DE2432181C3

DE2432181C3 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE2432181C3
Application number: DE2432181A
Authority: DE
Inventors: Hubert 2000 Hamburg Skibowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Dover Corp
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2432181B2; DE2432181A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zwischen einer Bohrung eines Maschinenteils und einem in der Bohrung relativ axial verschiebbaren zylindrischen Maschinenteil, wobei in einem der Maschinenteile eine Ringnut zur Aufnahme eines die gleitende Abdichtung übernehmenden Dichtringes und eines zwischen diesem und dem Nutgrund angeordneten weiteren Dichtrings vorgesehen ist, der die Abdichtung im Rücken und das Andrücken des gleitenden Dichtrings übernimmt, wobei die Nut eine axiale Hinterschneidung aufweist, die vom gleitenden Dichtring zur Verhinderung des Herausdrückens hintergriffen ist.

Bei der bekannten Dichtungsanordnung (FRPS 30 890), Von der die Erfindung ausgeht, ist zwar der gleitende Dichtring gegen Herausdrücken aus der Ringnut gesichert, doch bedingt die Form des Dichtringes einen erheblichen Herstellungsaufwand, da die aus Teflon od. dgl. bestehenden Dichtringe einzeln gepreßt werden müssen.

Andererseits ist es auch bekannt, den aus Polytetrafluoräthylen hergestellten gleitenden Dichtring manschettenartig bzw. hülsenförmig auszubilden. Beim Überfahren von ringförmigen, angephasten Nuten und/oder Freiräumen und insbesondere bei verhältnismäßig hohen Druckgefällen an der Dichtungsanordnung können jedoch der gleitende Dichtring und auch der in der Ringnut angeordnete O-Ring aus Ringnut herausgedrückt werden.
Bei anderen bekannten Dichtungsanordnungen ist ein im Querschnitt U-förmiger Dichtring vorgesehen, bei dem im Inneren ein Federelement angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Schenkel des Dichtrings unter Vorspannung und in Dichteingriff mit den entsprechenden Dichtflächen gebracht werden. Diese Dichtungsanis Ordnungen sind für sehr hohe und auch für sehr niedrige ■ürücke geeignet, besitzen jedoch einen sehr hohen Platzbedarf.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Dichtungsanordnung so auszubilden, daß insbesondere beim Oberfahren von Ringnuten oder anderen Freiräumen die Dichtungsanordnung nicht deformieri oder aus der Ringnut herausgedrücki werden kann, während andererseits eine sehr einfache Herstellung des gleitenden Dichtringes möglich ist

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei der Dichtungsanordnung der eingangs geschilderten Art dadurch glöst, daß der gleitende Dichtring in bekannter Weise hülsenförmig ausgebildet und sein eines Ende keilförmig abgeschrägt ist und daß die Hinterschneidung als ein der Form des abgeschrägten Endes entsprechend angepaßter Einstich ausgebildet ist, in den das Ende eingreift

Da somit der hülsenförmige Dichtring an seinem abgeschrägten Ende in dem Einstich gehalten ist, kann die Dichtungsanordnung nicht aus der Nut herausgedrückt werden, auch wenn z. B. eine ringförmige Nut überfahren wird. Dabei kann die zu überfahrende Ringförmige Nut im übrigen eine größere axiale Länge haben als die Dichtungsanordnung, ohe daß deren Sitz

■to beeinträchtigt oder einem unzumj'bar hohen Verschließ unterworfen wird. Ferner ist der gleitende Dichtring sehr einfach herstellbar und eignet sich für die Massenproduktion, da die hülsenförmigen Dichtringe von vorgefertigten Rohren abgetrennt und dann abgeschrägt werden können.

In vorteilhafter Weiterbildung weist das abgeschrägte Ende des gleitenden Dichtringes mindestens eine radiale Nut zur Strömungsmittelverbindung der Ringnut mit der Bohrung auf. Dieses Merkmal ist an sich bekannt (FR-PS 15 30 890). Dadurch kann sich das über der Dichtungsanordnung anstehende Druckgefälle nicht plötzlich auswirken, wenn der Druck beim Überfahren eines Freiraums schlagartig auf- bzw. abgebaut wird, da ein Teil des unter Druck stehenden Strömungsmitlels durch die am abgeschrägten Ende angeordnete Nut in die Ringnut gelangen kann, während der Dichteingriff mit dem anderen Maschinenteil noch aufrecht erhalten ist, wodurch ein gewisser Druckausgleich bereits ermöglicht ist, wenn der Dich'eingriff zwischen den abzudichtenden Maschinenteilen noch nicht völlig aufgehoben isL Hierdurch wird auch der Gefahr des

Austretens der Dichtanordnung beim Überfahren eines Freiraüms vorgebeugt

In entsprechender Weise kann auch das dem abgeschrägten Ende gegenüberliegende Ende des gleitenden Dichtrings mindestens eine radiale Nut zur Strömungsmittelverbindung der Ringnut mit der Boh* rung aufweisen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der zwischen dem gleitenden Dichtring und dem Nutgrund angeordnete Dichtring kegelringförmig und im Querschnitt etwa rechteckförmig ausgebildet, wobei die am Nutgrund und am gleitenden Dichtring anliegenden axial versetzten Dichtflächen abgeschrägt sind und der Dichtring durch eine in axialer Richtung wirkende Feder zwischen Nutgrund und gleitendem Dichtring eingespannt ist. Diese Dichtungsanordnung eignet sich für besonders *iefe Temperaturen, bei denen ein herkömmlicher O-Ring wegen se^;ner mangelnden Elastizität nicht mehr in Frage kommt Der genannte Schrägnng dagegen kann bei sehr tiefen Temperaturen erheblich schrumpfen, wobei jedoch die Feder ständig den Dichteingriff aufrecht erhält

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

Fig.2 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.

F i g. 3 zeigt den Schnitt nach F i g. 2 vergröße; t

Fig.4 zeigt schematisch eine Feder für die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung nach den Fig.2 und 3.

Bei der Anordnung nach Fig.2 ist ein axial verschiebbares Teil 10 (nur teilweise dargestellt) mit einer Ringnut 11 vorgesehen. Die axiale Verschiebbarkeit ist durch den Doppelpfeil 12 angedeutet Das Teil 10 ist in einer Bohrung 13 eines das Teil 10 umgebenden Teils 14 angeordnet Die Teiie 10 und 14 werden mit Hilfe einer Dichtungsanordnung 15 gegeneinander abgedichtet, wobei auf der einen Seite hoher Druck bzw. auf der anderen Seite niedriger Druck herrscht. Die Drücke können als relativ angesehen werden, d. h. z. B. Abdichtung gegen Vakuum oder Abdichtung gegen hohen Druck. Die Dichtungsanordnung 15 weist einen O-Ring 16 auf, der in einer Ringnut 17 des Teils 14 sitzt. Die Dichtungsanordnung 15 besitzt ferner einen hülsenförmigL/i Dichtring 18, gegen dessen äußere Seite der O-Ring 16 anliegt, während die innere Seite des Dichtrings 18 in dichtenden Eingriff mit dem Teil 10 bringbar ist Der O-Ring 16 besteht aus elastomerem Material, wahrend der Dichtring iS aus PTFE geformt sein soll. Das linke Ende 19 des Dichtrings 18 läuft im Querschnitt keilförmig zu und ragt in einen entsprechenden keilförmigen Einstich 20 des Teils 14. Das rechte Ende (F i g. 1) des Dichtrings liegt teilweise gegen die rechte Wandung der Nut 17. Die Nut 17 und der keilförmige Einstich 20 sowie der Dichring 18 sind so diminsioniert, daß letzterer begrenzt axial beweglich ist, d. h. um eintn gewissen Betrag axial in den Einstich 20 hineinfahren kann. Das linke Ende 19 des Dichtrings 18 ist mit mehreren, gleichmäßig über den Umfang verteilten, radial verlaufenden Nuten 21 versehen, über die Druckmittel aus dem Spalt zwischen den Teilen 10 und 14 in die liiikc Seite der Ringnut 17 eindringen kann. Desgleichen sind auf der rechten Seite des Dichtrings 18 mehrere, gleichmäßig über den Umfang verteilte, radial verlaufende axiale Nuten 22 vorgesehen, die dem gleichen Zweck dienen.

Die Dichtungsanordnung 15 ist von beiden Seiten einsetzbar, d.h. für ihre Wirksamkeit ist es ohne Bedeutung, ob ein Druckgefälle von links nach rechts oder umgekehrt vorliegt. Dabei stellt sie außerdem sicher, daß ihre Wirksamkeit beim Überfahren durch die Ringnut 11 des Teils 10 nitiit verlorengeht. Das Ende 19 in dem Einstich 20 verhindert ein völliges Heraustreten des Dichtrings 18, wobei die Nuten 21 bzw. 22 dafür sorgen, daß kein spontaner Druckanstieg baw. Druckab fall an der Dichtungsanordnung auftritt, da durch die Nuten 21 bzw. 22 bereits ein gewisser Druckausgleich zwischen dem Druckmittel in der Bohrung und der Ringnut 17 stattfindet, während der Dichtring 18 sich noch in dichtendem Eingriff mit dem Teil 10 befindet
Der Einfachheit halber sind bei der Anordnung nach F i g. 2 die gegeneinander abzudichtenden Teile wiederum mit 10 und 14 bezeichnet Das Teil 10 ist wiederum axial in beiden Richtungen gegenüber dem Teil 14 verstellbar, wie durch den Doppelpfeil 12 angedeutet Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist jedoch eine andere, mit 22 bezeichnete Dichtungsanordnung vorgesehen, deren Einzelheiten in F i g. 3 deutlicher erkennbar sind. Das Bauteil 14 bsitzt eine Ringnut 23, die radial nach innen auf einer Seite einen im Querschnitt keilförmigen hinterschnittenen Einstich 24 besitzt ähnlich dem Einstich 20 in Fig. 1. In der Ringnut 23 ist ein kegelringförmiger Dichring 25 aus P⁷TE angeordnet Der Dichtring 25 kann durch Spritzguü geformt werden oder durch spangebende Verformung und weist keinerleit Vorspannung auf. Das Profil des Dichtrings 25 ist rechteckförmig, wobei jedoch abgeschrägte Flächen vorgesehen sind. Zwei dieser diagonal gegenüberliegenden abgeschrägten Flächen bilden Dichtflächen 26 und 27. An den anderen diagonal gegenüberliegenden Ecken des Profils sind ebenfalls Abschrägungen vorgenornmen, durch die Anschlagflächen 28, 29 febildet sind. In der Anschlagfläche 29 sind mehrere, radial verlaufende, über den Umfang gleichmäßig verteilte Nuten 30 vorgesehen. Die Anschlagfläche 29 stützt sich an einer ringförmigen Feder 31 ab, die abgewickelt in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Zur Herstellung der Feder 31 wird Federdraht mäanderförmig gegbogen (Fig. 4). Anschließend werden die einzelnen Mäander geschränkt. Sodann wird der zunächst gerade Federstreifen zu einem Ring gebogen und in die Ringnut 23 eingesetzt. Die Feder 31 hat durch ihre Vorspannung das Bestreben, die Dichtflächen 26 und 27 in Diel '.eingriff mit dem Boden der Nut 23 bzw. der Außenseite eines Dichtrings 33 zu pressen.

Der Dichtring 33 entspricht dem Dichtring 18 nach F i g. 1 und weist am linken Ende 34 eine keilförmige Abschrägung mit radial verlaufenden Nü.en 35 u,id am rechten Stirnende ebenfalls radial verlaufende Nuten 36 auf. Darüber hinaus sind mehrere über den Umfang verteilte Durchgangsöffnungen 37 vorgesehen. Schließlieh sind an der rechten Stirnseite des Dichtrings 33 mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte, axial verlaufende, sich nach außen erweiternde Schlitze 38 vorgesehen. Je nach dem. wie sich das Druckgefälle an der Dichtungsanordnung 22 aufbaut, kann Strömungsmittel gemäß den Pfeilen 39 über die Nuten 36 und 30 auf die rechte Seite der Ringnut 23 strömin, um iiier einen Druck aufzubauen, oder über die Ni'ten 35 bzw. 37 entlang den Pfeilen 40, um in der linken Seite der Ringnut 23 einen Druck aufzubauen. Unabhängig davon, auf welcher Seite d· t Ringnut bzw. des Dichtrings 25 ein Druck aufgebaut wird, führt dieser in jedem Fall zu einer erhöhten Flächenpressung der Dichtflächen 26 und 27 am Nütboden bzw. an dem Dichtring '\3, wodurch letzterer in wirksamen dichtenden Eingriff mit dem Teil

hi 10 gebracht wird. Die Höhe des Druckes regelt daher automatisch die Stäike des Dichtungseingriffs. Durch die Schlitze 38 bzw. die Muten 35 und die Keilform des Dichtrings an diesem Ende wird gewährleistet, daß

bereits eiri gewisser Druckausgleich durch Fließen von Strömungsmittel über diese Bereiche stattfinden kann, obwohl der Dichtring 33 noch am Teil 10 anliegt, wenn dieser, mit einer Ringnut oder einem Freiraum versehen, die Dichtungsanordnung 22 passiert.

Der Winkel α (F i g. 3), der dem Komplementärwinkel zum Kegelwinkel darstellt und die Stärke s des Profils hängen ab von den vorgegebenen Druck- und Temperatürverhältnissen, für die die Dichtungsanordnung 22 eingesetzt werden soll. Große Temperaturänderungen führen zu entsprechenden Änderungen in den Abmessungen des Dichtrings 25. Bei TiefsUemperatu-

ren schrumpft dieser z.B. 10 bis 15%, was (zu einem entsprechenden Aufrechten des Profils in der Ringnut 23 führt) infolge der Vorspannung der Feder 31 und des Druckgefälles über dem Dichtring 25, wodurch die Verkürzung ausgeglichen und der Dichteingriff weiter sichergestellt ist. Umgekehrt führt eine große Temperaturerhöhung zu einer entsprechenden Verlängerung bzw. Ausdehnung, so daß die Dichtflächen 26 und 27 axial weiter gegeneinander versetzt und der Winkel α verkleinert wird. Der wirksame Dichtungseingriff der Dichtungsanordnung 22 ist daher durch keinerlei Temperaturschwankungen beeinträchtigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung zwischen einer Bohrung des einen Maschinenteils und einem in der Bohrung relativ axial verschiebbaren zylindrischen Maschinenteil, wobei in einem der Maschinenteile eine Ringnut zur Aufnahme eines die gleitende Abdichtung übernehmenden Dichtrings und eines zwischen diesem und dem Nutgrund angeordneten weiteren Dichtrings angeordnet ist, der die Abdichtung im Rücken und das Andrücken des gleitenden Dichtrings übernimmt, wobei die Nut eine axiale Hinterschneidung aufweist, die vom gleitenden Dichtring zur Verhinderung des Herausdrückens hintergriffen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der gleitende Dichtring (18, 33) in bekannter Weise hülsenförmig ausgebildet und sein eines Ende (19, 34) keilförmig abgeschrägt ist und daß die Hinterschneidung als ein der Form des abgeschräften Endes entsprechend angepaßter Einstich (20,24) ausgebildet ist, in den das Ende eingreift

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch '.,dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschrägte Ende (19,34) des gleitenden Dichtrings mindestens eine radiale Nut (21, 35) zur Strömungsmittelverbindung der Ringnut (17,23) mit der Bohrung aufweist

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem abgeschrägten Ende gegenüberliegende Ende des gleitenden Dichtrings (18, 33) mindestens eine radiale Nut (22, 26) zur Strömungsmittelverbindung der Ringnut (17, 23) mit der Bchrung aufweist

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem gleitenden uichfing (33) und dem Nulgrund angeordnete Dichtring (25) kegelringförmig und im Querschnitt etwa rechteckförmig ausgebildet ist, wobei die am Nutgrund und am gleitenden Dichtring anliegenden axial versetzten Dichtflächen (26, 27) abgeschrägt und der Dichtring durch eine in axialer Richtung wirkende Feder (31) zwischen Nutgrund und gleitendem Dichtring eingespannt ist.