindungsgemäße fluidführende Leitung zum Zuführen oder Abführen des Fluides in die oder aus der Brennstoffzelle. Ferner betrifft die Erfindung einen Kolben-Zylinder-Antrieb, insbesondere einen fluidbetriebener Kolben-Zylinder-Antrieb, mit einen Zylinder und einem beweglich in dem Zylinder gelagerten Kolben, wobei der Zylinder und der Kolben durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ausgebildet sind.
  • Gemäß US 4,418,924 ist es bekannt, einen Dichtungsring zwischen einem fluidführenden Innenteil in Form eines Kolbens und einem Außenteil in Form eines Zylinders einzusetzen. Zur Erzielung der Dichtwirkung wird dabei der Dichtungsring zwischen dem Kolben und dem Zylinder komprimiert. In US 4,418,924 wird beschrieben, dass der Dichtungsring von derartigen Dichtungsanordnungen beim Verfahren des Kolbens abschnittsweise über die dem Kolben zugeordnete Dichtfläche abrollen und abschnittsweise über die Dichtfläche gleiten kann. Dabei soll sich der Dichtungsring spiralförmig verdrehen, was von einer Rissbildung bis zum Durchreißen des Dichtungsrings führen kann. Um dieses Problem zu lösen schlägt US 4,418,924 vor, eine der mit dem Dichtungsring in Dichtkontakt stehenden Dichtfläche des Kolbens oder des Zylinders mit einer Profilierung zu versehen. Dadurch soll der Dichtungsring in eine gleichmäßige Abrollbewegung gezwungen werden können.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch mit der Dichtungsanordnung aus US 4,418,924 noch ein gewisses Maß an spiralförmiger Verdrehung des Dichtungsrings auftritt. Insbesondere hat sich gezeigt, dass der Dichtungsring bei einer derartigen Dichtungsanordnung ungleichmäßig abrollt, was zu einer Zerstörung des Dichtungsrings führen kann. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der Dichtungsring bei derartigen Anordnungen einen relativ großen Abrieb aufweist.
  • Unabhängige von dem spiralförmigen Verdrehen soll, gemäß US 4,418,924 eine reine Abrollbewegung des Dichtungsrings gegenüber einer reinen Gleitbewegung des Dichtungsrings den Vorteil einer erhöhten Lebensdauer des Dichtungsrings mit sich bringen. Demgegenüber soll eine Gleitbewegung den Vorteil einer größeren Dichtungswirkung bergen. Um einen Ausgleich zwischen diesen beiden Effekten zu bewirken, schlägt US 4,418,924 vor, den Dichtungsring in einer Nut zu lagern, welche die Abrollbewegung auf die Länge der Nut beschränkt. Erreicht der Dichtungsring eine die Nut begrenzende Stirnwand, soll die Abrollbewegung gestoppt werden, sodass beim weiteren Verfahren des Kolbens eine reine Gleitbewegung des Dichtungsrings gewährleistet werden soll.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass die erhöhte Dichtungswirkung, die durch diese Maßnahme erzielt werden soll, einen zu großen Verschleiß des Dichtungsrings mit sich führt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Dichtungsanordnung für zueinander bewegliche Wandteile bereitzustellen, deren Dichtungskörper eine größere Lebensdauer und/oder Dichtungswirkung aufweist, insbesondere eine größere Lebensdauer unter Aufrechterhaltung oder Vergrößerung der Dichtungswirkung aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Dichtungsanordnung für zwei zueinander bewegliche Wandteile einer fluidführenden Leitung oder einer fluidenthaltenden Kammer vorgesehen. Im Folgenden werden die zwei zueinander beweglichen Wandteile zu Illustrationszwecken bevorzugter Ausführungsformen auch als ein fluidführendes Innenteils, wie ein Innenhülsenabschnitt, und eine Außenteil, wie ein den Innenhülsenabschnitt umgebender Außenhülsenabschnitt, beschrieben, wobei das Innenteil und das Außenteil zueinander beweglich sind. Es sei jedoch klar, dass im Zusammenhang mit dem Innenteil beschriebene Merkmale auch an dem Außenteil ausgebildet sein können und im Zusammenhang mit dem Außenteil beschriebene Merkmale auch an dem Innenteil ausgebildet sein können.
  • Die Dichtungsanordnung umfasst zwei zueinander bewegliche Dichtflächen. Im Folgenden werden die zwei zueinander beweglichen Dichtflächen zu Illustrationszwecken bevorzugter Ausführungsformen auch als eine innteilseitig ausgebildete Dichtfläche und eine außenteilseitig ausgebildete Dichtfläche beschrieben. Es sei jedoch klar, dass im Zusammenhang mit der innteilseitigen Dichtfläche beschriebene Merkmale auch an der außenteilseitigen Dichtfläche ausgebildet sein können und im Zusammenhang mit dem außenteilseitigen Dichtfläche beschriebene Merkmale auch an der innteilseitigen Dichtfläche ausgebildet sein können.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen mit den Dichtflächen in einem abrollenden Dichteingriff stehenden Dichtungskörper, wobei ein Außenprofil des Dichtungskörpers und ein Gegenprofil der jeweiligen Dichtflächen derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Dichtungskörper im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen zahnradartig abrollt. Unter dem Außenprofil ist insbesondere ein an der Außenfläche des Dichtungskörpers ausgebildetes Profil zu verstehen. Unter einem Gegenprofil ist insbesondere ein Profil zu verstehen, dass derart auf das Außenprofil abgestimmt ist, dass Vorsprünge des Außenprofils beim Abrollen in dafür vorgesehene Nuten oder Aussparungen des Gegenprofils eingreifen. Der Dichtungskörper kann insbesondere als Dichtungsring ausgebildet sein. Das Außenprofil kann auch als Umfangsprofil ausgebildet sein. Unter einem Umfangsprofil ist insbesondere ein Außenprofil zu verstehen, dass in Umfangsrichtung um eine Abrollachse alternierende Außenvorsprünge und/oder Außennuten aufweist. Die Gegenprofile können auch als Längsprofilierungen ausgebildet sein. Unter einer Längsprofilierung ist insbesondere ein Gegenprofil zu verstehen, das durch entlang einer Längsachse alternierende Längsvorsprünge oder Gegenvorsprünge und Längsnuten oder Gegennuten ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Dichtflächen entlang der Längsachse relativ zueinander beweglich. Insbesondere kann der Dichtungskörper derart mit einer an die Längsprofilierung oder Gegenprofilierung angepasste Umfangsprofilierung oder Außenprofilierung vorgesehen sein, dass beim Abrollen die Umfangsprofilierung oder Außenprofilierung in die Längsprofilierung oder Gegenprofilierung der Dichtflächen zahnradartig ein- und ausfährt.
  • Die Dichtungsanordnung kann dazu geeignet sein, ein fluidführendes Innenteil gegenüber einem Außenteil abzudichten. Unter einem fluidführenden Innenteil ist insbesondere ein Innenteil zu verstehen, das dazu geeignet ist, ein Fluid zu führen. Für die Realisierung der Lehre der vorliegenden Erfindung muss weder das Innenteil noch das Außenteil zwingend ein Fluid führen. Unter dem Abdichten des Innenteils gegenüber dem Außenteil ist insbesondere zu verstehen, dass wenigstens ein Abschnitt des Innenteils und/oder des Außenteils über die Dichtungsanordnung von einem Fluid abgedichtet werden kann, das von dem Innenteil geführt wird. Beispielsweise können die Dichtflächen einen Raum, wie einen ringförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen, Spalt, begrenzen, der über den Dichtungskörper in zwei voneinander abgedichtete Raumabschnitte, wie Spaltabschnitte, aufgeteilt ist. Insbesondere kann ein Raumabschnitt dazu ausgelegt sein mit dem Fluid beaufschlagt zu werden während der andere Raumabschnitt dazu ausgelegt ist, von dem mit dem Fluid beaufschlagten Raumabschnitt abgedichtet zu sein. Der Raum kann derart ausgebildet sein, dass wenigstens eines der Wandteile in dem mit dem Fluid beaufschlagbaren Raumabschnitt in Kontakt mit dem Fluid verbringbar ist, während wenigstens eines der Wandteile in dem von dem Fluid abgedichteten Raumabschnitt von dem Fluid abgedichtet ist, insbesondere frei von Fluidkontakt ist. Dafür kann die innteilseitig ausgebildete Dichtfläche an dem Innenteil, insbesondere durch eine Außenmantelfläche eines als Innenhülsenabschnitt ausgebildeten Innenteils, ausgebildet sein und die außenteilseitige Dichtfläche an dem Außenteil, insbesondere durch eine Innenmantelfläche eines als Außenhülsenabschnitt ausgebildeten Außenteils, ausgebildet sein.
  • Die Dichtungsanordnung kann zwei zueinander bewegliche Wandteile aufweisen. Die Wandteile können insbesondere über den Dichtungskörper und die Dichtflächen voneinander abgedichtet sein.
  • Unter Abdichten kann ein fluiddichtes, insbesondere ein liquiddichtes oder hermetisches, abdichten zu verstehen sein.
  • Die Dichtungsanordnung kann dazu geeignet ein Innenteil gegenüber einem Außenteil abzudichten, die zueinander beweglich sind, insbesondere entlang einer Längsachse insbesondere teleskopartig zueinander beweglich sind. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Dichtungsanordnung vor, während und/oder nach einer Relativbewegung zwischen Innenteil und Außenteil die Abdichtung des Innenteils gegenüber dem Außenteil aufrechterhält. Dies kann insbesondere durch den abrollenden Dichteingriff zwischen dem Dichtungskörper und den Dichtflächen gewährleistet werden.
  • Unter einer innenteilseitigen Dichtfläche ist insbesondere zu verstehen, dass diese an ein Innenteil angebracht werden kann oder durch dieses ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist die innenteilseitige Dichtfläche durch das Innenteil, insbesondere durch eine Außenmanteldichtfläche eines als Innenhülsenabschnitt ausgebildeten Innenteils, ausgebildet. Unter einer außenteilseitigen Dichtfläche ist insbesondere zu verstehen, dass diese an ein Außenteil angebracht werden kann oder durch dieses ausgebildet sein kann.
  • Vorzugsweise ist die außenteilseitige Dichtfläche durch das Außenteil, insbesondere durch eine Innenmanteldichtfläche eines als Außenhülsenabschnitt ausgebildeten Außenteils, ausgebildet. Insbesondere sind die Dichtflächen dem jeweiligen Innenteil bzw. Außenteil derart zugeordnet, dass die Dichtflächen wenigstens entlang einer Längsachse die gleiche Relativbewegung zueinander durchführen, wie das Innenteil gegenüber dem Außenteil.
  • Unter dem abrollenden Dichteingriff ist insbesondere zu verstehen, dass der Dichtungskörper derart in Eingriff mit den Dichtflächen steht, dass der Dichtungskörper durch eine Relativbewegung zwischen den Dichtflächen in eine Abrollbewegung versetzbar ist. Insbesondere folgt der Dichtungskörper einer Relativbewegung zwischen den Dichtflächen. Die Abrollbewegung kann insbesondere eine Rotation des Dichtungskörpers um eine Abrollachse umfassen. Insbesondere ist der Dichtungskörper als Dichtungsring ausgebildet, wobei sich die Abrollachse ringförmig entlang der Erstreckung des Dichtungsrings erstreckt. Insbesondere ist die Abrollachse als Ringachse ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Abrollbewegung eine translatorische Bewegung des Dichtungskörpers aufweisen. Insbesondere können die Dichtflächen entlang einer Längsachse zueinander beweglich sein. Insbesondere kann die translatorische Bewegung des Dichtungskörpers in die gleiche Richtung erfolgen, wie die Relativbewegung der Dichtflächen zueinander. Insbesondere weist die Abrollbewegung eine Rotation des Dichtungskörpers um die Rotationsachse auf, die sich mit einer translatorischen Bewegung der Abrollachse insbesondere entlang der Längsachse überlagert. Insbesondere ist die Abrollachse durch die Ringachse des als Dichtungsring ausgebildeten Dichtungskörpers gebildet. Vorzugsweise ist der Dichtungskörper als Dichtungsring ausgestaltet.
  • Die Dichtflächen können sich parallel zueinander erstrecken. Insbesondere erstrecken sich die Dichtflächen zylindermantelförmig. Insbesondere sind die Dichtflächen durch einen Raum, insbesondere durch einen hohlzylinderförmigen Spalt, voneinander beabstandet in dem der Dichtungskörper angeordnet ist. Insbesondere trennt der Dichtungskörper den Raum in einen mit Fluid beaufschlagbaren Raumabschnitt und einem von diesem abgedichteten Raumabschnitt. Die Gegenprofile können insbesondere als Längsprofilierungen ausgebildet sein. Unter einer Längsprofilierung ist insbesondere eine Profilierung zu verstehen, die durch entlang einer Längsachse alternierende Längsvorsprünge oder Gegenvorsprünge und Längsnuten oder Gegennuten ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Dichtflächen entlang der Längsachse relativ zueinander beweglich.
  • Das Außenprofil kann Außenvorsprünge und Außennuten aufweisen, die alternierend um eine Abrollachse des Dichtungskörpers angeordnet sind. Die Außennuten und Außenvorsprünge können auch als Umfangsvorsprünge und Umfangsnuten ausgebildet sein werden. Darunter sind insbesondere Außenvorsprünge und Außennuten zu verstehen, die in Umfangsrichtung um die Abrollachse des Dichtungskörpers verteilt angeordnet sind. Insbesondere kann die Außenprofilierung im Querschnitt sternförmig oder zahnradförmig ausgebildet sein. Unter dem Querschnitt ist insbesondere ein Querschnitt entlang einer Ebene zu verstehen, die sich orthogonal zur Abrollachse erstreckt. Insbesondere ist der Dichtungskörper als Dichtungsring ausgebildet, wobei die Abrollachse durch die Ringachse gebildet ist. Vorzugsweise ist der Dichtungskörper im Querschnitt wenigstens ringabschnittsweise zahnradförmig oder sternförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Dichtungskörper im Querschnitt entlang der gesamten Ringachse sternförmig oder zahnradförmig ausgebildet.
  • Das zahnradartige Abrollen des Dichtungskörpers an den Dichtflächen wird durch die Abstimmung der Außenprofilierung an die Gegenprofilierungen bewirkt. Unter einem zahnradartigen abrollen ist insbesondere zu verstehen, dass die Abrollbewegung durch einen formschlüssigen Eingriff der Außenprofilierung in die Gegenprofile erfolgt. Dafür weist das Außenprofil insbesondere Außenvorsprünge auf, die beim Abrollen in Gegennuten der Gegenprofile eingreifen. Insbesondere sind die Außenvorsprünge auch im demontierten Zustand an dem Dichtungskörper ausgebildet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Außenvorsprünge nicht erst durch Deformation des Dichtungskörpers entstehen. Insbesondere können das Außenprofil und die Gegenprofile derart aufeinander abgestimmt sein, dass das Außenprofil beim Abrollen zahnradartig in die Gegenprofile ein- und ausfährt. Dafür können das Außenprofil und die Gegenprofile insbesondere formgemäß aufeinander abgestimmt sein. Unter einer formgemäßen Abstimmung ist insbesondere zu verstehen, dass die Außenvorsprünge beim Abrollen derart in die Gegennuten eingreifen, dass die Gegennuten begrenzende Gegenvorsprünge die Außenvorsprünge über einen formschlüssigen Eingriff in eine Abrollbewegung versetzen. Insbesondere können die Außenvorsprünge und die Gegenvorsprünge zahnförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Zahnhöhe der Außenvorsprünge und/oder die Nuttiefe der Außennuten im Wesentlichen der Zahnhöhe der Gegenvorsprünge und/oder der Nuttiefe der Gegennuten entsprechen. Unter im Wesentlich ist dabei insbesondere zu verstehen, dass der Quotient aus Zahnhöhe und/oder Nuttiefe des Außenprofils zu der Zahnhöhe und/oder Nuttiefe der Gegenvorsprünge zwischen 0,7 und 1,3, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2, besonders bevorzugt zwischen 0,9 und 1,1 oder zwischen 0,95 und 1,05, liegt.
  • Insbesondere kann der Abstand zwischen Außenvorsprüngen und Außennuten an den Abstand der Gegenvorsprünge und Gegennuten angepasst sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Abstand zwischen zwei Außenvorsprüngen in Umfangsrichtung um die Abrollachse im Wesentlichen dem Abstand zwischen zwei Gegenvorsprünge entlang der Längsachse entspricht. Unter im Wesentlichen ist dabei insbesondere zu verstehen, dass der Abstand zwischen den Gegenvorsprünge wenigstens 80%, 90%, 95% oder 99% und/oder höchstens 120%, 110%, 105% oder 101% des Abstandes zwischen den Gegenvorsprünge beträgt. Der Abstand zwischen zwei Außenvorsprüngen entspricht insbesondere der Bogenlänge zwischen den Spitzen von in Abrollrichtung benachbarten Außenvorsprüngen. Der Abstand zwischen zwei Gegenvorsprüngen entspricht insbesondere dem Abstand zwischen zwei Spitzen von in Längsrichtung benachbarten Gegenvorsprüngen. Alternativ oder zusätzlich kann die Anpassung dadurch erfolgen, dass die Form der Außenvorsprünge und der Außennuten ähnlich oder gleich der Form der Gegenvorsprünge und Gegennuten ist. Insbesondere können die Spitzen der Vorsprünge und die Täler der Nuten jeweils abgerundet sein.
  • Insbesondere sind Wandteile entlang einer Längsachse relativ zueinander beweglich. Unter der Längsrichtung ist insbesondere die Richtung entlang der Längsachse zu verstehen. Unter der Umfangsrichtung ist insbesondere die Umfangsrichtung um die Längsachse zu verstehen. Unter der Abrollachse ist insbesondere die Achse zu verstehen, um die der Dichtungskörper im abrollenden Dichteingriff rotieren kann. Wie zuvor und nachfolgend beschrieben kann die Abrollachse ringförmig ausgebildet sein, insbesondere als Ringachse ausgebildet sein. Insbesondere kann sich die Abrollachse in Umfangsrichtung ringförmig um die Längsachse erstrecken. Unter der Abrollrichtung ist insbesondere die Umfangsrichtung um die Abrollachse zu verstehen.
  • Unter dem zahnradartigen Abrollen des Dichtungskörpers im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen, insbesondere unter dem zahnradartigen Ein- und Ausfahren, ist insbesondere zu verstehen, dass das Außenprofil des Dichtungskörpers in einem zahnradartigen Eingriff mit den Gegenprofilen der Dichtflächen steht. Unter im Dichteingriff ist insbesondere zu verstehen, dass die Abrollbewegung durch den Dichteingriff hervorgerufen werden kann. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass in Folge einer Relativbewegung der Dichtflächen zueinander der Dichtungskörper durch den Dichteingriff mit den Dichtflächen in eine Abrollbewegung gezwungen wird. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass beim Abrollen die Außenvorsprünge des Dichtungskörpers in Gegennuten der Dichtflächen ein- und ausfahren und/oder dass Gegenvorsprünge der Dichtflächen in Außennuten des Dichtungskörpers ein- und ausfahren. Unter beim Abrollen ist insbesondere zu verstehen, dass ein derartiges Ein- und Ausfahren durch eine Abrollbewegung des Dichtungskörpers hervorgerufen werden kann, die über den abrollenden Dichteingriff durch eine Relativbewegung zwischen den Dichtflächen und/oder zwischen den Wandteilen hervorrufbar ist. Insbesondere ist unter einem zahnradartigen Ein- und Ausfahren zu verstehen, dass die Außenvorsprünge und Außennuten des Außenprofils auch im demontierten Zustand des Dichtungskörpers vorliegen. Insbesondere werden diese nicht erst durch Deformation des Dichtkörpers gebildet. Vielmehr sind die Außenvorsprünge und Außennuten insbesondere auch an den Umfangsabschnitten des Außenprofils ausgebildet, dass nicht im Eingriff mit den Gegenprofilen steht.
  • Gegenüber gleitenden O-Ring Dichtungen, bei denen die Dichtflächen frei von Profilierungen sind, wird durch die Ausbildung der Dichtflächen mit den erfindungsgemäßen Gegenprofilen insbesondere ein gleichmäßiges Abrollen des Dichtungskörpers gewährleistet. Dadurch wird insbesondere der Verschleiß des Dichtungskörpers reduziert. Durch die Ausbildung beider Dichtflächen mit einem Gegenprofil kann insbesondere der Verschleiß des Dichtungskörpers verringert werden, der insbesondere durch eine ungleichmäßige Führung an einer Dichtfläche ohne Gegenprofil entsteht.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind das Außenprofil und die Gegenprofile derart aufeinander abgestimmt, dass der Dichtungskörper beim Abrollen schlupffrei über die Dichtfläche abrollt. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Außenvorsprünge und -Nuten des das Außenprofils im Wesentlichen wie die Gegenvorsprünge und -Nuten der Gegenprofile dimensioniert und/oder geformt sind. Unter der Dimensionierung ist insbesondere die Größe der Vorsprünge und Nuten und/oder deren Abstand zueinander zu verstehen. Unter geformt ist insbesondere die Geometrie der Vorsprünge und Nuten zu verstehen. Vorzugsweise sind die Vorsprünge an der Spitze abgerundet. Alternativ oder zusätzlich verjüngen sich die Vorsprünge im Querschnitt insbesondere pyramidenförmig zur Spitze hin. Unter einem schlupffreien Abrollen kann insbesondere ein formschlüssiges Abrollen zu verstehen sein. Unter einem formschlüssigen Abrollen ist insbesondere zu verstehen, dass der Dichtungskörper durch zahnradartiges Abrollen des Dichtungskörpers an den Dichtflächen, insbesondere durch zahnradartiges Ein- und Ausfahren des Außenprofils in die Gegenprofile, in eine Abrollbewegung versetzt wird. Dabei können das Außenprofil und die Gegenprofile insbesondere derart aufeinander abgestimmt sein, dass bei einer Relativbewegung der Dichtflächen entlang der Längsachse zueinander die Vorsprünge der Gegenprofile die Vorsprünge des das Außenprofils in eine Abrollbewegung, insbesondere um eine Abrollachse, zwingen.
  • Alternativ oder zusätzlich folgt der Dichtungskörper einer Relativbewegung zwischen den Wandteilen entlang einer Längsachse zur Hälfte. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass das Außenprofil formschlüssig in beide Gegenprofile eingreift, insbesondere derart formschlüssig in beide Gegenprofile eingreift, dass ein Vorsprung des Außenprofils beim Abrollen des Dichtungskörpers um 360° um die Abrollachse jeweils in eine Nut von beiden Gegenprofilen zahnradartig ein- und ausfährt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Außenprofil im Querschnitt durch zahnradartig um eine Abrollachse des Dichtungskörpers alternierende Außenvorsprünge und Außennuten gebildet. Unter dem Querschnitt ist insbesondere ein Querschnitt in einer sich orthogonal zur Abrollachse erstreckenden Ebene zu verstehen. Insbesondere kann der Dichtungsring im Querschnitt zahnradförmig oder sternförmig ausgebildet sein. Unter einer zahnradförmigen Ausbildung ist insbesondere zu verstehen, dass die Außenvorsprünge und/oder die Außennuten in äquidistanten Abständen zueinander um die Abrollachse angeordnet sind. Insbesondere sind die Außenvorsprünge und/oder Außennuten in Abrollrichtung um die Abrollachse angeordnet. Die Spitzen der Außenvorsprünge und/oder die Täler der Außennuten können abgerundet sein. Vorzugsweise weist das Außenprofil wenigstens fünf oder sechs Außennuten und/oder Außenvorsprünge auf. Insbesondere ist das Außenprofil bei Ausführungsformen mit einem als Dichtungsring ausgebildeten Dichtungskörpers in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise zahnradartig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Außenprofil über die vollständige Erstreckung des Dichtungsrings in Umfangsrichtung durch zahnradartig um die Abrollachse des Dichtungskörpers alternierende Außenvorsprünge und Außennuten ausgebildet. Insbesondere weist der Dichtungsring in Umfangsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt auf. Insbesondere ist der Dichtungsring entlang seiner gesamten Erstreckung in Umfangsrichtung im Querschnitt zahnradförmigen ausgebildet.
  • Durch die zahnradförmige Ausbildung des Außenprofils kann insbesondere gewährleistet werden, dass der Dichtungskörper formschlüssig über die Gegenprofile abrollen kann, sodass der Verschleiß des Dichtungskörpers reduziert werden kann. Gleichzeitig hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass auch bei einer zahnradförmigen Ausbildung des Außenprofils eine ausreichende Dichtungsfunktion des Dichtungskörpers gewährleistet werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Gegenprofile im Querschnitt durch zahnstangenartig entlang einer Längsachse alternierende Gegenvorsprünge und Gegennuten gebildet. Unter dem Querschnitt ist insbesondere ein Querschnitt entlang einer sich orthogonal zur Abrollachse erstreckenden Ebene zu verstehen. Insbesondere sind die Gegenprofile im Querschnitt zahnstangenförmig ausgebildet. Insbesondere alternieren die Gegenvorsprünge und Gegennuten von beiden Gegenprofilen entlang einer Geraden. Insbesondere erstrecken sich die Geraden entlang derer die Gegenvorsprünge Gegennuten im Querschnitt alternieren parallel zueinander und/oder parallel zur Längsachse.
  • Insbesondere können sich die Dichtflächen jeweils mantelförmig, insbesondere zylindermantelförmig, um die Längsachse erstrecken. Insbesondere können die Dichtflächen jeweils einen in Umfangsrichtung geschlossenen Mantel, insbesondere Zylindermantel, bilden. Insbesondere können sich die Dichtflächen jeweils in Umfangsrichtung um eine Mantelachse erstrecken. Insbesondere kann die Mantelachse der Dichtflächen parallel, insbesondere koaxial, zur Längsachse ausgerichtet sein. Insbesondere können die Dichtflächen teleskopartig entlang der Längsachse zueinander beweglich sein. Insbesondere ist die innenteilseitige Dichtfläche in Radialrichtung zur Längsachse innerhalb der außenteilseitigen Dichtfläche angeordnet. Insbesondere wird die innenteilseitige Dichtfläche in Umfangsrichtung von der außenteilseitigen Dichtfläche umschlossen. Insbesondere ist die innenteilseitige Dichtfläche in Radialrichtung von der außenteilseitigen Dichtfläche beabstandet, um einen Raum zu Aufnahme des Dichtungskörpers zwischen den Dichtflächen auszubilden.
  • Bei Ausführungsformen mit mantelförmigen Dichtflächen sind die Gegenprofile in Umfangsrichtung vorzugsweise wenigstens abschnittsweise im Querschnitt zahnstangenartig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Gegenprofile über die vollständige Erstreckung der Mantelfläche in Umfangsrichtung im Querschnitt durch zahnstangenartig entlang der Längsachse alternierende Gegenvorsprünge und Gegennuten ausgebildet. Insbesondere weisen die Dichtflächen in Umfangsrichtung einen gleich bleibenden Querschnitt auf. Insbesondere sind die Dichtflächen entlang ihrer gesamten Erstreckung in Umfangsrichtung im Querschnitt zahnstangenförmig ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform entspricht der Abstand zwischen den Außenvorsprüngen dem Abstand zwischen Gegenvorsprüngen der Gegenprofile. Alternativ oder zusätzlich entspricht die Form der Außenvorsprünge der Form von Gegenvorsprüngen der Gegenprofile. Alternativ oder zusätzlich entspricht die Dimensionierung der Außenvorsprünge der Dimensionierung von Gegenvorsprüngen der Gegenprofile.
  • In einer Ausführungsform kann der Dichtungskörper eine Shore A Härte von wenigstens 50, 60 oder 65 und/oder höchsten 75, 80 oder 90 aufweisen. Die Shore A Härte kann gemäß DIN ISO 7619-1 gemessen werden.
  • In einer Ausführungsform kann der Dichtungskörper zum Abdichten der Wandteile zueinander zwischen den Dichtflächen verpresst sein. Im verpressten Zustand kann der Abstand zwischen den Dichtflächen 70% bis 99%, insbesondere 80 % bis 95%, der Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers im nicht verpressten Zustand entsprechen.
  • in einer Ausführungsform ist der Dichtungskörper als ein eine Längsachse in Umfangsrichtung umlaufender Dichtungsring ausgebildet. Insbesondere ist das Außenprofil durch Außenvorsprünge und Außennuten gebildet, die sich jeweils ringförmig, insbesondere geschlossene ringförmig, in Umfangsrichtung um die Längsachse erstrecken. Unter einer ringförmigen Erstreckung der Außenvorsprünge ist insbesondere zu verstehen, dass ein Außenvorsprung eine separate ringförmige Struktur ausbildet, die in Abrollrichtung von einem benachbarten Außenvorsprung beabstandet ist. Unter einer geschlossenen ringförmigen Erstreckung der Außenvorsprünge ist insbesondere zu verstehen, dass ein Außenvorsprung in Umfangsrichtung einen geschlossenen Kreis bildet. Im Gegensatz zu einer spiralförmigen Erstreckung von Außenvorsprüngen soll unter der bevorzugten ringförmigen Erstreckung von Außenvorsprüngen zu verstehen sein, dass die einzelnen Außenvorsprünge nicht ineinander übergehen. Dadurch kann insbesondere vermieden werden, dass der Dichtungskörper beim Abrollen Torsionsspannungen ausgesetzt wird, wodurch die Lebensdauer des Dichtungskörpers erhöht werden kann, insbesondere wodurch Risse und ein Durchreißen des Dichtungskörpers vermieden werden kann.
  • Insbesondere ist das Außenprofil durch wenigstens vier, fünf oder sechs Außenvorsprünge und/oder Außennuten gebildet, die sich jeweils ringförmig, insbesondere geschlossene ringförmig, in Umfangsrichtung um die Längsachse erstrecken. Insbesondere sind die Außenvorsprünge in äquidistanten Abständen zueinander in Abrollrichtung um die Abrollachse an dem Dichtungskörper angebracht. Insbesondere ist das Außenprofil einstückig mit dem Dichtungskörper ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich die Außenvorsprünge zahnradförmig oder sternförmig in Radialrichtung zur Abrollachse.
  • Insbesondere bilden die in Abrollrichtung um die Abrollachse angeordneten Außenvorsprünge im Querschnitt die Zähne eines zahnradförmigen Querschnitts des Dichtungskörpers aus. Insbesondere erstrecken sich die einzelnen Außenvorsprünge sternförmig von der Abrollachse in Radialrichtung zur Abrollachse nach außen.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Dichtflächen als eine Längsachse in Umfangsrichtung umlaufende Mantelflächen ausgebildet. Die Mantelfläche kann insbesondere durch die zuvor beschriebene mantelförmige, insbesondere zylindermantelförmige, Erstreckung der Dichtflächen realisiert werden. Insbesondere sind die Gegenprofile durch Gegenvorsprünge und -Nuten gebildet, die sich ringförmig, insbesondere geschlossene ringförmig, in Umfangsrichtung und Längsachse erstrecken. Insbesondere sind die einzelnen Gegenvorsprünge entlang der Längsachse in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. Insbesondere weist wenigstens eine, vorzugsweise beide, der Dichtflächen wenigstens vier, sechs, acht oder zehn Gegenvorsprünge und/oder Gegennuten auf. Insbesondere bilden die Gegenvorsprünge und Gegennuten jeweils eines Gegenprofils im Querschnitt die zuvor beschriebene zahnstangenartige Erstreckung der Gegenprofile. Insbesondere sind die Spitzen der Gegenvorsprünge der zwei Dichtflächen in Radialrichtung zur Längsachse jeweils aufeinander zu ausgerichtet. Insbesondere sind die Dichtflächen derart teleskopartig zueinander beweglich, dass die Gegenprofile bei einer Relativbewegung zwischen den Dichtflächen entlang der Längsachse parallel zueinander in entgegengesetzte Richtungen versetzt werden, insbesondere sodass der mit beiden Gegenprofilen im Eingriff stehende Dichtungskörper in eine Abrollbewegung gezwungen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Dichtungskörper vollständig aus Elastomermaterial gebildet. Insbesondere ist der Dichtungskörper elastisch ausgebildet. Insbesondere ist der Dichtungskörper elastischer ausgebildet als die Dichtflächen. Insbesondere weist der Dichtungskörper einen geringeren Deformationswiderstand auf als die Dichtflächen. Insbesondere weist der Dichtungskörper eine geringere Härte auf als die Dichtflächen. Gemäß einer Ausführungsform können die Dichtflächen und/oder der nachfolgend beschriebene Innenhülsenabschnitt und/oder der nachfolgend beschriebene Außenhülsenabschnitt aus gegenüber Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, resistenten Material, insbesondere aus Polyamid oder aus Polypropylen, hergestellt sein. Destilliertes Wasser kann mit herkömmlichen Werkstoffen toxisch wirken und Material aus diesen auslösen, welches insbesondere den Brennstoffzellenprozess bei der nachfolgend beschriebenen Anwendung der Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzelle beeinträchtigen kann und die Brennstoffzelle beschädigen kann. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung mit gegenüber destilliertem Wasser resistentem Material kann die Lebensdauer der Dichtungsanordnung erhöht werden und/oder die Lebensdauer der Brennstoffzelle erhöht werden. Ferner kann insbesondere der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erhöht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen den Dichtflächen ein Abrollspalt ausgebildet, in dem der Dichtungskörper in Folge einer Relativbewegung zwischen den Wandteilen entlang einer Längsachse abrollen kann. Insbesondere erstreckt sich der Abrollspalt hohlzylinderförmig zwischen den Dichtflächen, insbesondere zwischen der innenteilseitigen Dichtfläche und der außenteilseitigen Dichtfläche. Insbesondere wird der Abrollspalt in Radialrichtung zur Längsachse radial außenseitig durch die außenteilseitige Dichtfläche und radial innenseitig durch die innenteilseitige Dichtfläche begrenzt. Insbesondere erstreckt sich der Abrollspalt entlang der Längsachse über wenigstens 300%, 400% oder 500% der Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers. Unter der Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers ist insbesondere der Durchmesser eines gedachten Kreises zu verstehen, dessen Mittelpunkt durch die Abrollachse definiert ist und der die Spitzen jedes Außenvorsprungs tangiert.
  • Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass der Dichtungskörper auch bei größeren Relativbewegungen zwischen den Dichtflächen entlang der Längsachse abrollen kann, sodass Gleitreibung an dem Dichtungskörper weitestgehend vermieden werden kann. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform eines Kolben-Zylinder-Antriebs, insbesondere Kolben-Zylinder-Linearantriebs, eingesetzt wird oder wenn mit der Dichtungsanordnung große thermisch bedingte Ausdehnungen oder Schrumpfungen von Wärmetauschern ausgeglichen werden sollen.
  • Insbesondere hat sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Dichtungsanordnung auch bei einseitig druckbelasteten Dichtungsanordnungen eine ausreichend hohe Lebensdauer und Dichtungswirkung erzielt werden kann. Dies könnte daran liegen, dass durch das zahnradartige Abrollen des Dichtungskörpers an den Dichtflächen, insbesondere durch das Ein- und Ausfahren des Außenprofils in die Gegenprofile, der Verschleiß am Dichtungskörper reduziert wird. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der zahnradartige Eingriff zwischen dem Außenprofil und den Gegenprofilen die Dichtungswirkung nicht negativ beeinträchtigt, wenn nicht sogar verstärkt. Überraschenderweise hat sich auch herausgestellt, dass durch den zahnradartigen Eingriff des Außenprofils in die Gegenprofile die Komprimierung des Dichtungskörpers zwischen den Dichtflächen unter Aufrechterhaltung der Dichtungswirkung reduziert werden kann, wodurch abermals die Lebensdauer der Dichtungsanordnung erhöht werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann die Dichtungsanordnung zwei zueinander bewegliche Wandteile insbesondere einer fluidführenden Leitung oder einer fluidbeinhaltenden Kammer umfassen. Die fluidführende Leitung kann eine Leitung eines Wärmetauschers und/oder einer Brennstoffzelle sein. Die fluidbeinhaltende Kammer kann eine Kammer eines Kolben-Zylinder-Antriebs sein. Die zueinander beweglichen Wandteile können als teleskopartig zueinander bewegliche Hülsenabschnitte ausgebildete sind. Die Dichtflächen können durch einander zugewandte Manteldichtflächen der Hülsenabschnitte ausgebildet sein.
  • Zuvor und nachfolgend werden zur Illustration bevorzugter Ausführungsformen die zwei zueinander beweglichen Hülsenabschnitte auch als Innenhülsenabschnitt und als ein den Innenhülsenabschnitt umgebender Außenhülsenabschnitt bezeichnet. Es sei jedoch klar, dass im Zusammenhang mit dem Innenhülsenabschnitt beschriebene Merkmale auch am Außenhülsenabschnitt ausgebildet sein können und umgekehrt.
  • Unter einer fluidführenden Leitung ist insbesondere eine Leitung zu verstehen, die dazu geeignet ist, ein Fluid zu Führen. Insbesondere muss eine fluidführende Leitung nicht zwangsläufig ein Fluid führen. Unter dem Führen eines Fluides kann das Leiten eines die Dichtungsanordnung durchströmenden Fluidstroms verstanden werden. Hierzu kann die Dichtungsanordnung insbesondere als Leitungsabschnitt mit einer Fluidzuführöffnung zum Zuführung eines Fluidstroms in den Leitungsabschnitt und einer Fluidabführöffnung zum Abführen des Fluidstroms aus dem Leitungsabschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Dichtungsanordnung als Leitungsabschnitt des weiter unten beschriebenen Wärmetauschers oder der Brennstoffzelle ausgebildet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann unter dem Führen eines Fluides auch das beinhalten eines Fluides oder das Begrenzen eines im Wesentlichen statischen Fluidvolumens verstanden werden. Insbesondere können die zueinander beweglichen Wandteile Wandteile einer fluidbeinhaltenden Kammer sein. Insbesondere kann die fluidbeinhaltende Kammer die Arbeitskammer eines Kolben-Zylinder-Antriebs sein. Unter einem im Wesentlichen statischen Fluidvolumen kann beispielsweise ein Arbeitsfluid verstanden werden, das zum Stellen eines in einem Zylinder beweglich gelagerten Kolbens dem Kolben zu- und/oder abgeführt wird. Beispielsweise können der Innenhülsenabschnitt und der Außenhülsenabschnitt den Kolben und den Zylinder des weiter unten beschriebenen Kolben-Zylinder-Antriebs ausbilden. Dabei kann beispielsweise eine Fluiddurchtrittsöffnung in dem Zylinder ausgebildete sein, um dem Kolben ein Arbeitsfluid zu- und/oder abzuführen. Zusätzlich kann eine Krafteinleitungswandung an dem Kolben ausgebildet sein, um den Kolben über eine Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsfluid und einem Umgebungsdruck zu stellen. Insbesondere kann die Dichtungsanordnung Teil eines geschlossenen Systems, wie eines Kolben-Zylinder-Antriebs, insbesondere eines Linearantriebs oder eines Aktuators, sein, in dem ein Fluid, insbesondere ein Arbeitsfluid, zum Stellen eines beweglichen Teils des Systems, wie eines Kolbens, relativ zu einem anderen Teil des Systems, wie eines Zylinders, mittels Druck, insbesondere mittels Überdruck oder Unterdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck, beaufschlagt werden kann. Insbesondere kann die Dichtungsanordnung Teil eines Systems sein, in dem die Dichtungsanordnung nicht von dem Fluid durchströmt wird. Bei einem derartigen System ist unter dem Beinhalten des Fluides insbesondere zu verstehen, dass das Fluid innerhalb eines geschlossenen Raums geführt werden kann, der wenigstens abschnittsweise von dem Innenhülsenabschnitt und/oder dem Außenhülsenabschnitt begrenzt ist. Insbesondere kann der geschlossene Raum sich durch Stellen des beweglichen Teils vergrößern und/oder verkleinern.
  • In einer Ausführungsform sind der Innenhülsenabschnitt und der Außenhülsenabschnitt teleskopartig entlang einer Längsachse zueinander beweglich.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die einander zugewandten Manteldichtflächen durch eine innteilseitig ausgebildete Dichtfläche in Form einer Außenmanteldichtfläche des Innenhülsenabschnitts gebildet und durch eine außenteilseitig ausgebildete Dichtfläche in Form einer Innenmanteldichtfläche des Außenhülsenabschnitts gebildet. Die Manteldichtflächen können durch die zuvor beschriebenen Mantelflächen bzw. durch die zuvor beschriebene mantelförmige, insbesondere zylinderförmige, Erstreckung der Dichtflächen um die Längsachse gebildet sein. Insbesondere können die Hülsenabschnitte derart zueinander beweglich sein, wie zuvor bezüglich der Dichtfläche beschrieben. Insbesondere ist jeweils eine Dichtfläche einstückig mit jeweils einem Hülsenabschnitt ausgebildet. Insbesondere sind die Hülsenabschnitte jeweils als Hohlzylinder ausgebildet. Insbesondere ist der Innenhülsenabschnitt in dem Außenhülsenabschnitt gelagert. Insbesondere weisen die Hülsenabschnitte eine gemeinsame Rotationssymmetrieachse auf. Insbesondere ist die gemeinsame Rotationssymmetrieachse die Längsachse.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein insbesondere ringförmiger oder zylinderförmiger Spalt zwischen den Dichtflächen ausgebildet, der von dem mit den Dichtflächen in abrollendem Dichteingriff stehenden Dichtungskörper in zwei Spaltabschnitte unterteilt wird, um einen mit dem Fluid beaufschlagbaren Spaltabschnitt der zwei Spaltabschnitte gegenüber dem anderen Spaltabschnitt abzudichten. Dadurch kann der Dichtungskörper in einem Spaltabschnitt mit dem Fluid beaufschlagt werden, während der andere Spaltabschnitt gegenüber dem Fluid abgedichtet ist. Dadurch kann das Fluid eine Schmierwirkung für den Dichtungskörper bereitstellen, was abermals die Lebensdauer des Dichtungskörpers erhöhen kann. Gleichzeitig kann durch entsprechende Dimensionierung des Spaltes wie zuvor für den Abrollspalt beschrieben, gewährleistet werden, dass der Dichtungskörper auch bei größeren Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitt und dem Außenhülsenabschnitt insbesondere formschlüssig und/oder schlupffrei abrollen kann, wodurch insbesondere der Verschleiß des Dichtungskörpers reduziert wird. Insbesondere ragen Gegenvorsprünge der Gegenprofile der Dichtflächen in den Spalt hinein über die der Dichtungskörper über dessen Außenprofil in eine Abrollbewegung gezwungen werden kann, wenn der Innenhülsenabschnitt unter Außenhülsenabschnitt entlang der Längsachse relativ zueinander bewegt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung eine Radiallagerung zum beweglichen Lager des Innenhülsenabschnitts und des Außenhülsenabschnitts entlang einer Längsachse. Insbesondere kann die Radiallagerung derart ausgestaltet sein, dass sie ausschließlich eine Relativbewegung des Innenhülsenabschnitts relativ zum Außenhülsenabschnitt entlang der Längsachse zulässt. Insbesondere kann durch die Radiallagerung eine Relativbewegung in Radialrichtung und/oder in Umfangsrichtung unterbunden sein.
  • In einer Ausführungsform ist die Radiallagerung durch eine Führungsinnenprofilierung des Innenhülsenabschnitts und eine Führungsaußenprofilierung des Außenhülsenabschnitts gebildet.
  • In einer Ausführungsform ist die Führungsinnenprofilierung durch in Umfangsrichtung um die Längsachse alternierende Führungsinnenvorsprünge und Führungsinnennuten gebildet. Ferner kann die Führungsaußenprofilierung durch in Umfangsrichtung um die Längsachse alternierende Führungsaußenvorsprünge und Führungsaußennuten gebildet sein. Insbesondere erstrecken sich die Führungsinnenvorsprünge und/oder die Führungsaußenvorsprünge jeweils geradlinig, insbesondere parallel zur Längsachse. Insbesondere sind die Führungsinnenvorsprünge und/oder die Führungsaußenvorsprünge jeweils in äquidistanten Abständen zueinander in Umfangsrichtung um die Längsachse angeordnet. Insbesondere weisen die Führungsinnenvorsprünge zueinander im Wesentlichen den gleichen Abstand in Umfangsrichtung auf, wie die Führungsaußenvorsprünge. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Führungsinnenvorsprünge jeweils in die Führungsaußennuten eingreifen können und die Führungsaußenvorsprünge jeweils in die Führungsinnennuten eingreifen können. Insbesondere sind die Führungsinnennuten komplementär zu den Führungsaußenvorsprüngen ausgebildet und die Führungsaußennuten komplementär zu den Führungsinnenvorsprünge ausgebildet. Insbesondere greifen die Führungsinnenvorsprünge derart in die Führungsaußennuten ein, dass die Führungsinnenvorsprünge bei einer Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitt und dem Außenhülsenabschnitt entlang der Längsachse durch die Führungsaußennuten geführt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Führungsinnenprofilierung an einer Außenmantelführungsfläche des innenseitigen Hülsenabschnitts ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Führungsaußenprofilierung an einer in Innenmantelführungsfläche des außenseitigen Hülsenabschnitts ausgebildet. Insbesondere schließen die Außenmantelführungsfläche und die Innenmantelführungsfläche entlang der Längsachse an die Dichtflächen an. Insbesondere erstrecken sich die Innenmantelführungsfläche und die Außenmantelführungsfläche koaxial zu den Dichtflächen. Insbesondere erstrecken sich die Innenmantelführungsfläche und die Außenmantelführungsfläche zylinderförmig.
  • Insbesondere werden die innenteilseitige Dichtfläche und die Außenmantelführungsfläche jeweils durch den Außenmantel des Innenhülsenabschnitts gebildet. Insbesondere wird die innenteilseitige Dichtfläche durch einen Bereich des Außenmantels des Innenhülsenabschnitts gebildet, in dem das Gegenprofil durch sich in Umfangsrichtung ringförmig erstreckende Vorsprünge und Nuten gebildet ist, die insbesondere entlang der Längsachse zueinander beabstandet sind.
  • Alternativ oder zusätzlich wird die Außenmantelführungsfläche durch einen Bereich des Außenmantels des Innenhülsenabschnitts gebildet, in dem die Führungsinnenprofilierung durch sich geradlinig, insbesondere parallel zur Längsachse, erstreckende Vorsprünge und Nuten gebildet ist, die insbesondere in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind. Insbesondere geht die Führungsinnenprofilierung der Radiallagerung entlang der Längsachse in das Gegenprofil der innenteilseitigen Dichtfläche über.
  • Insbesondere werden die außenteilseitige Dichtfläche und die Innenmantelführungsfläche jeweils durch den Innenmantel des Außenhülsenabschnitts gebildet. Insbesondere wird die außenteilseitige Dichtfläche durch einen Bereich des Innenmantels des Außenhülsenabschnitts gebildet, in dem das Gegenprofil durch sich in Umfangsrichtung ringförmig erstreckende Vorsprünge und Nuten gebildet ist, die insbesondere entlang der Längsachse zueinander beabstandet sind. Alternativ oder zusätzlich wird die Außenmantelführungsfläche durch einen Bereich des Innenmantels des Außenhülsenabschnitts gebildet, in dem die Führungsaußenprofilierung durch sich geradlinig, insbesondere parallel zur Längsachse, erstreckende Vorsprünge und Nuten gebildet ist, die insbesondere in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind. Insbesondere geht die Führungsaußenprofilierung der Radiallagerung entlang der Längsachse in das Gegenprofil der außenteilseitigen Dichtfläche über.
  • In einer Ausführungsform entspricht der Abstand zwischen den Führungsinnenvorsprüngen dem Abstand zwischen den Führungsaußenvorsprüngen. Alternativ oder zusätzlich entspricht die Form der Führungsinnenvorsprünge der Form der Führungsaußenvorsprünge. Alternativ oder Zusätzlich entspricht die Dimensionierung der Führungsinnenvorsprünge, Dimensionierung der Führungsaußenvorsprünge.
  • In einer Ausführungsform ist die Radiallagerung durch einen sich koaxial zur Längsachse erstreckenden Lagermantel und ein teleskopartig in den Lagermantel eingreifenden Lagerzapfen ausgebildet. Insbesondere umlaufen der in Radialrichtung innenseitige Hülsenabschnitt und der in Radialrichtung außenseitige Hülsenabschnitte den Lagerzapfen und den Lagermantel in Umfangsrichtung. Der Lagerzapfen kann fest, insbesondere einstückig, mit dem Innenhülsenabschnitt verbunden sein. Der Lagermantel kann fest, insbesondere einstückig, mit dem Außenhülsenabschnitt verbunden sein. Der Lagermantel und/oder der Lagerzapfen kann hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Lagermantel koaxial zum Innenhülsenabschnitt und zum Außenhülsenabschnitt angeordnet sein. Insbesondere kann der Lagerzapfen in Umfangsrichtung von dem Lagermantel umschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Lagermantel in Umfangsrichtung von dem Innenhülsenabschnitt umschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Innenhülsenabschnitt in Umfangsrichtung von dem Außenhülsenabschnitt umschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Lagermantel eine Fluiddurchtrittsöffnung zum Zuführen von Fluid in und/oder zum Abführen von Fluid aus dem innseitigen Hülsenabschnitt und/oder dem außenseitigen Hülsenabschnitt auf. Insbesondere erstreckt sich die Fluiddurchtrittsöffnung hierfür entlang der Längsachse durch den Lagermantel in den Außenhülsenabschnitt und/oder den Innenhülsenabschnitts hinein. Insbesondere ragt der Lagermantel entlang der Längsachse wenigstens abschnittsweise in den Innenhülsenabschnitt und/oder in den Außenhülsenabschnitt hinein. Insbesondere erstreckt sich die Fluiddurchtrittsöffnung zylinderförmig durch den Lagermantel hindurch. Insbesondere umschließt der Lagermantel die Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung. Der Lagerzapfen kann wenigstens einen Steg aufweisen, der die Fluiddurchtrittsöffnung in wenigstens zwei Fluiddurchtrittskanäle unterteilt. Insbesondere kann der Lagerzapfen wenigstens drei Stege aufweisen, die sich in Radialrichtung zur Längsachse sternförmig voneinander weg erstrecken. Insbesondere kann der Lagerzapfen die Fluiddurchtrittsöffnung kuchenartig in Fluiddurchtrittskanäle unterteilen, die in Radialrichtung innenseitig durch den Lagerzapfen begrenzt sind und in Radialrichtung außenseitig durch den Lagermantel begrenzt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind der Lagermantel und der Außenhülsenabschnitt fest miteinander verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind der Lagerzapfen und der Innenhülsenabschnitt fest miteinander verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Dichtungsanordnung eine Federung, die wenigstens einen der Hülsenabschnitte mit einer Federkraft beaufschlagt, die entlang einer Längsachse ausgerichtet ist, entlang der die Hülsenabschnitte teleskopartig zueinander beweglich sind, wobei die Federung vorzugsweise durch wenigstens eine Feder gebildet wird, die an wenigstens einem Gegenlager eines Hülsenabschnitts, vorzugsweise an jeweils einem Gegenlager beider Hülsenabschnitte, abgestützt ist, insbesondere um einer Relativbewegung der Hülsenabschnitte entgegenzuwirken oder diese hervorzurufen.
  • Insbesondere können Hülsenabschnitte über eine Federung relativ zueinander federnd gelagert sein. Beispielsweise kann wenigstens eine Feder an jeweils einem Gegenlager eines Hülsenabschnitts abgestützt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Feder an nur einem Gegenlager eines der Hülsenabschnitte abgestützt werden und zusätzlich an einem weiteren Gegenlager, beispielsweise einer Gehäusewandung eines Kolben-Zylinder-Antriebs, eines Wärmetauschers oder einer Brennstoffzelle, abgestützt sein. Insbesondere kann die Federung derart ausgestaltet sein, dass sie eine Federkraft, insbesondere parallel zur Längsachse, auf wenigstens einen der Hülsenabschnitt ausübt. Insbesondere kann dafür wenigstens eine Feder auf Druck oder Zug belastet sein. Dadurch kann bei einer thermisch bedingten Ausdehnung oder Schrumpfung, die zu einer Relativbewegung der Hülsenabschnitte zueinander führt, beim Nachlassen der Ausdehnung oder Schrumpfung, die Federung ein Zurückstellen der Hülsenabschnitte in Ihre ursprüngliche Position bewirken. Ferner kann bei einer Relativbewegung eines als Kolben ausgebildeten Hülsenabschnitts relativ zu einem als Zylinder ausgebildeten Hülsenabschnitts, ein Zurückstellen über die Federung erfolgen.
  • Insbesondere kann der nachfolgend beschriebene Kolben-Zylinder-Antrieb eine Federung, insbesondere wenigstens eine Rückstellfeder, aufweisen, über die der Kolben in Rückstellrichtung gestellt werden kann. Die Rückstellrichtung ist insbesondere die der Zustellrichtung entgegengesetzte Richtung. Insbesondere ist die Federung derart auf Zug oder Druck belastet, dass der Kolben bei Reduzierung des Überdrucks oder des Unterdrucks über die Federspannung in Rückstellrichtung gestellt werden kann.
  • Insbesondere kann der nachfolgend beschriebene Wärmetauscher eine Federung aufweisen. Die Federung weist insbesondere wenigstens eine Feder auf. Insbesondere kann die Federung derart ausgelegt sein, dass Sie eine Federkraft in oder entgegengesetzt zur Richtung bereitstellt, in welche die größte thermisch bedingte Ausdehnung und/oder Schrumpfung erwartet wird. Insbesondere kann die Federung wenigstens eine auf Zug oder Druck belastete Feder aufweisen, die eine Federkraft parallel zur Längsachse der Hülsenabschnitte ausübt. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Hülsenabschnitte durch thermisch bedingte Schrumpfung oder Ausdehnung in eine Richtung parallel zur Längsachse relativ zueinander verschoben werden und beim Nachlassen einer derartigen Schrumpfung oder Ausdehnung durch die Federkraft wieder in Ihre ursprüngliche Position zurück verbracht werden können.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine fluidführende Leitung mit einem Zuführleitungsabschnitt und einem Abführleitungsabschnitt, die über die zuvor beschriebene Dichtungsanordnung miteinander verbunden sind, wobei einer der Hülsenabschnitte an dem Zuführleitungsabschnitt ausgebildet ist und der andere der Hülsenabschnitte an dem Abführleitungsabschnitt ausgebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Zuführleitungsabschnitt und dem Abführleitungsabschnitt durch eine teleskopartige Relativbewegung der Hülsenabschnitte ausgleichen zu können. Insbesondere sind der Zuführleitungsabschnitt und der Abführleitungsabschnitt über die Dichtungsanordnung fluiddicht miteinander verbunden. Insbesondere wird das Dichtungsmittel entlang der Längsachse nur von einer Seite von dem Fluid mit Druck beaufschlagt.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher, der insbesondere zum Kühlen einer Brennstoffzelle geeignet ist. Der Wärmetauscher umfasst einen Wärmeübertragungskörper zum Führen eines wärmeaufnehmenden oder eines wärmeabgebenden Fluides und wenigstens eine wie zuvor beschriebene fluidführende Leitung zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Wärmeübertragungskörper. Die teleskopartig zueinander beweglichen Hülsenabschnitte sind in die Richtung zueinander beweglich ausgelegt, in welcher die größte thermisch bedingte Ausdehnung oder Schrumpfung des Wärmeübertragungskörpers erwartet wird, um eine entsprechende Ausdehnung oder Schrumpfung durch eine Relativbewegung zwischen den Hülsenabschnitten ausgleichen zu können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei dem der Wärmeübertragungskörper wenigstens eine Wärmeübertragungsplatte aufweist, entspricht diese Richtung insbesondere der Orthogonale zu der Ebene, in der sich die Wärmeübertragungsplatte erstreckt. Demnach ist die Richtung, in die die Hülsenabschnitte teleskopartig zueinander beweglich sind insbesondere parallel zur Orthogonalen der wenigstens einen Wärmeübertragungsplatte ausgerichtet.
  • Bei dem Wärmetauscher wird bevorzugt die zuvor beschriebene Radiallagerung mit Führungsinnenprofilierung und Führungsaußenprofilierung eingesetzt, um den Durchflussquerschnitt der Hülsenabschnitte, insbesondere des Innenhülsenabschnitts, durch die Radiallagerung nicht zu verkleinern.
  • Insbesondere sind die Hülsenabschnitte des Leitungsabschnitts in die Richtung teleskopartig zueinander beweglich gelagert, in welche die größte thermisch bedingte Ausdehnung und/oder Schrumpfung erwartet wird.
  • In einer Ausführungsform sind die innenteilseitige Dichtfläche und die außenteilseitige Dichtfläche an den Mantelflächen des Innenhülsenabschnitts und des Außenhülsenabschnitts ausgebildet sind. Insbesondere ist die innenteilseitige Dichtfläche an der Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts ausgebildet und die außenteilseitige Dichtfläche an der Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist einer der Hülsenabschnitte, insbesondere der in Radialrichtung innenseitige Hülsenabschnitt, fest mit dem Wärmeübertragungskörper verbunden, insbesondere einstückig mit dem Wärmeübertragungskörper ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der andere Hülsenabschnitt, insbesondere der in Radialrichtung außenseitige Hülsenabschnitt, fest mit einem den Wärmeübertragungskörper aufnehmenden Wärmetauschergehäuse verbunden, insbesondere einstückig mit dem Wärmetauschergehäuse ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich der Innenhülsenabschnitt und der Außenhülsenabschnitt jeweils um eine Hülsenlängsachse. Insbesondere ist die Hülsenlängsachse parallel, insbesondere koaxial, zur zuvor und nachfolgend beschriebenen Längsachse ausgerichtet. Insbesondere ist die Längsachse parallel zu der Richtung ausgerichtet, in der die größte thermisch bedingte Ausdehnung oder Schrumpfung des Wärmeübertragungskörpers erwartet wird. Insbesondere greift der Innenhülsenabschnitt teleskopartig in den Außenhülsenabschnitt ein. Insbesondere ist der Innenhülsenabschnitt teleskopartig gegenüber dem Außenhülsenabschnitt entlang der Längsachse beweglich. Insbesondere ist der Dichtungskörper, insbesondere in Form eines Dichtungsrings, zwischen der Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts und der Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts angeordnet. Insbesondere bilden die Innenmantelfläche und die Außenmantelfläche der Hülsenabschnitte jeweils die Dichtflächen mit Gegenprofilen.
  • Insbesondere weist der Außenhülsenabschnitt einen aus dem Wärmetauscher herausragenden Leitungsanschluss auf, über den der Leitungsabschnitt mit einer Fluidleitung einer Brennstoffzelle verbindbar ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Wärmeübertragungskörper aus wenigstens einer Wärmeübertragungsplatte gebildet. Der Wärmeübertragungskörper kann aus wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten gebildet sein. Die wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten können federnd miteinander gekoppelt sind.
  • In einer Ausführungsform weist der Wärmetauscher eine erste erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, deren Innenhülsenabschnitt und Außenhülsenabschnitt einen Zuführleitungsabschnitt zum Zuführen des Fluides in den Wärmeübertragungskörper bilden, und eine zweite erfindungsgemäße Dichtungsanordnung auf, deren Innenhülsenabschnitt und Außenhülsenabschnitt einen Abführleitungsabschnitt zum Abführen des Fluides aus dem Wärmeübertragungskörper bilden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Brennstoffzelle, die insbesondere zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs geeignet ist. Die Brennstoffzelle umfasst einen Brennstoffzellenstapel und eine zuvor beschriebene fluidführende Leitung zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Brennstoffzellenstapel. Insbesondere umfasst die Brennstoffzelle ferner einen wie zuvor beschriebenen Wärmetauscher zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels. Dabei entspricht die fluidführende Leitung des Brennstoffzellenstapels insbesondere der fluidführenden Leitung der Brennstoffzelle. Insbesondere ist der Wärmeübertragungskörper des Wärmetauschers aus wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten gebildet. Insbesondere sind die wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten alternierend mit wenigstens zwei Brennstoffzelleneinheiten des Brennstoffzellenstapels insbesondere entlang der Längsachse angeordnet.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der zuvor beschriebenen Brennstoffzelle. Bei der Brennstoffzelle handelt es sich insbesondere um eine Brennstoffzelle zum Bereitstellen der Stromversorgung für einen Fahrantriebselektromotor des Kraftfahrzeugs.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Kolben-Zylinder-Antrieb, insbesondere Kolben-Zylinder-Linearantrieb, mit einem Zylinder und einem beweglich in dem Zylinder gelagerten Kolben. Insbesondere ist der Kolben-Zylinder-Antrieb ein fluidbetriebener Kolben-Zylinder-Antrieb. Insbesondere ist der fluidbetriebene Kolben-Zylinder-Antrieb ein liquidbetriebener Kolben-Zylinder-Antrieb. Insbesondere ist die Dichtungsanordnung aus Dichtungskörper und Dichtflächen dazu ausgelegt den Kolben-Zylinder-Antrieb im Betrieb mit einem Liquid gegenüber der Umgebung des Kolben-Zylinder-Antriebs abzudichten. Der Zylinder und der Kolben sind durch die zuvor beschriebene Dichtungsanordnung ausgebildet, wobei der Zylinder durch einen der Hülsenabschnitte, insbesondere durch den in Radialrichtung außenseitigen Hülsenabschnitt, ausgebildet ist und der Kolben durch den anderen Hülsenabschnitt, insbesondere durch den in Radialrichtung innenseitigen Hülsenabschnitt, ausgebildet ist. Der in Radialrichtung innenseitige Hülsenabschnitt kann auch als Innenhülsenabschnitt bezeichnet werden. Der in Radialrichtung außenseitige Hülsenabschnitt kann auch als Außenhülsenabschnitt bezeichnet werden. Insbesondere bildet die Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts die innenteilseitige Dichtfläche. Insbesondere bildet die Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts die außenteilseitige Dichtfläche. Insbesondere begrenzen der Innenhülsenabschnitt und der Außenhülsenabschnitts einen hohlzylinderförmigen Raum, in dem der Dichtungskörper in Form eines Dichtungsrings angeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform sind die innenteilseitige Dichtfläche und die außenteilseitige Dichtfläche an den Mantelflächen des Kolbens und des Zylinders ausgebildet. Die innenteilseitige Dichtfläche kann an der Kolbenaußenmantelfläche ausgebildet sein. Die außenteilseitige Dichtfläche kann an der Zylinderinnenmantelfläche ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform sind der Kolben und der Zylinder derart ausgestaltet, dass beim Stellen des Kolbens über eine Druckdifferenz der Kolben und der Zylinder jeweils von ausschließlich einer Axialrichtung mit dem Druck des Fluides beaufschlagt werden. Insbesondere werden der Kolben und der Zylinder in zueinander entgegengesetzte Axialrichtungen mit dem Druck des Fluides beaufschlagt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Zylinder hohlzylinderförmig ausgebildet und begrenzt eine Kolbenaufnahme, in der der Kolben teleskopartig entlang einer Längsachse verstellbar ist. Insbesondere kann die Kolbenaufnahme an der dem Kolben zugewandten Stirnseite eine Kolbenaustrittsöffnung begrenzen, über die der Kolben wenigstens abschnittsweise aus dem Zylinder herausragen kann. Insbesondere ist die Kolbenaustrittsöffnung scheibenförmige ausgebildet und wird durch den Zylindermantel des Zylinders begrenzt. Insbesondere ist der Innendurchmesser des Zylindermantels um wenigstens 100%, 120%, 140%, 160%, 180%, 190 % oder 195 % und/oder höchstens 199 % der Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers im Querschnitt größer als der Außendurchmesser des Kolbenmantels. Dadurch kann einerseits ausreichend Platz zur Dichtungsanordnung des Dichtungskörpers zwischen dem Zylinder und dem Kolben bereitgestellt werden. Andererseits kann sichergestellt werden, dass der Dichtungskörper zwischen dem Kolben und dem Zylinder zur Erhöhung der Dichtungswirkung komprimiert werden kann. An der dem Kolben abgewandten Stirnseite kann der Zylinder eine Stirnwandung aufweisen, die sich in Radialrichtung nach innen von dem Zylindermantel bis zu dem nachfolgend und zuvor beschriebenen Lagermantel erstrecken kann. Insbesondere kann der Zylinder an seiner Außenmantelfläche eine den Zylinder in Umfangsrichtung umlaufende Nut aufweisen. Die Nut kann beispielsweise als Befestigungsnut oder als Dichtnut eingesetzt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Zylinder hohlzylinderförmig ausgebildet und begrenzt an seiner dem Kolben abgewandten Stirnseite eine Fluiddurchtrittsöffnung, über die ein Fluide zum Stellen des Kolbens in den Hohlzylinder zu und/oder abführbar ist. Insbesondere ist die Fluiddurchtrittsöffnung von einem Lagermantel des Zylinders begrenzt, in dem ein Lagerzapfen des Kolbens teleskopartig eingreift, um den Kolben radial gegenüber dem Hohlzylinder zu lagern. Insbesondere bilden der Lagerzapfen und der Lagermantel die zuvor im Zusammenhang mit der Dichtungsanordnung beschriebene Radiallagerung. Insbesondere kann sich der Lagermantel hohlzylinderförmig entlang der Längsachse in den Zylinder hinein erstrecken und aus dem Zylinder heraus erstrecken. Insbesondere kann der Lagermantel über eine scheibenförmige Stirnwandung des Zylinders fest mit dem Zylindermantel verbunden sein, insbesondere einstückig mit der Stirnwandung und dem Zylindermantel ausgebildet sein. Insbesondere kann der Lagermantel an seinem aus dem Zylinder herausragenden Abschnitt wenigstens eine sich in Umfangsrichtung um die Außenmantelfläche das Lagermantels erstreckende Rastnase zur Befestigung einer Fluidleitung aufweisen. Insbesondere können drei entlang der Längsachse voneinander beabstandete Rastnasen vorgesehen sein. Insbesondere kann sich die wenigstens eine Rastnase in Umfangsrichtung vollständig um den Lagermantel erstrecken.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Kolben hohlzylinderförmig ausgebildet und weist an seiner dem Zylinder zugewandten Stirnseite eine Fluiddurchtrittsöffnung auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Kolben an seiner dem Zylinder abgewandten Stirnseite eine Krafteinleitungswandung zum Übertragen einer Druckdifferenz, insbesondere einer Druckdifferenz durch ein gegenüber dem Umgebungsdruck mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagten Fluid, zwischen der dem Zylinder zugewandten Seite der Krafteinleitungswandung und der dem Zylinder abgewandten Seite der Krafteinleitungswandung auf. Insbesondere erstrecken sich die Fluiddurchtrittsöffnung und/oder die Krafteinleitungswandung über wenigstens 40 %, 60 % oder 80 % des Kolbendurchmessers. Insbesondere erstreckt sich ausgehend von der Krafteinleitungswandung der zuvor beschriebenen Lagerzapfen parallel zur Längsachse.
  • Durch Beaufschlagung der Krafteinleitungswandung mit einem Überdruck oder einem Unterdruck kann der Kolben insbesondere in Zustellrichtung gestellt werden. Die Zustellrichtung ist insbesondere eine parallel zur Längsachse ausgerichtete Richtung, in die der Kolben durch eine derartige Beaufschlagung der Krafteinleitungswandung gestellt werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:
    • 1: eine perspektivische Schnittansicht einer Dichtungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung;
    • 2: eine Seitenschnittansicht der Dichtungsanordnung aus 1 mit eingefahrenem Innenhülsenabschnitt;
    • 3: die Ansicht aus 2 mit ausgefahrenem Innenhülsenabschnitt;
    • 4: eine perspektivische Teilschnittansicht eines Wärmetauschers mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung aufweist;
    • 5: eine perspektivische Schnittansicht eines Kolben-Zylinder-Antriebs mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung aufweist;
    • 6: eine perspektivische Teilschnittansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs aus 5 mit eingefahrenen Kolben; und
    • 7: die Ansicht aus 6 mit ausgefahrenem Kolben.
  • Die 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 17, wie sie bevorzugt in einem Wärmetauscher 27, wie in 4 abschnittsweise dargestellt, eingesetzt wird. Die 5 bis 7 zeigen einer alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 17, wie sie bevorzugt bei Kolben-Zylinder-Antrieben 29 und Stellgeräten 29, wie in den 5 bis 7 dargestellt, eingesetzt wird.
  • Sämtliche der dargestellten Dichtungsanordnungen 17 weisen jeweils einen Innenhülsenabschnitt 1 und einen den Innenhülsenabschnitt 1 umgebenden Außenhülsenabschnitts 3 auf. Der Innenhülsenabschnitt 1 und der Außenhülsenabschnitt 3 sind entlang der Längsachse L teleskopartig zueinander beweglich. Wenn zuvor und nach folgend von der Umfangsrichtung U im Allgemeinen gesprochen wird, ist darunter die Umfangsrichtung U um die Längsachse L zu verstehen.
  • Die Dichtungsanordnung umfasst jeweils eine innenteilseitig ausgebildete Dichtfläche 5 und einer außenteilseitige ausgebildete Dichtfläche 7 sowie einen mit der innenteilseitigen und der außenteilseitige Dichtfläche in einem abrollenden Dichteingriff stehenden Dichtungskörper 9. Die innenteilseitig ausgebildete Dichtfläche 5 ist bei sämtlichen dargestellten Ausführungsformen durch eine Außenmanteldichtfläche 5 des Innenhülsenabschnitts 1 gebildet. Die außenteilseitig ausgebildete Dichtfläche 7 ist bei sämtlichen Ausführungsformen durch eine Innenmanteldichtfläche 7 des Außenhülsenabschnitts 3 gebildet. Die Dichtflächen 5, 7 weisen jeweils eine Gegenprofil 11, 13 auf. Der Dichtungskörper 9 weist ein Außenprofil 15 auf. Das Außenprofil 15 und die Gegenprofile 11, 13 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Dichtungskörper 9 im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen 11, 13 zahnradartig abrollt. Insbesondere sind das Außenprofil 15 und die Gegenprofile 11, 13 derart aufeinander abgestimmt, dass beim Abrollen das Außenprofil 15 in die Gegenprofile 11, 13 der Dichtflächen 5, 7 zahnradartig ein- und ausfährt.
  • Wie insbesondere den 2 und 3 sowie den 6 und 7 entnehmbar ist, rollt der Dichtungskörper 9 in Folge einer Relativbewegung des Innenhülsenabschnitts 1 gegenüber dem Außenhülsenabschnitt 3 entlang der Längsachse L über die Gegenprofile 11, 13 ab. Dabei kann insbesondere durch das zahnradartige Abrollen des Dichtungskörpers an den Dichtflächen, insbesondere durch das zahnradartige Ein- und Ausfahren des Außenprofils 15 in die Gegenprofile 11, 13, ein schlupffreies Abrollen des Dichtungskörpers 9 über die Dichtflächen 5, 7 gewährleistet werden. Durch die bevorzugte Anpassung des Außenprofils an die Gegenprofile kann insbesondere gewährleistet werden, dass der Dichtungskörper 9 beim Abrollen schlupffrei über die Dichtflächen 5, 7 abrollt.
  • Das Außenprofil 15 ist im Querschnitt durch zahnradartig um eine Abrollachse A des Dichtungskörpers 9 alternierende Außenvorsprünge 19 und Außennuten 21 gebildet. In den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsformen ist der Dichtungskörper 9 als Dichtungsring 9 ausgebildet. Der Dichtungsring 9 umläuft die Längsachse L zwischen dem Innenhülsenabschnitt 1 und dem Außenhülsenabschnitts 3 vollständig. Die Abrollachse A ist in den dargestellten Ausführungsformen als Ringsachse A ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung U vollständig um die Längsachse L erstreckt. In Folge einer Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitt 1 und dem Außenhülsenabschnitt 3 wird der Dichtungsring 9 durch den Eingriff des Außenprofils 15 in die Gegenprofile 11, 13 in eine Abrollbewegung gezwungen. Die Abrollbewegung ist eine überlagerte Bewegung aus einer Rotation des Dichtungsrings 9 um die Abrollachse A und einer translatorischen Bewegung des Dichtungsrings 9 entlang der Längsachse L.
  • Wie insbesondere den 1 bis 3 sowie 5 bis 7 entnehmbar ist, wird das Außenprofil 15 vorzugsweise durch Außenvorsprünge 19 und Außennuten 21 gebildet, die sich geschlossene ringförmig in Umfangsrichtung U um die Längsachse L erstrecken. Dabei bildet jeder Außenvorsprung eine geschlossene ringförmige Struktur, die, im Gegensatz zu einer helixförmigen Struktur, nicht in benachbarte Außenvorsprünge übergeht, sondern von diesen beabstandet um die Abrollachse A angeordnet ist. Insbesondere erstrecken sich die Außenvorsprünge sternförmig bzw. zahnradförmig von der Abrollachse A in Radialrichtung zur Abrollachse A nach außen. In den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsformen weist der Dichtungsring entlang seiner gesamten Erstreckung in Umfangsrichtung U einen gleichbleibend zahnradförmigen bzw. sternförmigen Querschnitt auf. Unter dem Querschnitt ist ein Querschnitt entlang einer sich orthogonal zur Abrollachse A erstreckenden Ebene zu verstehen, wie beispielsweise in den 2 und 3 dargestellt.
  • Wie insbesondere den 1 bis 3 zu entnehmen ist, sind die Gegenprofile 11, 13 im Querschnitt durch zahnstangenartig entlang einer Längsachse L alternierende Gegenvorsprünge 23 und Gegennuten 25 gebildet. Dabei sind die Gegenvorsprünge 23 und Gegennuten 25 entlang einer Geraden, insbesondere einer sich parallel zur Längsachse L erstreckenden Geraden, in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. Die Dichtflächen 5, 7 sind in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen als eine Längsachse L in Umfangsrichtung U umlaufende Mantelflächen 5, 7 ausgebildet, wobei die Gegenprofile 11, 13 durch Gegenvorsprünge 23 und Gegennuten gebildet sind, die sich geschlossene ringförmig in Umfangsrichtung U um die Längsachse L erstrecken.
  • Wie insbesondere den 2 und 3 entnehmbar ist, sind die Außenvorsprünge 19 des Außenprofils 15 komplementär zu den Gegennuten 25 der Gegenprofile ausgestaltet und die Gegenvorsprünge 23 der Gegenprofile 11, 13 komplementär zu den Außennuten 21 des Außenprofils 15 ausgebildet. Dadurch kann insbesondere ein zahnradartiges Abrollen des Dichtungskörpers 9 im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen, insbesondere ein zahnradartiges Ein- und Ausfahren des Außenprofils 15 in die Gegenprofile 11, 13, gewährleistet werden.
  • Die Dichtflächen 5, 7 sind in Radialrichtung zur Längsachse L zur Ausbildung eines Abrollspaltes voneinander beabstandet, in dem der Dichtungskörper 9 in Folge einer Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitt 1 und dem Außenhülsenabschnitt 3 entlang der Längsachse L abrollen kann. In der in 2 dargestellten Stellung des Innenhülsenabschnitts 1 und des Außenhülsenabschnitts 3 erstreckt sich der Spalt parallel zur Längsachse L um 500% der Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers 9. Dadurch kann, wie im Vergleich von 2 und 3 sowie im Vergleich von 6 und 7 ersichtlich, eine relativ große Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitt 1 und dem Außenhülsenabschnitts 3 durch eine reine Abrollbewegung des Dichtungskörpers 9 kompensiert werden. Dadurch kann insbesondere Gleitreibung bei derartigen Relativbewegungen reduziert, insbesondere vermieden, werden. In Radialrichtung zur Längsachse L ist der Spalt etwas kleiner als die Querschnittserstreckung des Dichtungskörpers 9 ausgebildet, sodass der Dichtungskörper 9 zwischen den Dichtflächen 5, 7 komprimiert werden kann, um die Dichtungswirkung zu vergrößern.
  • In den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen erstreckt sich der Spalt 71, 73 hohlzylinderförmig zwischen der innenteilseitigen Dichtfläche 5 und der außenteilseitigen Dichtfläche 7. Der hohlzylinderförmig Spalt 71, 73 wird durch den Dichtungskörper 9 in zwei Spaltabschnitte 71, 73 unterteilt, um einen mit dem Fluid beaufschlagten Spaltabschnitt 73 der zwei Spaltabschnitt 71, 73 gegenüber dem anderen Spaltabschnitt 71 abzudichten.
  • Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer Radiallagerung 31 zum beweglichen Lagern des Innenhülsenabschnitts 1 und des Außenhülsenabschnitts 3 entlang der Längsachse L. Darin ist die Radiallagerung 31 durch eine Führungsinnenprofilierung 35 des Innenhülsenabschnitts 1 und eine Führungsaußenprofilierung 37 des Außenhülsenabschnitts 3 gebildet. Die Führungsinnenprofilierung 35 ist durch in Umfangsrichtung U alternierende Führungsinnenvorsprünge 39 und Führungsinnennuten 41 gebildet. Die Führungsaußenprofilierung 37 ist durch in Umfangsrichtung U alternierende Führungsaußenvorsprünge 43 und Führungsaußennuten 45 gebildet. Die Führungsinnenvorsprünge 39 greifen derart die Führungsaußennuten 45 ein, dass die Führungsinnenvorsprünge 39 bei einer Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitte 1 und dem Außenhülsenabschnitte 3 entlang der Längsachse L durch die Führungsaußennuten 45 geführt sind. Die Führungsinnenvorsprünge 39 und die Führungsinnennuten sind an einer Außenmantelführungsfläche 47 des Innenhülsenabschnitts ausgebildet. Die Führungsaußenvorsprünge 43 und die Führungsaußennuten 45 sind an einer Innenmantelführungsfläche 49 des Außenhülsenabschnitts 3 ausgebildet. Die Innenmantelführungsfläche 49 und die Außenmantelführungsfläche 47 schließen entlang der Längsachse L an die Dichtflächen 5, 7 an. Insbesondere erstrecken sich die Innenmantelführungsfläche 49 und die Außenmantelführungsfläche 47 koaxial zu den Dichtflächen 5,7.
  • Insbesondere sind die innenteilseitige Dichtfläche 5 und die Führungsinnenprofilierung 35 durch eine gemeinsame Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts 1 ausgebildet. Insbesondere wird die innenteilseitige Dichtfläche 5 durch einen Bereich der Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts 1 gebildet, in dem sich ringförmige Gegenvorsprünge 23 und Gegennuten 25 in Umfangsrichtung U um die Längsachse L erstrecken und in Längsrichtung L voneinander beabstandet sind. Die Führungsinnenprofilierung 35 wird durch einen Bereich der Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts 1 gebildet, in dem sich Führungsinnenvorsprünge 39 und Führungsinnennuten 41 geradlinig, insbesondere parallel zur Längsachse L, erstrecken und in Umfangsrichtung U voneinander beabstandet sind.
  • Insbesondere sind die außenteilseitige Dichtfläche 7 und die Führungsaußenprofilierung 37 durch eine gemeinsame Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts 3 ausgebildet. Insbesondere wird die außenteilseitige Dichtfläche 7 durch einen Bereich der Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts 1 gebildet, in dem sich ringförmige Gegenvorsprünge 23 und Gegennuten 25 in Umfangsrichtung U um die Längsachse L erstrecken und in Längsrichtung L voneinander beabstandet sind. Die Führungsaußenprofilierung 35 wird durch einen Bereich der Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts 3 gebildet, in dem sich Führungsaußenvorsprünge 43 und Führungsaußennuten 43 geradlinig, insbesondere parallel zur Längsachse L, erstrecken und in Umfangsrichtung U voneinander beabstandet sind.
  • Die 5 bis 7 zeigen eine alternative Ausführung einer Radiallagerung 33 zum beweglichen Lagern des Innenhülsenabschnitts 1 und des Außenhülsenabschnitts 3 entlang der Längsachse L. Darin ist die Radiallagerung 33 durch einen sich koaxial zur Längsachse L erstreckenden Lagermantel 51 und einen teleskopartig in den Lagermantel 51 eingreifenden Lagerzapfen 53 ausgebildet. Der Innenhülsenabschnitts 1 und der Außenhülsenabschnitt 3 umlaufen den Lagerzapfen 53 und den Lagermantel 51 in Umfangsrichtung U. Insbesondere umschließen der Innenhülsenabschnitt 1 und der Außenhülsenabschnitt 3 den Lagerzapfen 53 und den Lagermantel 51 in Umfangsrichtung U. Der Lagermantel 51 weist eine Fluiddurchtrittsöffnung 63 zum Zuführen von Fluid in und zum Abführen von Fluid aus dem Innenhülsenabschnitt 1 und dem Außenhülsenabschnitt 3 auf. Der Lagerzapfen ist durch drei sich sternförmig von der Längsachse L erstreckende Stege 75 gebildet, die die Fluiddurchtrittsöffnung 63 in drei Fluiddurchtrittskanäle 55 unterteilt. Die Fluiddurchtrittskanäle 55 erstrecken sich zylinderabschnittsförmig, insbesondere kuchenstückförmig, in Umfangsrichtung U um die Längsachse und werden in Radialrichtung zur Längsachse L außenseitig durch den Lagermantel 51 und innenseitig durch den Lagerzapfen 53 begrenzt.
  • In 5 sind der Lagermantel 51 und der Außenhülsenabschnitt 3 einstückig ausgebildet. Ferner sind der Lagerzapfen 53 und der Innenhülsenabschnitts 1 einstückig miteinander ausgebildet.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt eines Wärmetauschers 27 zum Kühlen einer Brennstoffzelle. Der Wärmetauscher 27 umfasst einen Wärmeübertragungskörper 57 der in 4 abschnittsweise dargestellt ist. Der Wärmeübertragungskörper 57 dient der Führung eines wärmeaufnehmenden oder eines wärmeabgebenden Fluides. Ferner weist der Wärmetauscher 27 einen Leitungsabschnitt 17 zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Wärmeübertragungskörper 57 auf. Der Leitungsabschnitt 17 ist durch die zuvor beschriebene und in 1 bis 3 dargestellte Dichtungsanordnung ausgebildet. Dadurch kann insbesondere eine thermisch bedingte Ausdehnung oder Schrumpfung des Wärmeübertragungskörpers durch eine Relativbewegung zwischen dem Innenhülsenabschnitts 1 und dem Außenhülsenabschnitt 3 kompensiert werden. In dem Spalt zwischen dem Innenhülsenabschnitts 1 und dem Außenhülsenabschnitt 3 ist ein Dichtungskörper 9 in Form eines Dichtungsring 9 angeordnet, um den Raum zwischen dem Wärmeübertragungskörper 57 und dem Wärmetauschergehäuse 59 gegenüber dem Fluid abzudichten. An der Außenmantelfläche des Innenhülsenabschnitts 1 ist die innenteilseitig ausgebildete Dichtfläche mit einem Gegenprofil 11 ausgebildet. An der Innenmantelfläche des Außenhülsenabschnitts 3 ist die außenteilseitig ausgebildete Dichtfläche 7 mit Gegenprofil 13 ausgebildet.
  • Der Innenhülsenabschnitts 1 ist einstückig mit dem Wärmeübertragungskörper 57 ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Innenhülsenabschnitts 1 orthogonal zum Wärmeübertragungskörper 57 entlang der Längsachse L und ist entlang der Längsachse L in beide Richtungen geöffnet. Der Außenhülsenabschnitt 3 ist einstückig mit dem Wärmetauschergehäuse 59 ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Außenhülsenabschnitt 3 ausgehend von einer Platte des Wärmetauschergehäuses 59 entlang der Längsachse L orthogonal in beide Richtungen von der Platte des Wärmetauschergehäuses 59.
  • Wie insbesondere 1 bis 4 entnehmbar ist, kann der Außenhülsenabschnitt 3 stufenförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Außenhülsenabschnitt 3 wenigstens zwei oder drei Hülsenbereiche mit unterschiedlichen Durchmessern 79, 81, 83 aufweisen. Insbesondere kann ein erster Hülsenbereich zur Ausbildung der außenteilseitig ausgebildeten Dichtfläche einen Dichtflächendurchmesser 79 aufweisen, der größer oder kleiner ist als ein Führungsflächendurchmesser 81 eines zweiten Hülsenbereichs zur Ausbildung der zuvor beschriebenen Führungsaußenprofilierung 37. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer Hülsenbereich, insbesondere ein dritter Hülsenbereich zur Ausbildung eines Anschlusses 77 für eine Fluidleitung ausgebildet sein. Insbesondere kann der Anschlussdurchmesser 83 kleiner oder größer als der Dichtflächendurchmesser 79 oder der Führungsflächendurchmesser 81 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Dichtflächendurchmesser 79 größer als der Führungsflächendurchmesser 81. Alternativ oder zusätzlich ist der Dichtflächendurchmesser 19 und/oder der Führungsflächendurchmesser 81 größer als der Anschlussdurchmesser 83.
  • Die 5 bis 7 zeigen einen Kolben-Zylinder-Antrieb 29 der dazu ausgelegt ist mit einem Fluid betrieben zu werden. Der Kolben-Zylinder-Antrieb weist einen Zylinder 3 und einen beweglich in dem Zylinder gelagerten Kolben 1 auf. Der Zylinder 3 und der Kolben 1 sind durch die zuvor beschriebene Dichtungsanordnung ausgebildet, wobei der Zylinder 3 durch den Außenhülsenabschnitt 3 ausgebildet ist und der Kolben 1 durch den Innenhülsenabschnitts 1 ausgebildet ist. Die Außenmantelfläche des Kolbens bildet die innenteilseitig ausgebildete Dichtfläche 5. Die Innenmantelfläche des Zylinders 3 bildet die außenteilseitige ausgebildete Dichtfläche 7. Zwischen der interseitig ausgebildeten Dichtfläche 5 und der außenteilseitige ausgebildeten Dichtfläche 7 ist ein ringförmiger Dichtungskörper 9 angeordnet. Wie im Vergleich der 6 und 7 ersichtlich ist, rollt der Dichtungskörper 9 in Folge einer Relativbewegung des Kolbens 1 relativ zum Zylinder 3 entlang der Längsachse L über die Gegenprofile 11, 13 der Dichtflächen 5,7 ab.
  • Der Zylinder 3 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und begrenzt eine Kolbenaufnahme, in der der Kolben 1 teleskopartig entlang der Längsachse L verstellbar ist. An der dem Kolben 1 zugewandten Stirnseite begrenzt der Zylinder 3 eine Kolbenaustrittsöffnung 61, über die der Kolben 1 wenigstens abschnittsweise aus dem Zylinder 3 herausragen kann, wie in 7 dargestellt.
  • An der dem Kolben 1 abgewandten Stirnseite des Zylinders 3 begrenzt der Zylinder 3 eine Fluiddurchtrittsöffnung 63, über die ein Fluid zum Stellen des Kolbens 1 in den Zylinder 3 zu- und/oder abführbar ist. Die Fluiddurchtrittsöffnung 63 wird von einem Lagermantel 51 das Zylinders 3 begrenzt, in dem ein Lagerzapfen 53 des Kolbens 1 teleskopartig eingreift, um den Kolben 1 radial gegenüber dem Zylinder 3 zu lagern. Der Lagermantel 51 und der Lagerzapfen 53 bilden die zuvor beschriebene Radiallagerung aus. Der Lagermantel 51 kann an seinem Ende, das von dem Zylinder 3 vorsteht, Rastnasen 85 zur Befestigung einer Fluidleitung aufweisen. Insbesondere können drei entlang der Längsachse L voneinander beabstandete Rastnasen 85 vorgesehen sein. Insbesondere kann jede der Rastnasen 85 sich in Umfangsrichtung U vollständig um den Lagermantel 51 erstrecken.
  • Der Kolben 1 des Kolben-Zylinder-Antriebs 29 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und weist an seiner dem Zylinder 3 zugewandten Stirnseite eine Fluiddurchtrittsöffnung 65 auf. An der dem Zylinder 3 abgewandten Stirnseite weist der Kolben 1 eine Krafteinleitungswandung 67 auf. Die Krafteinleitungswandung 67 ist scheibenförmig ausgebildet. Die Fluiddurchtrittsöffnung und die Krafteinleitungswandung erstrecken sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über etwa 80 % des Kolbendurchmessers 69. Die Krafteinleitungswandung 67 dient insbesondere dazu, eine Druckdifferenz, insbesondere eine Druckdifferenz durch ein gegenüber dem Umgebungsdruck mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagten Fluid, zwischen der dem Zylinder 3 zugewandten Seite der Krafteinleitungswandung 67 und der dem Zylinder 1 abgewandten Seite der Krafteinleitungswandung 67 zu übertragen.
  • Der Zylinder 3 weist an seiner Außenmantelfläche eine den Zylinder 3 in Umfangsrichtung U umlaufende Nut 87 auf. Die Nut 87 kann beispielsweise als Befestigungsnut oder als Dichtnut eingesetzt werden.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wandteil, Innenteil, Innenhülsenabschnitt, Hülsenabschnitt
    3
    Wandteil, Außenteil, Außenhülsenabschnitt, Hülsenabschnitt
    5
    innenteilseitige Dichtfläche, Mantelfläche, Außenmanteldichtfläche, Manteldichtfläche
    7
    außenteilseitige Dichtfläche, Mantelfläche, Innenmanteldichtfläche, Manteldichtfläche
    9
    Dichtungskörper
    11
    Gegenprofil/Längsprofilierung der innenteilseitigen Dichtfläche
    13
    Gegenprofil/Längsprofilierung der außenteilseitigen Dichtfläche
    15
    Außenprofil, Umfangsprofilierung
    17
    Dichtungsanordnung
    19
    Außenvorsprünge des Außenprofils, Umfangsvorsprünge der Umfangsprofilierung
    21
    Außennuten des Außenprofils, Umfangsnuten der Umfangsprofilierung
    23
    Gegenvorsprünge des Gegenprofils, Längsvorsprünge der Längsprofilierung
    25
    Gegennuten des Gegenprofils, Längsnuten der Längsprofilierung
    27
    Wärmetauscher
    29
    Kolben-Zylinder-Antrieb, Stellgerät; Linearantrieb
    31
    Radiallagerung
    33
    Radiallagerung
    35
    Führungsinnenprofilierung der Radiallagerung 31
    37
    Führungsaußenprofilierung der Radiallagerung 31
    39
    Führungsinnenvorsprünge
    41
    Führungsinnennuten
    43
    Führungsaußenvorsprünge
    45
    Führungsaußennuten
    47
    Außmantelführungsfläche
    49
    Innenmantelführungsfläche
    51
    Lagermantel, Fluidleitung
    53
    Lagerzapfen
    55
    Fluiddurchtrittskanal
    57
    Wärmeübertragungskörper
    59
    Wärmetauschergehäuse
    61
    Kolbenaustrittsöffnung
    63
    Fluiddurchtrittsöffnung des Zylinders
    65
    Fluiddurchtrittsöffnung des Kolbens
    67
    Krafteinleitungswandung
    69
    Kolbendurchmesser
    71, 73
    Spaltabschnitte
    75
    Steg
    77
    Anschluss
    79
    Dichtflächendurchmesser
    81
    Führungsflächendurchmesser
    83
    Anschlussdurchmesser
    85
    Rastnasen
    87
    Nut
    L
    Längsachse
    A
    Abrollachse
    U
    Umfangsrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4418924 [0002, 0003, 0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN ISO 7619-1 [0033]

Claims (27)

  1. Dichtungsanordnung (17) für zwei zueinander bewegliche Wandteile (1, 3) einer fluidführenden Leitung oder einer fluidenthaltenden Kammer, umfassend - zwei zueinander bewegliche Dichtflächen (5, 7); - einen mit den Dichtflächen (5,7) in einem abrollenden Dichteingriff stehenden Dichtungskörper (9), wobei ein Außenprofil (15) des Dichtungskörpers (9) und ein Gegenprofil (11, 13) der jeweiligen Dichtflächen (5, 7) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Dichtungskörper (9) im Dichteingriff an den jeweiligen Dichtflächen (5, 7) zahnradartig abrollt.
  2. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 1, wobei das Außenprofil (15) und die Gegenprofile (11, 13) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Dichtungskörper (9) beim Abrollen schlupffrei über die Dichtflächen (5, 7) abrollt und/oder einer Relativbewegung zwischen den Wandteilen (1, 3) entlang einer Längsachse (L) zur Hälfte folgt und/oder wobei das Außenprofil (15) und die Gegenprofile (11,13) formgemäß aufeinander abgestimmt sind.
  3. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Außenprofil (15) im Querschnitt durch zahnradartig um eine Abrollachse (A) des Dichtungskörpers (9) alternierende Außenvorsprünge (19) und -Nuten (21) gebildet ist.
  4. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gegenprofile (11, 13) im Querschnitt durch zahnstangenartig entlang einer Längsachse alternierende Gegenvorsprünge (23) und -Nuten (25) gebildet sind.
  5. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dichtungskörper (9) als ein eine Längsachse (L) in Umfangsrichtung (U) umlaufender Dichtungsring ausgebildet ist, insbesondere wobei das Außenprofil (15) durch Außenvorsprünge (19) und -Nuten (21) gebildet ist, die sich jeweils ringförmig, insbesondere geschlossen ringförmig, in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (L) erstrecken.
  6. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dichtflächen (5, 7) als eine Längsachse (L) in Umfangsrichtung (U) umlaufende Mantelflächen (5, 7) ausgebildet sind, insbesondere wobei die Gegenprofile (11, 13) durch Gegenvorsprünge (23) und -Nuten (25) gebildet sind, die sich ringförmig, insbesondere geschlossen ringförmig, in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (L) erstrecken.
  7. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dichtungskörper (9) insbesondere vollständig aus Elastomermaterial gebildet ist.
  8. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen den Dichtflächen (5, 7) ein Abrollspalt ausgebildet ist, in dem das Dichtungsmittel (9) in Folge einer Relativbewegung zwischen den Wandteilen (1, 3) entlang einer Längsachse (L) abrollen kann, insbesondere wobei der Abrollspalt sich entlang der Längsachse (L) über wenigstens 300%, 400% oder 500% der Querschnittserstreckung des Dichtungsmittels (9) erstreckt.
  9. Dichtungsanordnung (17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zwei Wandteile (1, 3) insbesondere einer fluidführenden Leitung oder einer fluidbeinhaltenden Kammer, die als teleskopartig zueinander bewegliche Hülsenabschnitte (1, 3) ausgebildete sind, insbesondere wobei die Dichtflächen (5, 7) durch einander zugewandte Manteldichtflächen (5, 7) der Hülsenabschnitte (1, 3) ausgebildet sind.
  10. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 9, wobei ein insbesondere hohlzylinderförmiger Spalt (71, 73) zwischen den Dichtflächen (5, 7) ausgebildet ist, der von dem mit den Dichtflächen (5, 7) in abrollendem Dichteingriff stehenden Dichtungskörper (9) in zwei Spaltabschnitte (71, 73) unterteilt wird, um einen mit dem Fluid beaufschlagbaren Spaltabschnitt (73) der zwei Spaltabschnitte (71, 73) gegenüber dem anderen Spaltabschnitt (71) abzudichten.
  11. Dichtungsanordnung (17) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, umfassend eine Radiallagerung (31, 33) zum beweglichen Lagern der Hülsenabschnitte (1, 3) relativ zueinander entlang einer Längsachse (L).
  12. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 11, wobei die Radiallagerung (31) durch eine Führungsinnenprofilierung (35) des in Radialrichtung innenseitigen Hülsenabschnitts (1) und eine Führungsaußenprofilierung (37) des in Radialrichtung außenseitigen Hülsenabschnitts (3) gebildet ist.
  13. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 12, wobei die Führungsinnenprofilierung (35) durch in Umfangsrichtung (U) alternierende Führungsinnenvorsprünge (39) und Führungsinnennuten (41) gebildet ist und wobei die Führungsaußenprofilierung (37) durch in Umfangsrichtung (U) alternierende Führungsaußenvorsprünge (43) und Führungsaußennuten (45) gebildet ist, insbesondere wobei die Führungsinnenvorsprünge (39) derart in die Führungsaußennuten (45) eingreifen, dass die Führungsinnenvorsprünge (39) bei einer Relativbewegung zwischen den Hülsenabschnitten (1, 3) entlang der Längsachse (L) durch die Führungsaußennuten (45) geführt sind.
  14. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Führungsinnenprofilierung (35) an einer Außenmantelführungsfläche (47) des innenseitigen Hülsenabschnitts (1) ausgebildet sind und/oder wobei die Führungsaußenprofilierung (37) an einer Innenmantelführungsfläche (49) des außenseitigen Hülsenabschnitts (3) ausgebildet sind, insbesondere wobei die Innenmantelführungsfläche (49) und die Außenmantelführungsfläche (47) insbesondere entlang einer Längsachse (L) an die Dichtflächen (5, 7) anschließen, insbesondere sich koaxial zu den Dichtflächen (5, 7) erstrecken.
  15. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 11, wobei die Radiallagerung (33) durch einen sich koaxial zur Längsachse (L) erstreckenden Lagermantel (51) und einen teleskopartig in den Lagermantel (51) eingreifenden Lagerzapfen (53) ausgebildet ist, insbesondere wobei der in Radialrichtung innenseitige Hülsenabschnitt (1) und der in Radialrichtung außenseitige Hülsenabschnitt (3) den Lagerzapfen (53) und den Lagermantel (51) in Umfangsrichtung (U) umlaufen.
  16. Dichtungsanordnung (17) nach Anspruch 15, wobei der Lagermantel (51) eine Fluiddurchtrittsöffnung (63) zum Zuführen von Fluid in und/oder zum Abführen von Fluid aus dem innenseitigen Hülsenabschnitt (1) und/oder dem außenseitigen Hülsenabschnitt (3) aufweist, insbesondere wobei der Lagerzapfen (53) wenigstens einen Steg (75) aufweist, der die Fluiddurchtrittsöffnung (63) in wenigstens zwei Fluiddurchtrittskanäle (55) unterteilt.
  17. Dichtungsanordnung (17) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei der Lagermantel (51) und der Außenhülsenabschnitt (3) fest miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig ausgebildet sind, und/oder wobei der Lagerzapfen (53) und der Innenhülsenabschnitt (1) fest miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig ausgebildet sind.
  18. Dichtungsanordnung (17) nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei die Dichtungsanordnung eine Federung aufweist, die wenigstens einen der Hülsenabschnitte mit einer Federkraft beaufschlagt, die entlang einer Längsachse ausgerichtet ist, entlang der die Hülsenabschnitte teleskopartig zueinander beweglich ist, wobei die Federung vorzugsweise durch wenigstens eine Feder gebildet wird, die an wenigstens einem Gegenlager eines Hülsenabschnitts, vorzugsweise an jeweils einem Gegenlager beider Hülsenabschnitte, abgestützt ist, insbesondere um einer Relativbewegung der Hülsenabschnitte entgegenzuwirken oder diese hervorzurufen.
  19. Fluidführende Leitung mit einem Zuführleitungsabschnitt und einem Abführleitungsabschnitt, die über eine Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18 miteinander verbunden sind, wobei einer der Hülsenabschnitte (1, 3) an dem Zuführleitungsabschnitt ausgebildet ist und der andere der Hülsenabschnitte (3, 1) an dem Abführleitungsabschnitt ausgebildet ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Zuführleitungsabschnitt und dem Abführleitungsabschnitt durch eine teleskopartige Relativbewegung der Hülsenabschnitte (1,3) ausgleichen zu können.
  20. Wärmetauscher (27) insbesondere zum Kühlen einer Brennstoffzelle, umfassend einen Wärmeübertragungskörper (57) zum Führen eines wärmeaufnehmenden oder eines wärmeabgebenden Fluides und wenigstens eine fluidführende Leitung (17) nach Anspruch 19 zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Wärmeübertragungskörper (57), wobei die teleskopartig zueinander beweglichen Hülsenabschnitte in die Richtung zueinander beweglich ausgelegt sind, in welcher die größte thermisch bedingte Ausdehnung oder Schrumpfung des Wärmeübertragungskörpers (57) erwartet wird, um eine entsprechende Ausdehnung oder Schrumpfung durch eine Relativbewegung zwischen den Hülsenabschnitten (1, 3) ausgleichen zu können.
  21. Wärmetauscher (27) nach Anspruch 20, wobei einer der Hülsenabschnitte (1, 3), insbesondere der in Radialrichtung innenseitige Hülsenabschnitt (1), fest mit dem Wärmeübertragungskörper (57) verbunden ist, insbesondere einstückig mit dem Wärmeübertragungskörper (57) ausgebildet ist, und der andere Hülsenabschnitt (1, 3), insbesondere der in Radialrichtung außenseitige Hülsenabschnitt (3), fest mit einem den Wärmeübertragungskörper aufnehmenden Wärmetauschergehäuse (59) verbunden ist, insbesondere einstückig mit dem Wärmetauschergehäuse (59) ausgebildet ist.
  22. Brennstoffzelle insbesondere zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Brennstoffzellenstapel und eine fluidführende Leitung nach Anspruch 19 zum Zuführen oder Abführen des Fluides in den oder aus dem Brennstoffzellenstapel, insbesondere wobei die Brennstoffzelle einen Wärmetauscher (27) nach einem der Ansprüche 20 bis 21 zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels umfasst, insbesondere wobei der Wärmeübertragungskörper (57) des Wärmetauschers (27) aus wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten gebildet ist, insbesondere wobei die wenigstens zwei Wärmeübertragungsplatten alternierend, insbesondere entlang der Längsachse alternierend, mit wenigstens zwei Brennstoffzelleneinheiten des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind.
  23. Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle nach Anspruch 22, insbesondere wobei die Brennstoffzelle zum Bereitstellen der Stromversorgung für einen Fahrantriebselektromotor des Kraftfahrtzeugs ausgelegt ist.
  24. Kolben-Zylinder-Antrieb (29), insbesondere fluidbetriebener Kolben-Zylinder-Antrieb (29), mit einen Zylinder (3) und einem beweglich in dem Zylinder gelagerten Kolben (1), wobei der Zylinder (3) und der Kolben (1) durch eine Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18 ausgebildet sind, wobei der Zylinder (3) durch einen der Hülsenabschnitte (1, 3), insbesondere durch den in Radialrichtung außenseitigen Hülsenabschnitt (3), ausgebildet ist und der Kolben (1) durch den anderen Hülsenabschnitt (1, 3), insbesondere durch den in Radialrichtung innenseitigen Hülsenabschnitt (1), ausgebildet ist.
  25. Kolben-Zylinder-Antrieb (29) nach Anspruch 24, wobei der Zylinder (3) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und eine Kolbenaufnahme begrenzt, in der der Kolben (1) teleskopartig entlang einer Längsachse (L) verstellbar ist, insbesondere wobei die Kolbenaufnahme an der dem Kolben (1) zugewandten Stirnseite eine Kolbenaustrittsöffnung (61) begrenzt, über die der Kolben wenigstens abschnittsweise aus dem Zylinder herausragen kann.
  26. Kolben-Zylinder-Antrieb (29) nach einem der Ansprüche 24 bis 25, wobei der Zylinder (3) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an seiner dem Kolben (1) abgewandten Stirnseite eine Fluiddurchtrittsöffnung (63) begrenzt, über die ein Fluid zum Stellen des Kolbens in den Zylinder (3) zu- und/oder abführbar ist, insbesondere wobei die Fluiddurchtrittsöffnung (63) von einem Lagermantel (51) des Zylinders (3) begrenzt ist, in den ein Lagerzapfen (53) des Kolbens (1) teleskopartig eingreift, um den Kolben radial gegenüber dem Zylinder (3) zu lagern.
  27. Kolben-Zylinder-Antrieb (29) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei der Kolben (1) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an seiner dem Zylinder (3) zugewandten Stirnseite eine Fluiddurchtrittsöffnung (65) aufweist und/oder an seiner dem Zylinder (3) abgewandten Stirnseite eine Krafteinleitungswandung (67) zum Übertragen einer Druckdifferenz, insbesondere einer Druckdifferenz durch ein gegenüber dem Umgebungsdruck mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagtes Fluid, zwischen der dem Zylinder (3) zugewandten Seite der Krafteinleitungswandung (67) und der dem Zylinder abgewandten Seite der Krafteinleitungswandung (67) aufweist, insbesondere wobei die Fluiddurchtrittsöffnung und/oder die Krafteinleitungswandung sich über wenigstens 40%, 60% oder 80% des Kolbendurchmessers (69) erstrecken.
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