DE2352418C3 - Dichtungsanordnung zwischen Radialflächen aneinanderliegender Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung mit einem O-förmigen Dichtring in einer ringförmigen Ausnehmung zwischen zwei mit ihren Radialflächen aneinanderliegenden Bauteilen, wobei die Ausnehmung eine zylindrische Außenwand sowie zwei in Richtung zur Achse des Dichtringes aufeinander zugeneigte Seitenwände aufweist.

Aus der GB-PS 9 99 318 ist eine O-Ringdichtung bekannt, die in einer ringförmigen Ausnehmung innerhalb der einen Radialfläche eines Rohrflansches zur Anwendung kommt, wobei die Ausnehmung durch eine zylindrische Außenfläche und eine radial verlaufende Bodenfläche einer Ringnut gebildet wird. An der der Zylinderwand gegenüberliegenden Seite ist die Nut mit einer Schräge versehen, die jedoch auf die Pressung oder Verformung des O-Ringes keinen Einfluß hat, wenn dieser beim festziehen der beiden Rohrflansche gegeneinander zusammengedrückt wird. Die über die Schräge zum lichten Rohrdurchmesser hin verengte Ringausnehmung bildet einen Ringspalt, dessen Breite so gewählt ist, daß an der Rohrwandung herunterrinnende Flüssigkeit keinen kontinuierlichen, sich über den gesamten Umfang erstreckenden Film bildet, sondern groß genug bleibt, um etwa in der Dichtung befindliches Gas über eine Diffusionspumpe leicht abgesaugt werden kann.

Obwohl O-Ringdichtungen im allgemeinen hohen statischen Drücken standhalten, haben sie den Nachteil, daß sie bei größeren Druckschwankungen zur Undichtigkeit neigen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Oberfläche der die Dichtung aufnehmenden Ausnehmung rauh sind und der Dichtring bei Druckschwankungen eine Pumpwirkung ausübt und dabei einmal radial nach innen, andermal radial nach außen bewegt wird, wodurch bei jeder Druckwechselperiode Strömungsmedium entweichen kann. Der Schrägfläche der Ausnehmung bei der bekannten Dichtungsanordnung bietet kein Hindernis für solche Radialbewegungen des Dichlrtnges bei plötzlichem Druckwechsel. Da sich das Material des Dichtringes bei sehr hohen Drücken selbst wie ein Strömungsmedium verhält, besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, daß der Dichtring in den Zwischenraum zwischen den Dichtflächen hineinextrudiert oder gesaugt und dadurch beschädigt wird In der Hydraulik kann beispielsweise der Druck in der abzudichtenden Bohrung oder Leitung augenblicklich unter den Umgebungsdruck abfallen, so daß der Üichtring aus der Ausnehmung heraus in die Bohrung hineingesaugt oder so stark deformiert wird, daß die Dichtung nicht mehr funktionsfähig ist.

Ferner ist aus der US-PS 36 87 465 bekannt, einen O-Ring aus elastischem Material an seiner dem Druck abgewandten Seite mit einer Kunststoffmanschette zu umgeben, die als Stützring dient und verhindert, daß das Material des O-Ringes in den axial verlaufenden Dichtungsspalt hineinextrudiert wird. Der Radius des bekannten, aus Kunststoff bestehenden Stützringes ist kleiner als der Radius des O-Ringes, womit beabsichtigt wird, daß der O-Ring an zwei unter Abstand angeordneten Stellen am Stützring anliegt, die gegenüber der rückwärtigen Anlegestelle des Stützringes beidseitig symmetrisch verteilt sind, um dadurch die Rundung im Querschnitt des Stützringes zu strecken. Es ist jedoch keine Absicherung dagegen getroffen, daß das fließfähige Material des O-Ringes bei ausreichendem Druck über die Außenkanten des Stützringes hinauswandert und dann in den Dichtungsspalt extrudiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs angegebenen allgemeinen Bauart zum Abdichten zweier gegenüberliegender Flächen anzugeben, bei der die vorbeschriebene Gefahr des Extrudierens des Dichtringes aus der Ausnehmung heraus oder des Hineinsaugens in die abzudichtende Rohrleitung oder Bohrung wirksam vermieden wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Seitenwänden und der zylindrischen Außenwand abgerundete Übergänge vorgesehen sind, daß der Dichtring an seiner der zylindrischen Außenwand zugekehrten Seite von einer im Verhältnis zu ihrer bis in den Bereich der Seilenwände reichenden Breite dünnen ringförmigen Manschette aus unter den Betriebsbedingungen de·.· Dichtung flexiblen, jedoch nicht fließendem Kunststoff umfaßt ist, und dall die Manschette eine solche Breite aufweist, daß sie bei gegeneinander festgezogenen Bauteilen an ihren Berührungsstellen mit den Seitenwänden verformt ist.

Aufgrund dieses Vo-schlages ist einerseits sicherge-

stellt, daß der Dichtring bei Druckschwankungen nicht in die Bohrung hineingesaugt werden kann und daß bei Festziehen der beiden Bauteile der Dichtring auch schon ohne Beaufschlagung durch das Stömungsmedium nach außen gegen die flexible Kunststoffmanschette gedruckt wird. Die den Dichtring radial nach außen umgebende Manschette gewährleistet in Verbindung mit den abgerundeten Übergängen einen unter allen Umständen sicheren Abschluß des Dichtungsspaltes, in den der Dichtring nicht extrudiert werden kann. Außerdem erübrigt die Manschette eine feine Oberflächenbearbeitung der Ausnehmung, gegen deren Rauhigkeit der O-Ring nunmehr durch die Manschette geschützt ist. Das Material der Kunststoffmanschette ist nicht fließfähig, sondern nur flexibel, so daß auch unter hohen Betriebsdrücken eine gewisse Steifigkeit und Eigenfestigkeit beibehalten wird. Aufgrund dieser Tatsache ist der Druck der Ränder der Manschetten gegen die Wandungen der Ausnehmung an den Berührungsstellen größer als der hydrostatische Druck innerhalb des Dichtringes, und dadurch ist es unmöglich, den Dichtring an dieser Dichtkante der Manschette vorbeizuextrudieren.

Weil der Dichtring sowohl durch die sich zur Mittelachse des Ringes im Querschnitt verjüngende Ausnehmung als auch mit Hilfe der an den abgerundeten Übergängen anliegenden Dichtkanten der Manschette mit Sicherheit zusammengehalten wird, kann bei Druckschwankungen auch keine Pumpwirr.ung des Dichtringes stattfinden, so daß auf diese Ursache zurückgehende Leckverluste vermieden sind. Die in Radialrichtung verjüngte Ausnehmung macht es ^>raktisch unmöglich, daß der Dichtring bei plötzlichem Druckabfall in die Bohrung hineingezogen wird.

Bei einer praktischen Anwendung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, wenn die Ausnehmung in an sich bekannter Weise aus zwei zueinander symmetrischen Oberflächen besteht, von denen jeweils eine in den gegeneinander abzudichtenden Oberflächen eingebracht ist. Dabei kann die Kante einer jeden Ausnehmungshälfte leicht abgerundet oder abgeschrägt sein.

Die Funktion der Manschette mit ihren in den Ausnehmungen anliegenden Dichtkanten wird dadurch verbessert, wenn die Manschette an ihrer Außenseite an beiden Enden abgerundet oder abgeschrägt ist. Auf diese Weise paßt sie sich schon bei kleineren Drücken voll den abgerundeten Übergängen zwischen der Seitenwand und der zylindrischen Außenwand der Ausnehmung an. Die Manschette kann aus Polyamidmaterial bestehen. Es ist weiterhin für den Zusammenbau und den Einbau der Dichtungsanordnung zweckmäßig, wenn die Manschette den O-Ring mit leichtem Preßsitz umfaßt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Dichtungsanordnung nach der Erfindung vor der Verspannung,

F i g. 2 die Dichtungsanordnung nach F i g. 2 während des Verspannungsvorganges und

Fig. 3 die Dichtungsanordnung, nachdem sie dem Betriebsdruck ausgesetzt worden ist.

Entsprechend l'ig. 2 enthalten zwei Bauteile 1, 2 die beispielsweise die Bodenplatte eines hydraulischen Steuerventils bzw. eint Tragplatte darstellen, Durchgangsbohrungen 3, 4 für unter Druck stehende

.(ο

Hydraulikflüssigkeit. Die Bauteile: 1,2 besitzen bearbeitete Radialflächen 5, 6, die mittels nicht gezeigter Verbindungsschrauben gegeneinander fest verspannbar sind.

Beide Bauteile 1, 2 enthalten ringförmige Ausnehmungen, die einander gleichen, so daß nachfolgend nur die Ausnehmung im oberen Bauteil 1 beschrieben wird. Die Ausnehmung im oberen Bauteil 1 besitzt eine zylindrische Außenwand 7, die in eine zur Radialebene der Bohrung geneigte Seitenwand 8 übergeht. Zwischen der Außenwand 7 und der Seitenwand 8 besteht ein glattwandig abgrundeter Übergang 9. Mit der entsprechenden Ausnehmung im unteren Bauteil 2 entsteht eine ringförmige Ausnehmung mit keilförmigem Querschnitt, bei dem die Verjüngungsrichtung radial einwärts weist. Zwischen der zylindrischen Außenwand 7 iind der Radialfläche 5 befindet sich eine gebrochene oder abgerundete Kante 10.

In die so gebildete Ausnehmung werden ein aus einem Elastomer bestehender O-Ring 11 sowie eine Manschette 12 aus Polyamidmaterial eingelegt. Die Manschette 12 besitzt eine abgerundete oder abgeschrägte Außenseite 13. Der Durchmesser der Manschette ist so gewählt, daß sie sich in der Ausnehmung mit Gleitsitz leicht an die zylindrische Außenwand 7 anlegen läßt und mit einem Schiebesitz oder einem leichten Preßsitz über den O-Ring paßt. Die Breite von Manschette und Dichtring sind so gewählt, daß sie beim Verspannen der beiden Dichtflächen gegeneinander um einen nennenswerten Betrag zusammengedrückt werden.

Beim Verspannen der beiden Bauteile 1, 2 gegeneinander gemäß Fig. 2 wird der O-Ring II zusammengedrückt ut'd abgeflacht, wobei er sich gegen die Innenseite der Manschette !2 legt, die dadurch zu einer auswärts gerichteten Ausbuchtung veranlaßt wird. Die Polyamid-Manschette 12 liegt mit ihren Kanten 14, 15 an den Innenflächen der Ausnehmung an.

F i g. 3 zeigt die Dichtungsanordnung in verspanntem Zustand, nachdem die Bohrungen 3, 4 mit Druckmittel beaufschlagt worden sind. Dabei ist der O-Ring 11 gegen die Manschette 12 gepreßt worden, die sich dadurch eng an die zylindrische Außenwand 7 anlegt. Da sich das Material des O-Ringes 11 bei sehr hohen Drücken wie ein Strömungsmedium verhält, wird der Druck aus den Bohrungen 3, 4 gleichmäßig auf die Innenseite der Manschette 12 übertragen. Obwohl flexibel, ist die Manschette jedoch nicht fließfähig, sondern behält eine gewisse Steifigkeit bei. Aufgrund dieser Tatsache ist der Druck der Ränder der Manschette 12 gegen die Innenflächen der Ausnehmung an den Berührungsstellen 14, 15 größer als der hydrostatische Druck innerhalb des O-Ringes, so daß es unmöglich ist, den O-Ring an den Dichtkanten vorbeizuextrudieren. Weil der O-Ring auf diese Weise mit Sicherheit zusammengehalten wird, treten bei Druckschwankungen auch keine die sogenannte Pumpwirkung hervorrufenden Bewegungen des O-Ringes auf, so daß die auf diese Ursache zurückzuführenden Leckverluste vermieden werden. Da sich der Querschnitt der Ausnehmung radial einwärts verringert, wird das Hineinziehen des O-Ringes in die Bohrung 3, 4 erschwert, wenn dort der Druck plötzlich auf einen Wert abfällt, der niedriger i?t als derjenige der Außenatmosphäre.

Eine solche Dichtungsanordnung läßt sich mit verhältnismäßig geringen Kosten herstellen, um so mehr, als die Oberflächen der Ausnehmung keine besondere Bearbeituneseüte haben müssen. Da die

Dichtflächen der Ausnehmung unterhalb der Höhe der dann einem wechselnden Hydraulikdruck ausges sie umgebenden Radialflächen liegen bzw. zurückge- der zwischen einem Minimalwcrt von weniger setzt sind, sind sie auch beim Hantieren und beim
Zusammenbau gegen Beschädigungen geschützt.

Bei einer praktischen Ausführungsform einer Dichtungsanordnung nach der Erfindung wurden die
Einzelteile, wie oben beschrieben, zusammengebaut und

0,7 kp/cm² und einem Maximalwert von 392 kp/ schwankte. Nach über 2 Millionen LaslwechselF öden konnte keine wahrnehmbare Leckage fcslgcs werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Dichtungsanordnung mit einem O-förmigen Dichtring in einer ringförmigen Ausnehmung zwischen zwei mit ihren Radialflächen aneinanderliegenden Bauteilen, wobei die Ausnehmung eine zylindrische Außenwand sowie zwei in Richtung zur Achse des Dichtringes aufeinander zugeneigte Seitenwände aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenwänden (8) und der zylindrischen Außenwand (7) abgerundete Übergänge (9) vorgesehen sind, daß dor Dichtring (11) an seiner der zylindrischen Außenwand zugekehrten Seite von einer im Verhältnis zu ihrer bis in den Bereich der Seitenwände reichenden Breite dünnen ringförmigen Manschette (12) aus unter den Betriebsbedingungen der Dichtung flexiblen, jedocn nicht fließendem Kunststoff umfaßt ist, und daß die Manschette eine solche Breite aufweist, daß sie bei gegeneinander festgezogenen Bauteilen (1, 2) an ihren Berührungsstellen (14, 15) mit den Seitenwänden (8) verformt ist.
2. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in an sich bekannter Weise aus zwei zueinander symmetrischen Oberflächen besteht, von denen jeweils eine in den gegeneinander abzudichtenden Oberflächen (5 bzw. 6) eingebracht ist.
3. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (10) einer jeden Ausnehmungshälfte leicht abgerundet oder abgeschrägt ist.
4. 4. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (12) an ihrer Außenseite an beiden Enden abgerundet oder abgeschrägt ist.
5. 5. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette aus Polyamidnuitcrial besteht.
6. 6. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (12) den O-Ring (11) mit leichtem Preßsitz umfaßt.