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Maschinenfabrik Augsburg"Nürnberg Aktiengesellschaft 8900 A u g s
b u r g, Stadtbachstraße 1 Dichtung Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen
runden Bauteil der innerhalb eines eine feste Führung bildenden weiteren Bauteiles
hin und herbewegbar angeordnet ist, mit einem Dichtring aus einem \,Verkstoff mit
niedrigem Reibungskoeffizienten und einem den Dichtring an die Gegendichtfläche
andrückenden Spannring, die beide in eine Ringnut in einem der beiden Bauteile eingelegt
sind.
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Eine derartige, zwischen dem Kolben und dem Zylinder einer hydraulischen
Maschine angeordnete Dichtung ist aus der DAS 1 046 429 be kannt. Da bei dieser
Anordnung abwechselnd an beiden Seiten des Kolbens Hydraulikflüssigkeit unter Druck
ansteht, taucht das Problem einer Schmierung des Kolbens durch die Dichtung hindurch
nicht auf.
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Ausgehend von dieser bekannten Anordnung ist es die Aufgabe der Erfindung,
eine Dichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen,
die einen
Durchtritt gasförmiger Medien verhindert, jedoch einen Durchtritt einer geringen
Menge eines 1 flüssigen Mediums zumindest in einer Richtung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Dichtring in Bewegungsrichtung
des hin- und hergehenden Bauteils an mindestens einer Seite über den Spannring in
eine an die Ringnut anschließende ringförmige Vertiefung hineinragt, deren Tiefe
größer als die Dicke des Dichtringes bemessen ist, und die vom Spannring auf den
Dichte ring ausgeübte Spannkraft so groß bemessen ISt; daß jedes über den Spannring
hinausragende Ende des Dichtringes zur Bildung eines etwa keilförmigen Spaltes von
der Gegendruckfläche abgehoben ist.
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Bei Anwendung dieser Maßnahmen bildet der Dichtring durch die Wirkung
des Anpreßdruckes des Spannringes unter teilweiser Deb formation mit seinem über
den Spannring hinausragenden Ende einen etwa keilförmigen Spalt. Dabei wird der
Dichtring mit einem Druck, der höher als der Druck des abzudichtenden gasförmigen
Mediums ist, gegen den hin- und hergehenden Bauteil gedrückt, so daß dieses Medium
nicht durchtreten kann. Andererseits zieht der hin- und hergehende Bauteil bei Bewegung
in der einen Richtung das flüssige Medium; also beispielsweise ein Schmiermittel;
in den keilförmigen Spalt hinein. Hierdurch bildet sich im Spalt ein hydrodyna mischer
Druck, der größer ist als der Dichtungsdruck. Die Dichtung wird daher leicht angehoben,
so daß eine kleine Menge des flüssigen Mediums hindurchtreten kann. Falls erwünscht,
kann der Dichtring an beiden Enden über den Spannring vorstehen, so daß ein Rücktransport
geringer Mengen des flüssigen Mediums bei Umkehr
der Bewegung des
hin- und hergehenden Bauteiles erfolgen kann.
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Durch unterschiedliche Bemessungen der über den Spannring hinausragenden
freien Enden des Dichtringes kann erreicht werden; daß sich unterschiedlich große
keilförmige Spalte an beiden Enden des Dichtringes bilden. Dies führt dazu, daß
in einer Richtung eine größere Menge des flüssigen Mediums als in der Gegenrichtung
transportiert wird.
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Nach einer alternativ anwendbaren erfindungsgemäßen Lösung ist mindestens
ein in Bewegungsrichtung des hin- und hergehenden Bauteiles weisendes Ende der am
Bauteil anliegenden Fläche des Dicht ringes zur Bildung eines etwa keilförmigen
Spaltes mit der Gegen dichtfläche abgeschrägt aus gebildet.
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Bei dieser Lösung kann der Dichtring die gleiche Höhe wie der Spannring
haben, so daß sich das Einbaumaß der Dichtung in Richtung des hin- und herbewegten
Bauteiles verkleinert. Dafür ist allerdings eine Bearbeitung des Dichtringes zur
Erzielung des keilförmigen Spaltes erforderlich.
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Vorteilhaft ist die Abschrägung zum freien Ende des Dichtringes hin
mit kontinuierlich ansteigender Steigung ausgebildet. Hierdurch läßt sich die Transportwirkung
des keilförmigen Spaltes verbessern.
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Diese Ausbildung ergibt sich bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung
zwangsläufig durch die Verformung des Dichtringes.
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Die beiden erfindungsgemäßen Lösungen schließen sich nicht gegenseitig
aus. Vielmehr besteht sowohl die Möglichkeit, das eine Ende des Dichtringes über
den Spannring hinausragen zu lassen und am
anderen Ende des Dichtringes
eine Abschrägung vorzusehen als auch an dem hinausragenden Ende zusätzlich eine
schwache Abz schrägung vorzusehen.
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Die Abdichtung gegen gasförmige Medien ergibt sich daraus, daß die
Höhe der in den Keilen gebildeten hydrodynamischen Drücke auch von der Viskosität
der eingeschleppten Medien abhängt. Durch die im Vergleich zu Flüssigkeiten sehr
viel niedrigere Viskosität von Gasen reichen die Spaltdrücke beim Einschleppen von
Gasen in die Keilspalte nicht aus, um den Anpreßdruck des Dichtringes zu überwinden
und die Dichtung abzuheben.
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Ein weiterer Vorteil der Dichtung im Vergleich zu anderen elastischen
Dichtungen mit nur einem kombinierten Spann und Dichtring ist der hohe Nachstellbereich,
der sich durch die Elastizität des Spannringes ergibt. Dadurch ist es möglich, auch
höheren Verw schleiß zwischen Führung und bewegtem Bauteil aufzufangen, ohne daß
die Dichtung durchlässig wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt einen Schnitt durch die eine Hälfte einer erfindungsgemäßen
Dichtung.
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Beim Ausführungsbeispiel ist mit 1 ein runder stangenförmiger Bauw
teil bezeichnet, der sich in Richtung seiner Mittellängsachse A-A hinn und herbewegen
kann. Dieser Bauteil kann beispielsweise der
Schaft eines Ventiles
einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sein. Der runde Bauteil 1 ist in einem festen
weiteren Bauteil 2 geführt. Im festen Bauteil 2 ist eine Ringnut 3 vorgesehen, an
die sich eine ring förmige Vertiefung 4 anschließt. In den Grund der Ringnut 3 ist
ein Spannring 5 eingelegt. Der Spannring ist aus einem elastomeren Werkstoff, beispielsweise
Gummi, hergestellt. Zwischen dem Spannring 5 und dem runden Bauteil 1 ist in die
Ringnut 3 und die anschließende ringförmige Vertiefung 4 ein Dichtring 6 eingelegt.
Der Dichtring 6 besteht aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten,
beispielsweise Polytetrafluoräthylen. Dieser Werkstoff hat nicht nur den Vorteil,
daß zwischen dem Dichtring 6 und dem hin- und herbewegten runden Bauteil 1 geringe
Reibkräfte auftreten, so daß der Verschleiß gering bleibt und sich damit eine hohe
Lebensdauer für die Dichtung ergibt, sondern bringt auch den Vorteil mit sich, daß
der Dicht ring 6 bei Stillstand des Bauteiles1 nicht zum Festkleben neigt. Der Spannring
5 ist zweckmäßig so bemessen, daß er nach Montage der Dichtung den hinter dem Dichtring
6 liegenden Teil der Ringnut ausfüllt, so daß keine zusätzlichen Mittel zur Verhinderung
eines unerwünschten Durchtritts eines Mediums hinter dem Dichtring 6 erforderlich
sind. Der
des noch nicht montierten Dichtringes 6 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser
des Bauteiles 1 bemessen. Weiterhin ist die Tiefe a der ringförmigen Vertiefung
4 größer als die Dicke b des Dichtringes 6 ausgebildet. Wird der ringförmige Bauteil
1 in die Dichtung eingeführt, so preßt der Spannring 5 den Dichtring 6 mit seiner
Fläche 7 gegen den Bauteil 1. Dabei verformt sich das über die Höhe des Spannringes
5 hinausragende Ende 8 des Dichtringes 6 derart, daß sich zwischen dem runden Bauteil
1 und dem
Ende 8 des Dichtringes 6 ein sich nach außen etwa keilförmig
erweiternder Spalt 9 bildet. Die den Spalt 9 begrenzende Fläche des Dichtringes
6 weist dabei von der Spitze des Spalts 9 ausgehend eine kontinuierlich wachsende
Steigung auf. Zweckmäßig sollte die Steigung am offenen Ende des Spaltes einen Wert
von etwa 1 : 50 nicht übersteigen. Dabei ist wesentlich, daß diese Verformung durch
eine entsprechende Bemessung der Tiefe a der Vertiefung 4 nicht behindert wird.
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Im unteren Bereich des Dichtringes 6 ist ein, beispielsweise durch
spanabhebende Bearbeitung erzeugter keilförmiger Spalt 10 vorgesehen. Dieser Spalt
10 erstreckt sich über einen Bereich des Dichtringes 6, hinter dem der Spannring
5 liegt. Durch diese Maßnahme kann also Bauhöhe eingespart werden. Zweckmäßig ist
die den Spalt 10 begrenzende Fläche des Dichtringes 6 nicht geradlinig, sondern
mit in Richtung zur Keilspitze wachsender Keilflächenneigung ausgebildet. Auch die
Steigung dieses keilförmigen Spaltes sollte an seinem offenen Ende den Wert von
1 : 50 nicht übersteigen.
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Bei der dargestellten Anordnung wird bei einer Bewegung des Bauteiles
1 in Richtung des Pfeiles c in den Spalt 9 flüssiges Medium, das am Bauteil 1 haftet,
also beispielsweise Schmieröl, eingezogen.
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Im Keil 9 baut sich ein hydrodynamischer Druck auf, der größer wird,
als der Dichtungsdruck, der vom Spannring 5 geliefert wird. Hierdurch wird die Fläche
7 von der Gegendichtfläche am Bauteil 1 abgehoben, so daß bei der Bewegung des Bauteils
1 in Richtung des Pfeiles c eine geringe Menge eines flüssigen Mediums in der gleichen
Richtung transportiert werden kann. Dieses Medium wird beispielsweise
zu
einer metallischen Führung des Bauteiles 1 am Bauteil 2 transportiert und sorgt
dort für eine ausreichende Schmierung. Da sich bei dieser Bewegung das flüssige
Medium, das durch die Dicht tung durchtritt, unter einem erheblichen Druck befindet,
wird gleichzeitig sichergestellt, daß ein unter oder auch über der Dichtung an stehendes
gasförmiges Medium die Dichtung nicht passieren kann.
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Ändert sich die Bewegungsrichtung des Bauteiles 1, so wird durch den
Spalt 10 wiederum eine geringe Menge eines flüssigen Mediums durch die Dichtung
transportiert. Da der Spalt 10 kleiner als der Spalt 9 ausgebildet ist, wird entgegen
der Richtung des Pfeiles c weniger flüssiges Medium gefördert als in Gegenrichtung.
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Die Menge des jeweils in einer Richtung geförderten Mediums läßt sich
durch die Größe und Form des keilförmigen Spaltes 9 bzw. 10 festlegen. Größe und
Form hängen von der Andruckkraft des Spannringes 5 und/oder der Abschrägung des
Dichtringes 6 ab. Die Ausbildung des Spaltes 9 ist dabei weiterhin abhängig von
der Elastizität des Werkstoffs des Dichtringes 6.