DE2255019A1

DE2255019A1 - Geschlitzter dichtungsring mit verriegelung seiner enden

Info

Publication number: DE2255019A1
Application number: DE2255019A
Authority: DE
Inventors: Meyer Louis Ruthenberg
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1971-11-12
Filing date: 1972-11-10
Publication date: 1973-05-17
Also published as: JPS5544260B2; GB1405157A; JPS4872548A; US3784215A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. W. SCHALK - P1PL.-HNG. P.*WlRTH- OJPL.-1 NG. G. DAN NEN BERG DR-V-SCHMIED-KÖWARZIK- DR. P..WEiNHOLD · DR.D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

(CR. .ESCHENHEIMER STRASSE 89

- Case 71 M 534 -"

7. 1"0V, 1972

Poppers Company, Inc..

Pittsburgh, Pa. 15219 . . USA" .

Geschlitzter Dichtungsring mit Verriegelung seiner Enden

Die Erfindung loszieht sieh allgemein auf einen-geschlitzten Dichtungsring, bei dem seine am Schlitz zusammenzufügenden Enden miteinander verbunden werden, und sie betrifft insbesondere eine Verriegelung eines geschlitzten Dichtungsringes, bei dem diese Enden Paare von zusammenarbeitenden inneren Anschlussflächen aufweisen, von denen die einen in radialer .Richtung abdichtende und die anderen in axialer Sichtung abdichtende .Zwischendieht*- flächen bilden. -

Geschlitzte Dichtungsringe, die eine gute Dichtung sowohl in radialer als auch in axialer Eichtung herstellen und die Eigenschaft besitzen, ihre lage innerhalb der zugehörigen Ringnuten beizubehalten, sind bekannt. Bei diesen bekannten geschlitzten ' Dichtungsringen hängen jedoch die letztgenannte Eigenschaft und die genannten Dichteigenschaften davon ab, dass die Dichtungsringe dauernd mit der. abzudichtenden Fläche in Berührung bleiben. Wenn sich die Dichtungsringe von der abzudichtenden KLäche heben, wie es z.B. bei den Vorgängen der ^aIl ist, die hei einem Drosselklappenventil herbeigeführt werden, um es mit seinen Dichtungsringen in die Schließstellung und in die Offen-

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stellung zu bringen, so dehnen sich die Dichtungsringe beim letztgenannten Vorgang, bei dem sie aus der Dichtstellung gelöst werden, entlang ihres Umfange aus, öffnen den Dichtanschluss zwischen den zusammengefügten Enden und springen möglicherweise aus ihren Ringnuten heraus. Um diesem übelstand zu beheben, hat man verschiedene konstruktive Hilfsmittel angewendet, z.B. die Dichtungsringe mittels Stiften mit ihren Ringnuten verbunden. Durch dieses Hilfsmittel werden die Dichtungsringe zwar, wenn sie sich nicht in ihrer Arbeitestellung befinden» gleichwohl in ihrer Ringnut zurückgehalten. Dabei wird aber ein anderer !!beistand herbeigeführt. Wenn die Dichtungsringe nämlich mittels einer Stiftverbindung in ihrerRingnut gehalten werden, so besitzen sie nicht mehr die Möglichkeit, sich frei in der Ringnut zu drehen. Wenn die Dichtungsringe z.B. bei einem Drosselklappenventil mit der abzudichtenden Fläche in Eingriff bzw. in Anlage gebracht werden, so haben sie das Beatreben, sich zu drehen« Weil jedoch die Dichtungsringe in ihrer Singnut zurückgehalten werden, werden sie an dieser Drehung gehindert, und wegen dieser erzwungenen Behinderung, eine Drehbewegung auszuführen, entstehen unerwünschte Schleif- oder Zugkräfte (drag forces), die dauernd auf die Dichtungsringe.wirken, diese deformieren und ungleichmäseigen Verechleiss verursachen. Biese Deformation und dieser ungleichmäSBige Verechleiss verringern die Lebensdauer bzw. Standzeit der Dichtungsringe und deren Pichteigenschaften beträchtlich.

Aus diesen Gründen be«weckt die Erfindung in erster Linie, eine Verriegelung der Enden eines geschlitzten Dichtungsringes zu schaffen, bei der die genannten Übelstände und andere Nachteile behoben werden· . :

Diese Ziele der Erfindung und die sich dabei ergebenden Vorteile werden in Grundgedanken dadurch erreicht, dass erfindungsgemäae für einen geschlitzten Dichtungsring eine Verriegelung seiner Enden geschaffen wird, die sich gegenseitig überlappende Abschnitte aufweist, welche als Abdichtmittel sowohl radial

wirksane dichtende Zwiβchendiohtflächen oder eine Grenzschicht — 309820/0771

•AD OBIGINAL

als auch axial dichtende Zwischendichtflachen aufweisen. Die sich ■überlappenden Endabschnitte besitzen einander ähnliche oder gleiche, sich überlappende und einander axial gegenüberliegende Segmente, die, wenn sie zusammenarbeiten, ein Paar bzw* je ein Paar von sich in axialer Richtung überlappenden und radial "wirksamen Anschluss— und Dichtflächen an den innen einander gegenüberliegenden Flanken der Ringsegmente des geschlitzten Dichtungsrings und ferner ein Paar bzw. rje ein Paar von axial ear wirksamen Anschluss- und Dichtflächen bilden, welche in axialer Richtung gegeneinander abgesetzt sind und sich in radialer Richtung von einem mittleren Teil des geschlitzten Dichtungsrings zu dessen Aussenfläche hin erstrecken. Die sich überlappenden und einander axial gegenüberliegenden Segmente weisen ferner sich in axialer Richtung erstreckende und miteinander zusammenarbeitende Vorsprung e· "bzw .-^ abgestufte Teile auf, welche in Umfarigsrichtung wirksame Yerriegelungsglieder bilden, die ein sich Öffnen des geschlitzten Dichtungsrings verhindern, wenn sich der Ring in einer freien bzw« aus der Arbeitsstellung entfernten? Stellung befindet. Die Vorsprünge oder Absätze besitzen in Umfangsriehtung eine länge, die dazu ausreicht, dass die radialen Dichtflächen ständig dichtend in Eingriff bzw. Anlage" aneinander verbleiben, wenn die Ringenden in Umfangsrichtung gepresst oder zusammengedrückt werden.

Wenn nun die geschlitzten Dichtungsringe an der abzudichtenden Fläche angreifen, stellen sie sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine gute Abdichtung her, und wenn sie sich in ihrer freien Stellung bzw. nicht in Arbeitsstellung befinden, so wird verhindert, dass sich der Anschluss der zusammengefügten Ringenden in Umfangsriehtung und in radialer Richtung öffnet. Auf diese lür'eise wird erreicht, dass sich der geschlitzte Dichtungsring frei in seiner Ringnut drehen kann, wenn er in seine Arbeitsstellung gebracht wird, in der er an der abzudichtenden Fläche angreift.

nachstehend wird zur Veranschaulichung der Erfindung und hinzukommender "bevorzugter neuer Ausführungsmerkmale lediglich bei-

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spielsweise eine Ausführungsform und ein besonderes Ausführungsbeispiel für die Art der Anwendung der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigen:

i
Pig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines g schlitzten

Dichtungsringes mit der erfindungsgemässen Verriegelung seiner Enden in einer sog. freien Stellung (d.h. nicht in der Arbeitsstellung, in der er an der abzudichtenden ' Fläche angreift), wobei die gleichwohl bestehende Verriegelung der Enden gezeigt ist;

Pig. 2 eine .Draufsicht auf einen Dichtungsring mit einer Verriegelung nach Fig. 1, und zwar in der sog. Schließstellung innerhalb einer Ringnut bzw. in seiner Arbeitestellung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Dichtungsringes mit einer Verriegelung nach Fig. 1 und 2 in der Stellung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemässen geschlitzten Dichtungsringes mit Verriegelung seiner Enden, dargestellt im gelösten, nicht in Arbeitsstellung befindlichen Zustand zur Veranschaulichung eines Paares radialer Dichtflächen und eines Paares axialer Dichtflächen, die als unterschiedlich schraffierte Flächen gezeichnet sind, und

Fig. 5 eine Seitenansicht:dines Kolbens, der mit drei Ringnutei: versehen ist, zur Veranschaulichung der Art der stufenweisen Anbringung je eines Ringes nach Fig. 1 in je eine der Hingnuten.

In Fig. 1 bis 4 ist ein geschlitzter Dichtungsring 12 mit einer ale Ganzes mit 10 bezeichneten Verriegelung seiner Enden darge·- stellt. Die Verriegelung oder Anschlußstelle 10 besteht, allgemein gesagt, im wesentlichen aus sich überlappenden Bndabochnitten 14 und 16, die sowohl eine radiale Dlchtflächeiiverbindung ·- 30 98 2 0/0771

- 5 - ■ .-.■■... als auch eine axiale Dichtflächenverbindung miteinander bilden.

Die sich überlappenden Endabschnitte 14 und 16 besitzen je eines von zwei miteinander gleich ausgebildeten und sich überlappenden, in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Endsegmenten 26 und 28, die sich in Umfangsrichtung ausgehend "von je einer abgesetzten Stirnfläche 42 bzw. 44 über einen genügenden Bogenbereieh erstrecken, um zusammen ein Paar von sich überlappenden und radial wirksamen dichtenden Zwisehenflachen oder Grenzschichten 19 und 21 an einander zugekehrten Seiten der'Enden des Ringes 12 zu bilden. Die Zwischendichtflächen 19 und 21 erstrecken sich in Umfangsriehtung über gewisse· Abstände bzw. Strecken von /einem Mittelteil der Anschlußstelle.10, der durch die einander gegenüberliegenden Endflächen 42 und 44 begrenzt wird. Die Zwischendichtfläehe 19 besitzt aneinander anschlagende bzw. anliegende (abutting) Oberflächen 20 und 30, die in Pig. 4 durch Schrägschraffur dargestellt sind. In gleicher Weise besitzt die Zwischendiehtfläehe 21 aneinander anliegende oder anschlagende . Oberflächen 18 und 32 (s. Pig. 4). Die axial einander gegenüberliegenden und überlappenden Endsegmente 26 und 28 bilden je ein' Paar von axial wirksamen Zwischendichtflachen (oder je eine Grenzschicht) 23 bzw. 25(PIg-I), wobei das eine.. Paar axial gegen das andere abgesetzt ist und sich die dichtenden Zwischenflächen 23 und 25 radial von einem Mittelteil 38 (Pig. .4) des Sings 12 bis zu einer TJmfangsfläche 40 erstrecken und paarweise miteinander die axial wirksamen Dichtungen herstellen. Die Paare von Zwischendichtflächen 23 und 25 verlaufen axial so gegeneinander versetzt, wie es Pig. 1, 2 und 3 zeigen, und erstrecken sich radial von dem Mittelteil 38 bis zur Umfangsflache 40 des Rings 12. Die Zwischendichtflächen 23 laufen^in je eine Anlage- oder Anschlagfläche 22 bzw. 36 aus, wie sie in Umfangsrichtung schraffiert in Pig. 4 dargestellt ist* In gleicher Weise läuf-t:;. die Zwischendichtfläche 25 in je eine Anlage— oder Anschlagflache 24 bzw. 34 aus, wie sie radial schraffiert in Pig. 4 dargestellt ist.

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Um eine gute radiale Abdichtung zu schaffen, sind, wie oben erwähnt, die radial dichtenden Grenzschichten bzw. Paare von Zwischenflächen 19 und 21 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, wodurch ein Strom eines strömungsfähigen Mediums von der Rückseite Ί6 des Rings 12 her zur Vorderseite 40 des Rings 12 blockiert wird.

In diesem Sinne zeigt Fig. 3 am besten, dass an der Zwischenfläche 19 der Mediumstrom blockiert wird, der zunächst radial entlang der Fläche 42, dann in Umfangsrichtung entlang den aneinander anliegenden Oberflächen 20 und 30 der Zwischenfläche. bzw. der Grenzschicht 19 und dann radial entlang der Oberfläche 27 zu strömen sucht. In gleicher Weise wird ein Strom eines Mediums blockiert, der entlang der Oberfläche 44, zwischen den aneinanderliegenden Oberflächen 18 und 32 der Grenzschicht 21 und entlang der Oberfläche 29 zu strömen sucht.

Zur Gewährleistung einer guten axialen Dichtung sind auch die zwei axial wirksamen dichtenden Grenzschichten bzw. Paare von Zwischenflächen 23 und 25 in Umfangsrichtung gegeneinander so versetzt, dass jedes Paar bzw. jede Grenzschicht an je einem der einander gegenüberliegenden Enden des Ririgs 12 liegt und hierdurch ein Mediumstrom an den Seitenteilen A und B des Rings 12 blockiert wird (s. Pig. 2).

Wie Pig. 1 in Verbindung*mit Pig. 4 am besten zeigt, verhindert die Zwischenfläche oder Grenzschicht 23, dass der Mediumatrom in Umfangsrichtung zwischen den aneinander anliegenden Oberflächen 24 und 34, ferner in Achsrichtung zwischen den Flächen 60 und und dann in Umfangsrichtung zwischen den aneinander anliegenden Oberflächen 22 und 36 hindurchströmt. In gleicher Weise wird das Medium daran gehindert, in Umfangsrichtung zwischen den aneinander anliegenden Oberflächen 22 und 36,-in axialer Richtung zwischen den Oberflächen 60 und 62 und dann in Umfangsrichtung zwischen den Oberflächen 24 und 34 hindurchzuströmen.

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Um den zwei in radialer Richtung abdichtenden Grenzschichten "bzw. Zwischenflachen 19 und 21 die richtige Gestalt zu-verleihen, müssen die axial einander gegenüberliegenden und einander überlappenden Segmente 26 und 28 in Umfangsrichtung eine länge besitzen, die dazu ausreicht, dass sie in radialer Richtung je einen Steg 48 bzw. 50 überlappen, der an der Rückseite Jedes der einander überlappenden Endabschnitte 14 bzw· 16 ausgebildet ist. Auf diese Weise werden die zueinander versetzt angeordneten in radialer Richtung abdichtenden Grenzschichten bzw." Zwischenflachen 19 und 21 geschaffen. ,

Der Anschluss "bzw. die Verriegelung 10 schafft eine'sehr gute, axial in einer und nur einer Richtung wirksame Abdichtung, indem die Oberflächen 22 und 36 aneinander ansehlagen" können lmaie/

dünne
/Grenzschicht oder Zwischenfläche 25 gebildet ~wird, und indem die Oberflächen 24 und 34 im Bereich der Grenzschicht bzw. Zwisehenflache 23 axial in Abstand voneinander verlaufen (beide Grenzschichten bzw. Paare von Zwischenflächen 25 und 23 sind in Pig« 2 aneinander anschlagend bzw. anliegend dargestellt). Mmmt man an, dass der !Druck des strömenden Mediums auf der Seite B des Rings 12 grosser ist als der Druck des strömenden Mediums auf der · . Seite A, so wird die Seite A des Ringes 12-gegen die Seitenflanke 67 der Ringnut 66 gepresst. Das strömungsfähige, auf der Seite B •des Rings 12 befindliehe Medium tritt dann zwischen den Oberflächen 42 und 44 (Pig. .3) in den zwischen den Oberflächen 60 und' 62 (Pig. 2) gebildeten Raum ein₉ geht dann in Umfang srichtung zwischen den Oberflächen 24 und 34 der Grenzschicht 23 hindurch und tritt entlang der Oberfläche 27 zur Niederdruckseite des Rings 12 über. · ·

Uimmt man umgekehrt an, d.ass der Druck des strömenden Mediums auf der Seite,A des Rings 12 grosser als auf der Seite B ist, so wird die Seite B' gegen die Planke 65 der Ringnut 66 gedrückt, d.h. entgegengesetzt zu der in Fig. 2 gezeigten Anpressrichtung. Das auf der Seite A des Rings 12 befindliche Medium tritt dann

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zwischen den Oberflächen 42 und 44 hindurch und in den zwischen den Oberflächen 60 und 62 gebildeten Raum ein, wird aber in dieöem Fall daran gehindert, im Bereich der Grenzschicht 25 zwischen den Oberflächen 22 und 36 hindurchzutreten, weil die Oberflächen 22 und 36 aneinander anliegen, eo dass jegliche Strömung bzw. Austreten des strömungsfähigen Mediums zur Niederdruckseite B des Rings 12 blockiert wird.

In gleicher Weise kann eine in der entgegengesetzten Strömung?:- richtung und nur in dieser wirksame Abdichtung dadurch hergestellt werden, dass man die Oberflächen 24 und 34 aneinander anliegen bzw. anschlagen lässt, wobei nun die sog. Grenzschicht 23 nur eine unmittelbare Berührungsfläche zwischen den Oberflächen 24 und 34 bildet (wie es im vorstehenden umgekehrten Fall für die sog. Grenzschicht 25 gilt, wobei sich die Oberflächen 22 und 36 unmittelbar berühren) und wobei jetzt nun umgekehrt die Oberflächen 22 und 36 im Bereich der Grenzschicht 25 axialen Abstand voneinander haben. Um zu erreichen, dass die genannte Strömung des strömungsfähigen Mediums nur in der einen (oder nur in der anderen) Richtung zwischen den sich überlappenden Endabschnitten 14 und 16 durchtreten kann, ist vorgesehen, dass diese Abschnitte in axialem Γ.." / ' ..._w Abstand voneinander verlaufende, einander gegenüberliegende und sich in Umfangsrichtung erstreckende radiale Oberflächen 52 und 54 aufweisen (Fig. 2), von denen nur die eine 52 oder 54 mit einem axialen Vorsprung 56 bzw. 58 versehen ist, der unmittelbar an die axial ihm gegenüberliegende Fläche 36 bzw. 34 anliegt, während der andere axiale Vorsprung einen kleinen Abstand von der axial gegenüberliegenden Fläche 34 bzw. 36 hat (Fig. 1 und 4).

In manchen Anwendungsfällen ist es jedoch vorzuziehen» eine in .axialer Richtung einseitig wirksame Dichtung dadurch herzustellen, dass man sowohl die Oberflächen 22 und 36 als auch die Oberflächen 24 und 34 unmittelbar aneinander anliegen lässt und an diesen Anschlagstellen die sog. Grenzschicht 25 bzw. 23 auf

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eine unmittelbare Berührungsfläche 25 bzw. 23 reduziert (wie es in Pig. 2 dargestellt ist); in diesem⁰Pail wird, das strömungsfähige Medium oder Druckmittel daran gehindert, ausgehend von der Seite B des Rings 12 in Umfangsrichtung zwischen den Oberflächen 22 und 36 entlang ihrer Berührungsfläche 25 und ausgehend von der Seite A des Rings 12 in Umfangsrichtung zwischen den Oberflächen 24 und 34 entlang ihrer Berührungsfläche· 23. hindurchzutreten. Eine solche in zwei Richtungen wirksame Blockierung des Mediumstromes wird dadurch erreicht, dass man die einander gegenüberliegenden und in axialem Abstand voneinander befindlichen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden radialen Oberflächen 52 und 54 jeweils mit einem axialen Vorsprung 56 bzw. 58 solcher Höhe versieht, dass der eine unmittelbar an die axial gegenüberliegende Oberfläche 34 und der andere unmittelbar an die axial gegenüberliegende Oberfläche 36 anliegt. .

Der beschriebene Anschluss 10 schafft ferner eine gute in einer Richtung wirksame Abdichtung auch in radialer Strömungsrichtung dadurch, dass man die Oberflächen 18 und 32 unmittelbar aneinander anliegen lässt, wobei die sog. Zwischenfläche oder Grenzschicht 21 sich auf die Berührungsfläche zwischen.den Oberflächen 18 und 32 reduziert, und dass man die Oberflächen 20 und im Bereich der sog. Grenzschicht 19 in radialem Abstand voneinander verlaufen lässt (letzteres abweichend von Pig. 3, in der in beiden Grenzbereichen 19 und 21 die benachbarten Oberflächen als unmittelbar aneinander anliegend dargestellt sind). ' -

Nimmt man an, dass der Medium- bzw. Druckmitteldruck auf der Seite B des Ringes 12 grosser ist als auf der Seite A, so wird die.;Seite A des Rings gegen die Planke 67 der Ringnut 66 gedrückt. Das strömungsfähige Medium auf der Seite B des Ringes 12 tritt dann zwischen den Oberflächen 42 und 44 (Pig. 3) hindurch, strömt dann in Umfangsrichtung zwischen den Oberflächen 20 und 30 der Grenzschicht 19 und tritt entlang der Oberfläche 27 zur Niederdruckseite des Ringes 12 aus.

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Nimmt man umbekehrt an, dass der Medium- bzw. Druckmitteldruck auf der Seite A des Ringes 12 grosser als auf der Seite B ist» so wird die Seite B &egen die Planke 65 der Ringnut 66 gedruckt» d.h. umgekehrt wie zuvor beschrieben (Fig. 2). Das auf der Seite A des Ringes 12 befindliche Medium bzw. Druckmittel tritt dann zwischen den Oberflächen 42 und 44 ein, wird aber nun in diesem Fall gehindert, zwischen den Oberflächen 18 und 32 in deren Berührungsbereich 21 hindurchzutreten, weil diese Oberflächen unmittelbar aneinander liegen, so dass das Medium gegen Austritt zur Niederdruckseite B des Hinges 12 blockiert ist.

In gleicher Weise kann eine einseitig in umgekehrter Richtung wie zuvor wirksame Abdichtung dadurch hergestellt werden, dass man die Oberflächen 20 und 30 unmittelbar aneinander anliegen lässt, so dass die sog. Grenzschicht 19 sich auf die Berührungsfläche dieser beiden Oberflächen reduziert, während man die Oberflächen 18 und 32 im Bereich der Grenzschicht 21 in radialem Abstand voneinander anordnet. Um eine solche nur in einer fiichtung durchgelassene Strömung zu erreichen, lässt man nur das eine (oder nur däa andere) der axial einander gegenüberliegenden und sich überlappenden Segmente 26 und 28 unmittelbar an die radial gegenüberliegende Oberfläche 30 .(bzw. 32) anliegen.

Für manche Anwendungsgebiete ist es vorzuziehen, statt einer nur In einer Richtung wirksamen Abdichtung eine in der radialen Richtung zweiseitig wirksame Abdichtung dadurch herzustellen, dass man sowohl die Oberflächen 20 und 30 als auch die Oberflächen 18 und 32 unmittelbar aneinander anliegen lässt, wobei sich die sog. Grenzschichten 19 und 21 (wie in Pig. 3 dargestellt) beide auf die Berührungsfläche zwischen den Oberflächen 20 tnd 30 bzw. 18 und 32 reduzieren; in diesem Fall wird das strömungsfähige Medium bzw. Druckmittel daran gehindert, von der Seite B ausgehend .in Umfangsrichtung im Bereich der Berührungsfläche 19 zwischen den Oberflächen 20 und 30 durchzutreten. Ebenso kann von der Seite A ausgehend das Medium nicht in Umfangsrichtung im Bereich

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SAOORfGINAL

der Berührungsfläche 21 zwischen den Oberflächen 18 und 32 hindurchtreten. Um diese in zwei Richtungen wirksame Blockierung der Strömung zu erreichen,, ist vorgesehen, dass jedes der axial einander gegenüberliegenden und sich überlappenden Segmente 26 und 28 unmittelbar an der radial gegenüberliegenden' Oberfläche 30 bzw. 32 anliegt. -

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, einen geschlitzten Dichtungsring mit solcher gegenseitiger Verriegelung seiner Enden zu schaffen, dass er in seiner Ringnut verbleibt, auch wenn er in freier Stellung, d.h. nicht in Arbeitsstellung ist, dann nämlich, wenn der Ring"nicht an der Wandung einer Bohrung angreift, wie dies durch die Wirkung eines strömungsfähigen Mediums oder Druckmittels bei einem Drosselklappenventil eintritt; dennoch soll der Ring die Möglichkeit besitzen, sich freizu drehen, wenn er sich in der Ringnut befindet. Um dies zu erreichen, muss der Dichtungsring, wenn er sich in dem vorgenannten freien Zustand befindet, gegen ein sich Öffnen zusammengehalten werden, bei dem der Ring aus der Ringnut herausschnappen würde, und dieses Zusammenhalten der Ringenden muss sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung bewirkt werden. Zu diesem Zweck ist Jeder der sich axial einander gegenüberliegenden und überlappenden Segmentabschnitte 26 und 28 mit je einem sich in axialer Richtung erstreckenden abgestuften Teil versehen, der mit dem entsprechend abgestuften Teil des anderen Segmentabschnitts zusammenarbeitet, und zwar sind .diese Teile durch die vorstehend beschriebenen axialen Vorsprünge 56 und 58 verkörpert. Wenn nun der Ring 12 nicht an der Wandung einer Bohrung angreift, so expandiert.er auf Grund seiner elastischen Eigenschaften in Umfangsrichtung so weit, bis die Oberfläche 60 des Vorsprungs 56 an die Oberfläche 62 des Vorsprungs 58 an-. 'stösst und dadurch den Ring hindert, sich noch weiter zu öffnen. Diese Vorsprünge dienen also dazu, den Ring gegen ein zu weit gehendes dich Öffnen in Umfangsrichtung zusammenzuhalten. Bildet man, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, die sich in axialer Richtung erstreckenden und zusammenarbeitenden Vor-

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spriinge 56 und 58 in Urafangsrichtung beide in derartiger Länge aus, dass sie den Steg 50 "bzw. 48 ständig überlappen, wenn die Oberflächen bO und 62 aneinander anliegen, so wird ein in radialer Richtung wirksames Zusammenhalten des Rings 12 gegen ein sich Öffnen in dieser Richtung herbeigeführt. Zufolge dieser Ausbildung des Rings 12 wird er stets sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung genügend zusammengehalten, während er sich in der oben genannten freien Lage, d.h. nicht in"Arbeitsstellung befindet. "

Wegen der bei dem erfindungsgemassen Ring an der Anschlußstelle verkörperten vorgenannten Maßnahmen, durch die er sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung zusammengehalten wird, lassen sich die üblichen Arbeitsweisen zur Anbringung eines Dichtungsrings in einer Ringnut nicht anwenden. Pur den Einbau eines erfindungsgemassen Dichtungsrings muss der Ring erst so weit geöffnet werden, dass er sich über den Kolben oder dergleichen (s. Fig. 5) schieben lässt; sobald sich dann der Ring in der Ringnut befindet, müssen seine Enden in axialer Richtung so weit voneinander getrennt werden, dass die Vorsprünge über-bzw. untereinander hinweggehen können. Hierauf muss der Sing in Umfangsrichtung so weit zusammengepresst werden, dass die Vorsprünge aneinander vorbeigehen, und dann lässt man den Ring in seine Stellung am Kolben oder dergleichen bzw. in seine Ringnut einschnappen. Diese Arbeitsgänge können nicht in der üblichen Art und Weise durchgeführt werden, weil die axiale Trennung der Vorsprünge, die notwendig ist, um diese über- bzw. untereinander hinweggehen zu lassen, d.h. der dazu notwendige axiale Abstand, grosser ist als die axiale Breite der Ringnut. Aus diesem Grund musste geraäss der Erfindung ein neues Montageverfahren entworfen werden.

Ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) solches Montageverfahren kann oder könnte darin bestehen, den oberen Teil des Kolbens an der Ringnut abnehmbar zu gestalten. Nach Abnehmen des oberen Teils des Kolbens kann der Dichtungsring in die Ringnut

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in seiner verriegelten Stellung eingebracht werden, und der obere Teil des Kolbens kann dann wieder anmontiert werden. Die lös- „ bare Verbindung zwischen den oberen und dem unteren Kolbenteil kann als Bolzenverbindung ausgeführt werden.

Eine weitere (in 4^en Zeichnungen nicht dargestellte) Art der Montage kann bei erfindungsgemässen Dichtungsringen angewendet werden, deren Durchmesser mehr als etwa 10" (25,4 cm) beträgt. Bei diesem Verfahren werden die Enden des Dichtungsrings an

." ■ und

seiner Verriegelungsstelle voneinander getrennt■' wird der Ring in Umfangsrichtung so weit ausgedehnt, dass er sich über den Kolben oder dergleichen schieben'lässt und von selbst seine Stellung in seiner Ringnut einnimmt. Der/Ring wird dann von Hand in radialer Richtung an der Verriegelungsstelle so weit ausge-.dehnt, dass sich ein radialer Abstand zwischen dem Ring und der äusseren Oberfläche des Kolbens oder dergleichen ergibt. Hierauf werden die Ringenden an der Verriegelungsstelle in axialer Richtung so weit voneinander getrennt, bis zufolge dieser Verformung des Ringes die Vorsprünge an-seinen Enden in axialer Richtung übereinander hinweggehen. Hierauf wird der"Ring in Umfangsrichtung zusammengedrückt, bis diese Vorsprünge über- bzw. untereinander hinweggleiten und in die Verriegelungsstellung einschnappen. Dann lässt man sich den Ring in radialer Richtung, in seine Ringnut hinein zusammenziehen. Dichtungsringe, deren Durchmesser grosser als etwa 25 cm ist, sind so biegsam, dass sie sich in radialer Richtung und in axialer Richtung genügend ausdehnen lassen, um die Verriegelung herzustellen, ohne dass die Elastizitätsgrenze bzw, elastische Belastbarkeit des Ringes überschritten wird. .

Das in Verbindung mit der Erfindung bevorzugte Montageverfahren ist in Pig. 5,- für den Pail von Dichtungsringen dargestellt, deren Durchmesser geringer als ungefähr 10" bzw. 25,4 cm beträgt. Gemäss Fig. 5 ist in die Oberfläche eines Kolbens 64 je eine Ausnehmung 68 eingeschnitten, die sich in axialer Richtung von je einer der Ringnuten 66 _aus so weit erstreckt, dass die axiale Trennung der

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Vorsprünge 56 und 58 voneinander möglich ist, und die sieh in Umfangsrichtung entlang dem Umfang des Kolbens 64 so weit erstreckt, dass die Enden eines Ringes 12 an der Verriegelungsstelle axial auseinander gespreizt werden können, ohne dass die elastische Belastungsgrenze des Hinges überschritten wird. Jede der Ausnehmungen 68 ist mit eingebohrten und mit Innengewinde versehenen Löchern 70 versehen, die es erlauben, nach der Anbringung eines Ringes 12 ein Füllstück 72 in je eine der Ausnehmungen einzusetzen und mittels Schrauben 74 festzuschrauben. Im oberen Teil der Pig. 5 ist ein Ring 12 in der. Stellung gezeigt, in der seine Enden an der Verriegelungs- bzw. Stoßstelle voneinander getrennt sind und der Ring in Umfangsrichtung so weit ausgedehnt ist, dass er über den Kolben 64 geschoben werden und sich in eine Ringnut 66 von selbst einsetzen kann. In dieser Stellung liegen die Endflächen der Vorsprünge 56 und 58 aneinander an, und diese sind nicht miteinander verriegelt. Dabei sind die Vorsprünge 56 und 58 nicht in der Lage, übereinander hinvvegzugleiten, weil die gemeinsame Breite bzw. Tiefe der die Vorsprünge bildenden abgestuften Teile grosser als die axiale Breite der Ringnut 66 ist.

Wie aus dem Mittelteil der Pig. 5 zu ersehen ist, ist der Endteil B des Rings 12 axial in die Ausnehmung 68 so weit hineingedrückt, dass der Vorsprung 56 über den Vorsprung 58 hinweggleiten kann. Wenn dies geschehen ist, zieht sich der Ring 12 in Umfangsrichtung zusammen, bis der Vorsprung 56 sich in Umfangsrichtung in Abstand von dem Vorsprung 58 oberhalb des Endteils C des Ringes befindet. Der Endteil D des Ringes 12 kann nun in seine Verriegelungsstellung einspringen, wie sie in dem unteren Teil der Fig. 5 dargestellt ist.

Aus diesem Teil der Pig. 5 ist evuLchtlich, dasu, wenn nun der Ring 12 in seine VerriegelungnsteLlung in die Nut 66 eingesprungen ist, er dann gehindert wird, sich in Umfangsrichtung umi in radialer Richtung zu öffnen. Um diese Möglichkeit einer Trennung

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SAO ORIGINAL

der Verbindungsstelle "bzw."'Stoßstelle der Ringenden auszuschließen, wenn diese sich innerhalb der Ausnehmung 68 befindet, wird dag: Deck— oder Füllstück 72, das Bohrungen besitzt, deren lage den Gewindebohrungen 70 innerhalb der Ausnehmung 68 entsprechen, innerhalb der Ausnehmungen 68 .mittels Schrauben 74 befestigt. Somit ergibt sieh eine Fortsetzung der oberen Oberfläche der Ringnut 66 in/ümfangsrichtung entlang der in Umfangsrichtung gemessenen länge-der Ausnehmung 68, wodurch "die Geometrie der Ringnut 66 über den ganzen Umfang des Kolbens 64 aufrechterhalten wird·

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Claims

** Inc.

Case ¹TT^ 534

•7. Nov. 1972
PW/Ar

Patent- bzw. Schutzansprüche

^?) Verriegelung für die Enden eines geschlitzten Dichtungsrings, die mit paarweise zusammenarbeitenden dichtenden Anschlussflächen versehen sind, und der in seiner Arbeitsstellung, vorzugsweise in einer Ringnut, sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine wirksame Dichtung gegen Durchtritt eines strömungsfähigen Mediums bildet, dad u r c h gekennzeichnet , daas die zu verriegelnden Enden als sich Im wesentlichen überlappende Endabschnitte (14 und 16) des Dichtungsrings (12) ausgebildet sind, die sowohl eine Dichtung entlang radial verlaufender Dichtflächen (22, 36 und 24, 34) als auch eine Dichtung entlang axial verlaufender Dichtflächen (18, 32 und 20, 30) bilden, dass ferner die Endabschnitte (14 und 16) je ein Segment (26 bzw. 28) aufweisen, das dem Segment des anderen Endabschnitts axial gegenüberliegt, dieses überlappt und mit diesem mindestens ein Paar von sich in axialer Richtung überlappenden, rad i a I abdichtender Dichtflächen (dichtende Zwischenflächen oder Grenzschichten 19» 21 bzw. 18, 32 und/oder 30, 20) bildet, von denen je eine jedes Paars an der einen Seite des einen Ringsegments (26) und jeweils die andere an der dieser Seite gegenüberliegenden Seite des anderen Ringsegments (28) ausgebildet ist, wobei diese Dichtflächen die. radial wirksame Dichtung herstellen, und dass die Segmente (26 und 28) ausserdem zusammen mindestens ein Paar von axial gegeneinander abgesetzten, a χ i a I abdichtende Dichtflächen (dichtende Zwischenflächen oder Grenzschichten 23, 25 bzw. 22, 36 und/oder 24, 34) besitzen, die eich in radialer Richtung von einem Mittelteil (38) Je eines der Ringsegmente (26 bzw. 28) ausgehend zu einer radialen Stirnfläche (60 bzw. 62) des zugehörigen Ringsegment© erstrecken und die axial wirksame Dichtung bilden.

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Z' Verriegelung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial abdichtenden Dichtflächen (19, 21 bzw. 18, 32 xmd/oder 30, 20) eines bzw. jedes Paars in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und in radialer Richtung zu wirksamer Abdichtung der Ringsegmente (26, 28) "bzw. des Rings (12) dienen. .

3". Verriegelung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e - . ■fcennz ei einet, dass die axial abdichtenden Dichtflächen (23, 25 bzw. 22, 36 und/oder 24, 34) eines bzw. jedes Paars in Umfangsriehtung gegeneinander versetzt sind und zur in axialer Richtung wirksamen Abdichtung der Ringsegmente (26, 28) bzw. des Rings (12) dienen.

4. Verriegelung nach einem der Ansprüche 1 his 3, d a d u r c h g e k e η η ζ ei ohne t , dass die einander axial gegenüberliegenden Ringsegmente (26, 28) je eine eines Paars von im wesentlichen stetig durchlaufenden, radial abdichtenden Dichtflaehen (19, 21) bilden und je eine eines Paares von im wesentlichen stetig durchlaufenden axial abdichtenden Dichtflächen (23, 25} bilden. "

5« Verriegelung nach einem der Ansprüche 1 his 4-, dadurch gekennzei chnet , dass ein Teil jedes der einander axial gegenüberliegenden Ringsegmente (26, 28) je einen Steg (50 hzw. 48) radial überlappt, der an der Rückseite eines der sich überlappenden Endabschnitte (14 ~bzw. 16) ausgebildet ist, die mindestens ein Paar der in Umfangsriehtung gegeneinander versetzten Dichtflächen (19, 21 bzw. Iß., 32 und/oder 30, 20, 23, 25 hzw. 22, 36 und/oder 24, 34) bilden.

6. Verriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (14, 16) axial in Abstand voneinander angeordnete, in'Umfangsriehtung und radial verlaufende Oberflächen (23, 25. .) aufweist, von

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denen eine (23 oder 25) einen axialen Vorsprung (56 bzw. 56) besitzt, der an die axial gegenüberliegende Oberfläche (25 bzw. 23) anliegt und mit dieser eine in axialer Richtung einseitig wirksame Einbahn-Abdichtun^ für ein in nur einer Richtung zuströmendes Medium bildet.

7. Verriegelung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass jede der zwei in Umfangsriehtung und radial verlaufenden Oberflächen (23 und 25) je einen axialen Vorsprung (56 bzw. 5B) besitzt, der an die axial gegenüberliegende Oberfläche (25 bzw. 23) anliegt, und die aneinander anliegenden Paare von Oberflächen (23, 24 und 25t 22) zusammen in axialer Richtung eine in zwei einander entgegengesetzten axialen Zuströrarichtungen eines Mediums wirksame Abdichtung für dieses bildet.

8. Verriegelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass eines der einander axial gegenüberliegenden und je einen Steg (50 bzw. 48) überlappenden Ringsegmente (26 oder 28) an den überlappten Steg (50 oder 48) unmittelbar anliegt und mit diesem eine in radialer Richtung eine einseitig wirksame Einbahn-Abdichtung für in nur einer Richtung zuströmendes Medium bildet.

9. Verriegelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der einander axial gegenüberliegenden und je einen Steg (50 bzw. 48) überlappenden Ringsegmente (26 bzw. 28) unmittelbar an den überlappten Steg (50 bzw. 48) anliegt und die aneinander anliegenden Paare von Oberflächen (30, 30 und 32, 18) zusammen in radialer Richtung eine in zwei einander entgegengesetzten radialen Zuströmrichtungen eines Mediums wirksame Abdichtung für dieses bilden.

10. Verriegelung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichne t , dass die einander axial gegenüberliegenden und eich überlappenden Ringsegmente (26, 28) je einen eich in

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axialer Richtung erstreckenden Vorsprung (56 bzw. 58) besitzen, der so am Ringsegment angeordnet und ausgebildet ist, dass er mit dem anderen Vorsprung zusammenwirkend einem sich Öffnen des Rings (12) entgegenwirkt und mindestens ein Paar der sich paarweise überlappenden radialen Oberflächen (22, 36 und/oder 34, 24) auch dann in dichtender Anlage aneinander hält, wenn der Ring sich in einer freien Stellung befindet, in der er nicht an der abzudichtenden Bohrung angreift.

i Verriegelung nach Anspruch 10, dadurch g e k: e η η zeichnet, dass jeder der sich in axialer Richtung erstreckenden und zusammenarbeitenden Vorsprünge (56, 58).in , Umf angsriehtung genügend lang ist, um den gegenüberliegenden Steg (50 bzw. 48) ständig zu überlappen, wenn die Vorsprünge in Umfangsriehtung aneinander angreifen, .und den Ring (12) in Umfangsrichtung zusammenhaltende Kräfte zu erzeugen, durch die er ständig in radialer Richtung gesperrt wird.

12. Verriegelung für die Enden eines geschlitzten Dichtungsringes, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Ring (12) gegen sich Öffnen in Umfangsrichtung zusammenhaltende und in dieser Richtung wirksame Mittel und-den Ring gegen sich . Öffnen bzw. Aufspreizen in radialer Richtung zusammenhaltende und in dieser Richtung wirksa_me Mittel vorgesehen sind.

Der Patentanwalt:

3 0 9 8 2 0/0771