DE2027334A1

DE2027334A1 - Dichtungsring

Info

Publication number: DE2027334A1
Application number: DE19702027334
Authority: DE
Inventors: Frederick John Shefford bedfordshire Adams (Großbritannien), Fl6j 15-24
Original assignee: Cam Gears Ltd., Hitchin, Hertford (Großbritannien)
Priority date: 1969-06-10
Filing date: 1970-06-03
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3645542A

Description

Die Erfindung betrifft Packungen oder Dichtungsringe zur Erzeugung einer strömungsmitteldiohten. Abdichtung zwisohen zwei Elementen» und insbesondere zur Abdichtung des ringförmigen Spaltes zwischen zwei koaxialen Elementen. Die Erfindung umfaßt äußere Dichtungsringe» die in einer ringförmigen Wut eines inneren Elementes, wie ZoBo einen Kolben oder einen V-sntilsohieber sitzen, um diese Elemente gegen einen sie umgebendes Element, wie Z₀B₀ einer Zylinderwandung oder einem Ventilgehäuse abzudichten, wie auch innere Dichtungen, bei denen eine Uut in einer Bohrung, wie z.B. einem Wellengehäuse oder -lager vorgesehen ist, um diese gegenüber einem inneren Element, wie z.Bo einer Welle, abzudiohten·

Es ist allgemein bekannt, Diohtungsringe mit entweder U- oder 0-förmigem Querschnitt au verwenden, um eine Strömungsmitteldichte Abdichtung zwischen einem Gehäuse und einer Welle oder einem öohieber im Gehäuse zu erzielen» Solche Dichtungen haben einen äußeren Duroh-

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messer« der größer ist ale der Innendurchmesser des sie umgebenden Elementes oder eines Innendurchmesser, der kleiner ist als der de" innerem Elementes,, auf dem der Ring sitzt„ so daß während des Betriebes der Ring sich in einem Zustand radialer Druckbeanspruchung befindete Falls die Bohrung„ in die der Dichtungsring eingesetzt ist? oder falls das Element? das vom Dichtungs-* ring umschlossen wird* eine rauhe Oberfläche aufweist oder eine Öffnung oder Ausnehmung besitzt, kann der Dichtungsring während des Zusammenbaus dadurch beschädigt werden, daß er von der rauhen Oberfläche oder durch eine Kante der öffnung oder Ausnehmung verletzt wird, über die der Ring während des Zusammenbaus bewegt werden muß.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Dichtungsring-Anordnung zu schaffen, die währ&na des Zusammenbaus weniger empf_tmglioh für Beschädigungen ist als bisher bekannte Dichtungsringe oder Packungen

Zur lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein aus zwei Komponenten bestehender Dichtungering bzw» eine aus zwei Komponenten bestehende Packung zum Einbau in getrenntem Zustand vorgeschlagen, der bzw. die unter dem Einfluß des Druckes des abzudichtenden Mediums automatisch zusammengefügt wird. Die erste Komponente ist inr wesentlichen ein Ring mit einem ü-föraigen radialen Querschnitt, dessen Ausnehmung sich in axialer Richtung öffnet und der aus einem federnden Material besteht„ Die zweite Komponente ist ein festerer Ringt der wenigstens einen Abschnitt aufweist, der geeignet ist, in die Ausnehmung der ersten Komponente einzudringen und während der Benutzung darin ssu verbleiben.

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Diese zweite Komponente muß nicht federnd sein« Geeignete Materialien für die erste Komponente sind Elastomere, wie Z₀B. Gummi, synthetische Harze und dgl_o, die ausreichend hart sind, um den Drücken standzuhalten, für die die Anordnung bestimmt ist» ohne daß sie in den abzudichtenden Spalt gedrückt werden. Die zweite Komponente ist vorzugsweise aus einem Material, das härter oder steifer ist als das der ersten Komponente, wie Z₀Bo ein härterer Gummi, ein gummiartiger Kunststoff oder ein Kunststoff beispielsweise nach Art von Nylon oder Delrin«,

Eine inordnung, bei der die erfindungsgemäßen Dichtungen eingebaut sind, umfaßt ein erstes Element mit einem zylindrischen Gehäuse, in dem axial verschieblioh ein zweites Element mit im wesentlichen zylindrischer Oberfläche angeordnet ist. Eines dieser Elemente besitzt eine ringförmige Ausnehmung, innerhalb der die Dichtungsringe in voneinander einen Abstand aufweisenden oder in getrenntem Zustand angeordnet sind« Wenn er dem zwischen dem Gehäuse und dem eingeschlossenen Element vorhandenen Strömungsmitteldruck ausgesetzt wird, wird der federnde, mit einer Ausnehmung versehene erste Ring automatisch auf wenigstens einen Seil des härteren zweiten Ringes aufgedrückt, um eine strömungsmittel?· dichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der zylindrischen Oberfläche zu ergeben.

Die erste Komponente des erfindungsgemäßen Dichtungsrings kann einen Querschnitt aufweisen, der eine größere Tiefe des U erlaubt und einengrößerenAbstand zwischen dessen Schenkeln als es bisher bei Dichtungsringen mit U-förmigem Querschnitt der Fall war _o Die erste Komponente

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ist dadurch "biegsamer als herkömmliche ü-förmige Ringe und herkömmliche O-Ringe und ist deshalb zu einer "besseren Auslenkung geeignet ₉ wenn es mit einer Unregelmäßigkeit oder Diskontinuität in der Wandung einer Bohrung zusammentrifft und kann durch ein derartiges Zusammentreffen weniger leicht beschädigt werden. Der erfindungsgemäße Dichtungsring wird deshalb mit getrennten Komponenten in seine Arbeitsposition verbrachte Wenn der Ring sioh in der Arbeitsposition befindet, wird die erste Druckeinwirkung auf die erste Komponente auf der von der zweiten Komponente abgewandten Seite die erste Komponente axial in Richtung auf die zweite Komponente bewegen und veranlassen? daß der in die Ausnehmung passende Teil der zweiten Komponente in die Ausnehmung der ersten Komponente eintrittο Der in die Ausnehmung eingesetzte Teil verstärkt dadurch die erste Komponente und bewirkt, daß der Ring eine wirksame Abdichtung lieferte Es ist er~ sichtlich« daß die erfindungsgemäße Dichtung einseitig ausgerichtet ist und nur gegenüber Drücken wirksam ist» die auf die erste Komponente einwirken, nicht aber gegenüber Drücken* die auf die zweite Komponente einwirken.

Vorzugsweise besitzt der in die Ausnehmung passende Toll eine radiale Breite, die im wesentlichen gleich der radialen Breite der Ausnehmung ist, jedoch vorteilhafterweise etwas größer als die Breit© der Ausnehmung„ so daß dannp wenn sich der Teil in der Ausnehmung des U-förmigen Ringes befindet, dieser etwas gespreizt wird und dessen relativ schwache Schenkel zwischen diesem Teil und jeweils den Oberflächen eingeklemmt werden^ an denen die radial außen bzw. innen gelegenen Oberflächen des U-förmigen Ringes dichtend anliegen. Dadurch wird die Wirksamkeit der Dichtung erhöhte

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Vorzugsweise besitzt die zweite Komponente im Radialsehnitt gesehen einen Flansch, von dem der in die Ausnehmung passende Teil transversal vorspringt. Bei der Anwendung wird der Flansch in einer Ebene liegen, die sich quer zur Achse der Anordnung erstreckt, wobei die radialen Kanten des Flansches an jeweils den Oberflächen anliegen* mit denen die radial außen bzw» innen liegenden Oberflächen des U-förmigen Ringes dichtend zusammen·» wirkeno Diese Anordnung besitzt den Vorteil, daß dieser Teil genau derart positioniert wird, daß er von diesen Oberflächen längs seines gesamten Umfanges einen Abstand aufweist, wodurch sein Eingriff mit der Ausnehmung der ersten Komponente erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß der Flansch die neigung besitzt, ein Herausdrücken des Dichtungsringes aus seinem Gehäuse zu verhindern, wenn der Ring extrem hohen Drücken ausgesetzt wird·

Nach einer anderen Ausführungsform kann die zweite Komponente einen einfachen,rechtwinkligen,radialen Querschnitt besitzen, und diese Komponente kann ganz oder teilweise in die Ausnehmung passen*

Hex radiale Querschnitt der beiden Komponenten kann so sein, daß der in die Ausnehmung passende Teil und der Querschnitt der Ausnehmung, die diesen Teil aufnimmt, eine konstante Breite besitzen, oder jede dieser Breiten kann sich in axialer Richtung der Ausnehmung oder des Teiles verändern.

Bei einigen Anwendungsmögliohkeiten des erfindungsgemäßen Dichtungsringes kann die zweite Komponente als kontinuierliches ringförmiges Element ausgebildet sein,

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während bei anderen Mm®näung©u al® aweite Komponente mit einem axial ¥erlaiif©Hii©a Seiuiitt fersehen sein muß, so daß diese Komponente In 2?aäial©s Ri©3ituHg geöffnet- und geschlossen werden kanja_o .-D®3(? Schnitt kann vorzugsweise die Form einer LasohonverMadiang besitzen«

Es ist somit eine Aufgabe ά®τ 3SrfiBctoig _p einen aus zwei Komponente» !bestehenden Dielrtaagarlag m schaff©a₀ der in getrenntem Zustand montiert, naä. mnt@2? d@m Einfluß des Druckes des abaudiölitenöen Meäiums amtomatisoh zw° sammengefügt wird» -

Bine weitere Ausführungsiorm der B^tinäung feesteSit aus einer mearteiligen Packung^ di© ©insn ersten₀federnden Ring mit einer axial verlaufenden J.Msn©niTOEg mud einen zweiten härteren Ring umfaßt * -'-^ wenigstens einen Abschnitt, aufweista der während &®Ίε Benutzung in die . axial verlaufende Ausnehmung eingreift ₉ mil den ©s?st@n Ring zu verstärken und eine wirksam® Sichtung zu liefern«,

Eine andere Ausführungsfora der Erfindung 'besteht aus einem aue zwei Kompon©at@8i läesteJa©Bd©n Di©ataiagSEing mit einem ersten« federadeas ©in© axial verlaufend® Ausnehmung aufweisenden Klag and ©iaem sweiteny T-förmigen, harten Ring, mit einem in die asisl ferlaufenä®'Ausnehmung des ersten Ringes eingreifenden Steg und einem den Steg zum Eingreifen ia diese Ausnehmung zentrierenden Kopf. ■

Jtfooh eine andere Auafütaungsform öot Erfindung besteht aus einer Siohtungsring-Anordnun^ aus Anbringung in einer Nut eines Elementes ζμϊ¹ di©kt©nden ^upammosiwirkung mit einer Oberfläche eines anderen

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ersten, federnden, eine axial verlaufende Ausnehmung aufweisenden Ring und einen zweiten, härteren_fi ÜJ-förmigen Ring umfaßt, dessen Steg in die Ausnehmung des ersten Ringes eingx eif t und dessen Querbalken am Boden der Nut und an dem abzudichtenden Element anliegt.

line andere Ausfiihrungsform der Erfindung betrifft eine Dichtung aus awei Ringen, mit einem ersten federnden Ring von Unförmigem Querschnitt und einem zweiten gespaltenen harten Ring mit wenigstens einem Abschnitts der von der Ausnehmung des ersten Rings aufgenommen wird und geeignet ist, die Schenkel des ersten Rings zu versteifen und in dichtende Anlage an den abzudichtenden Elementen auszudehnen.

Andere und weitere Ausftihrungsformen der Erfindung sind für den Fachmann aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtliche Es zeigen:

1 * 2 und 5 Querschnitte durch drei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dichtungen rings,

4 eine Form des Einbaus des

Dichtungsrings nach Hg, 1,

Fig, 5 eine der Fig« 4 ähnliche Teil

ansicht, wobei jedoch die Komponenten nach dem Einbau und der Benutzung gezeigt sind,

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Pig« 6 eine andere Fora des Einbaus

des Dichtungsrings nach Figo und

Figo 7 eine der Figo 6 ähnliche An-

sichtg wobei jedoch die Komponenten nach der Inbetriebnahme, gezeigt sind ο

Die in den Fig_e 1 bis 3 gezeigten Dichtungsringe umfassen jeweils eine erste ringförmige Komponente 1 mit im wesentlichen Unförmigem Querschnitt und eine zweite ringförmige Komponente 2. Die Komponente 1 ist aus
federndem Material, vorzugsweise einesß leitlich harten Gummi hergestellt» der den Drücken standhalten wird,
für die der Dichtungsring bestimmt ist„ Die Komponente 2 besteht vorzugsweise aus einem härteren Material als jenem der Komponente 1*.wobei ein härterer Gummi, ein
gummiartiger Kunststoff oder ein Kunststoffmaterial wie ZeBo der Art von Nylon oder Delrin geeignet ist«

Die Fig. 1 zeigt eine Bauart, bei der die Komponente 2 mit einem Flansch 3 versehen ist, von dem aus sich in
Querrichtung ein Teil 4 erstreckt, der von der Ausnehmung 5 aufgenommen wird, die sich in axialer Richtung der
Komponente 1 öffnet₀ Der Teil 4 ist mit dem Flansch 3
durch einen schmäleren Hals 6 verbunden und die Schenkel der Komponentei besitzen an ihren Enden nach innen
weisende Vorsprünge 7ο Die Vorsprünge 7 und der H_als 6 hindern die Komponenten 1 und 2 in gewissem Ausmaß an
einer axialen Trennung»

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Bei der Konstruktion nach Figo 2 ist die Komponente 2 ein flanschloser" Ring, der insgesamt von der Ausnehmung der Komponente 1 aufgenommen wird.

In Pig» 3 "besitzt die Komponente 2 einen Flansch 3, von dem aus ein Teil 4 mit konstanter radialer Breite vorsteht«, Bei allen diesen drei Bauformen ist die radiale Breite w des von der Ausnehmung 5 aufgenommenen Teils etwas größer als die radiale Breite der Ausnehmung, wenn sich die Komponente 1 in ihrem entspannten Zustand "befindet, d.h₀ wenn die Komponenten in axialer Richtung voneinander getrennt sind.

Die Fig. 4 zeigt die Art und Weise, in der der Dichtungsring nach Fig. 1 benutzt werden kann, um eine Dichtung zwischen einer V/elle 8 und einer Bohrung 9 zu bewirken« Die Nut 10 besitzt eine axiale Länge, die etwas größer ist als die Summe der axialen Längen der ersten Komponente

I und der zweiten Komponente 2 des in ihr angeordneten Dichtungsrings. Um diese Anordnung zu bilden, wird die Komponente 1 radial zusammengedruckt und in die Bohrung von einem offenen Ende dieser Bohrung her eingesetzt, bis die Nut 10 erreicht wird, worauf die Komponente sich ausdehnt, um in dieser Nut ihren Sitz zu finden· Die Komponente 2 wird ebenfalls radial zusammengedrückt und durch die Bohrung bis zur Nut gesohoben, wo sie sich in radialer Richtung bis zu dem Zustand ausdehnt.» der in der Zeichnung dargestellt ist, wobei der Flansch 3 an der Nut anliegt, um den Teil 4 gegenüber der Ausnehmung 5 in der Komponente 1 auszurichten« Die Komponente 2 ißt längs einer diagonalen Linie oder Trennfuge

II durchschnitten, um eine radiale Ausdehnung und Zueammendrüokung dieser Komponente zu ermöglichen· Die

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Bs ist aus Figo 5 ersichtlich» daß dann« wenn iß der Bohrung in Richtung des'Pfeiles 1 eiE Brück ausgeübt wird j die erst© Komponente 1 gegen di© sweite Komponente 2 gedrückt wird,, so daß d@r Teil 4 in die Ausnehmung 5 eindringtβ um die erste Komponente radial auseinanderzudrücken und dife Schenkel gegen die Betoiang bzw» die Welle au drücken« '

Der Dichtungsring wird &&nn als Didhtraig gegenüber einem in Richtung des Pfeiles I ausgeübt esa. Dnaek' wirksam ₉- jedoch nicht gegenüber einem Drao-k in entgegengesetzter Richtung«

Die Komponenten 1 und 2 "wer«? "^ ¥osaiassieJatIieli während der ietensdauer des Dichtungsrings in ihremgelösten Zustand bleibe!^ falls jedooÄ die demontiert werden muB„ "können diege Komponenten leicht getrennt und aus der Hut 10 entfernt w©xden₀

In Fig« 6 wird die Anwendung fön awei einander gegenüberliegenden Dichtungsringen 12 und 13 geneigt,-, deren jeder der in Figo 1 gezeigten Bauart eatspriolat„. wobei sie daau dienen, einen Kolben 14 in einem Zylinder 15 mit einer radialen Öffnung 16 abzudichten«, Der Kolben ist mit Ringen 17, 18 und 19 ausgestattet,, die durch axiale, nicht dargestellte Üoiaen zusaiemengelialtsn werden und ringförmige Ausnehmungen bilden© von denen die Dichtungsringe 12 und 13 aufgenommen werden« Jede Komponente der Diohtungsringe kann so ausgebildet sein, daß sie genau über den Kolben paßt und die zweite Kompo nente muß nicht, wie in Fig· 4 dargestellt„ geschnitten

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seine Die Figur zeigt den Dichtungsring 13 in einer Lagej in der seine erste Komponente der Öffnung 16 gegenüberliegt und die Tatsache, daß diese Komponente zwischen dem Kolben und dem Zylinder zusammengedrückt wirdρ bedeutet, daß sich die Komponente örtlich in die öffnung hinein ausdehnt. Die Biegsamkeit der Komponente ist jedoch derart, daß sie ohne Beschädigung nachgibt> wenn sie zum Wiedereintritt in den Zylinder 15 auf die Kante der Öffnung trifft.,

Im Betrieb werden die beiden eingebauten Dichtungsringe 12 und 13 derart wirksam* daß jeder, wie in Pig_o 7 gezeigt ι den Kolben gegen Strömungsmittelverlust in entgegengesetzten Richtungen abdichtet, wobei die Dichtung gegen einen Druck in Richtung Y und die Dichtung 13 gegen einen Druck in Richtung Z abdichtet.

Ansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1o)Aus zwei Komponenten bestehender Dichtungsring zum "Einbau An getrenntem Zustand in eine ringförmige Ausnehmung eines Elements zur Abdichtung gegenüber einem zweiten Element;, gekennzeichnet durch eine erste Komponente (1) in Form eines mit einex¹ Ausnehmung (5) versehenen Rings aus federndem Material mit im wesentlichen U~förmigem radialem Querschnitt, dessen Ausnehmung sich in axialer Richtung der Komponente öffnet, und durch eine zweite Komponente (2)_f in Form eines Ringes, der härter ist als der erste Ring und der einen Abschnitt (4) aufweist, der geeignet ist, von der Ausnehmung der ersten Komponente aufgenommen zu werden, um die innere und äußere ürafangsfläche des ersten Ringes dichtend am Boden der Ausnehmung des einen Elements und am anderen Element zur Anlage zu bringen, wobei die erste und die zweite Komponente automatisch zusammenfügbar sind, wenn sie dem abzudichtenden Druck ausgesetzt werden«

2„ Dichtungsring nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen federnden, mit einer sich axial erstreckenden Ausnehmung versehenen ersten Ring (1) und einen festen zweiten Ring (2) mit einem Stegteil (4), der in die Ausnehmung des ersten Rings paßt, und mit einem Flanschten (3)> der die mit der Ausnehmung versehene Fläche des ersten Ringes überdeckt und geeignet ist, den Stegteil gegenüber der Ausnehmung derart auszurichten, daß die beiden Ringe im Betrieb automatisch miteinander verbindbar sind ο

3ο Dichtungsring nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der in die Ausnehmung (5) der ersten Komponente (1)

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eingesetzte Abschnitt (4) der zweiten Komponente (2) eine größere radiale Breite besitzt als die Ausnehmung» um die Diehtungswirkung durch Einspannen der ersten Komponente zwischen dem Boden der Nut (10) und dem zweiten Element (B) zu steigern,,

4β Aus zwei Komponenten bestehender Dichtungsring zum Einbau zwischen abzudichtenden? ringförmigen Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten (1, 2) voneinander getrennt sind und einen federnden Ring (1) umfassen, der im Querschnitt eine U-förmige Gestalt, eine sich nach einer seiner Seitenflächen öffnende Ausnehmung (5) und relativ schwache Diohtungsschenkel län&s des inneren und des äußeren ümfanges des Ringes besitzt, sowie einen festen Ring (2) auf der mit der Ausnehmung versehenen Seite des federnden Rings, wobei der feste Ring einen Abschnitt (4) beeitzt, der so ausgebildet ist, daß er automatisch in die Ausnehmung eindringen kann, wenn ein zwischen den konzentrischen Elementen auftretender strömungsmitteldruck den federatege^sn den festen Ring drückt und dadurch die schwachen Schenkel absteift und sie gegen diese Elemente drückt.

5· Dichtungsring nach Anepruoh 4* dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Hing (1) eine abgerundete Nase auf der Seite besitzt, die von der die Ausnehmung (5) besitzenden Seite abgewandt ist.

6, Diohtungering raoh-Anspr. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (4) einen eingeschnürten Haie (6) besitzt, des den Plansch (3) benachbart ist, und daß die Ausnehmung (5) eine mit diesem Hals zusammenwirkende Einschnürung (7) an ihrer Mündung besitzt.

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7«. Dichtungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß der Steg eine gleichmäßige radiale Breite besitzt» die größer ist als die Breite der -f'*us nehmung*

8. Dichtungsring nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) des federnden Rings (1) gegen den Verlandungssteg des "U" konvexgiert und der härtere Hing (2) eine der Ausnehmung eingepaßte Gestalt besitzto

9» Dichtungsring naeh Ansprach 1 Ms 8^ dadurch ^ekennzeiohnet, daß-ein ,federnder, eine axial verlaufende'-. Ausnehmung (5) aufweisender Ring (T) und ©in festes Aussteifungsring (2) getrennt in diese Ausnehmung (10) des einen Elements (9) einsetzbar sind und daß der die Ausnehmung (5) aufweisender Ring (1) und der Verstärkungsring (2) unter..dew Einfluß des Druckes des abzudichtenden Mediums zwischen den Elementen mitain-* ander verbunden werden_o

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