DE2640037C3 - Anwendung eines Dichtrings - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Dichtrings, der mit seiner unteren (ersten) Dichtfläche an der Widerlagerfläche des einen Bauteils anliegt und dessen zweite Dichtfläche im entspannten Zustand des Dichtrings einen spitzen Winkel mit der ersten Dichtfläche einschließt

Ein derartiger Dichtring ist aus der deutschen Gebrauchsrnusterschrift 69 09 485 bekannt. Er hat einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, bei dem die schmalere der beiden zueinander parallelen Dichtflächen in Umfangsrichtung mit einer Rille versehen ist, deren Breite gleich oder kleiner als die Breite der schmalen Dichtfläche ist Als einziges Anwendungsgebiet dieses bekannten Dichtrings sind Gefäße mit Schraubdeckeln angegeben. Der Zweck der genannten Formgebung ist darin zu sehen, den Dichtring bei geringem Materialaufwand billig herzustellen und schon bei geringem Anpreßdruck eine gute

s Dichtfähigkeit zu erzielen.

Sodann ist eine Bördelverbindung für zwei Gehäuseteile, insbesondere eines Kraftstoffdruckspeichers, bekannt, bei der der erste Gehäuseteil am Verbindungsrand einen Flansch aufweist und der zweite Gehäuseteil den Flansch unter Zwischenlage eines gummiela^tischen Dichtrings mit einem Verbindungsrandabschniit umgreift und ein Endteil des Verbindungsrandabschnitts zu einer äußeren Widerlagerfläche des Flansches hin umgebördelt ist, wobei der Dichtring mindestens drei, bei entspanntem Dictating im Winkel zueinander verlaufende Dichtflächen aufweist, von denen die erste der Flanschebene zugekehrt, die zweite der Biegung des Endteils des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils zugekehrt, die dritte von der Flanschebene abgewandt ist und gegebenenfalls eine vierte Fläche des Dichtrings radial innen liegt

Bei dieser bekannten Bördelverbindung, die bei im Handel erhältlichen Kraftstoffdruckspeichern verwendet wird, hat der Dichtring einen Rechteckquerschnitt Der Dichtring ist zwischen einem Flansch eines napfartigen Widerlagers für eine an ihrem Rand zwischen den Gehäuseteilen eingespannte Membran und einem radial inosren Teil des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils angeordnet Beim Umbördeln des Verbindungsrandabschnitts besteht die Gefahr, daß sich die erwähnten Flansche verbiegen und kein großflächigei Druck auf den Einspannrand der Membran einerseits und den Dichtring andererseits ausgeübt wird, so daß leicht eine Undichtigkeit auftreten kann. Wenn ein so hoher Überdruck auftritt daß die Membran aus ihrer Einspannung herausgerissen wird, entfällt die Dichtwirkung der Membran, die auch nicht durch den Dichtring übernommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

Dichtwirkung dieser bekannten Bördelverbindung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Anwendung eines Dichtrings mit mindestens drei, bei entspanntem Dichtring im Winkel zueinander verlaufenden Dichtflächen, wobei die erste Dichtfläche eben ausgebildet ist die zweite Dichtfläche einen spitzen Winkel mit der ersten einschließt und zumindest ein Teil der zur zweiten Dichtfläche entgegengesetzt verlaufenden dritten Dichtfläche ebenfalls unter einem spitzen Winkel zur erstes Dichtfläche verläuft bei einer Bördelverbindung für zwei Gehäuseteile, insbesondere eines Kraftstoffdruckspeichers, bei der der erste Gehäuseteil am Verbindungsrand einen Flansch aufweist und der zweite Gehäuseteil den Flansch mit einem Verbindungsrandabschnitt umgreift und ein Endteil des Verbindungsrandabschnitts zu einer äußeren Widerlagerfläche des Flansches hin umgebördelt ist wobei die zweite und dritte Dichtfläche unmittelbar von dem Endteil des Verbindungsrandabschnittes des zweiten

Gehäuseteils beaufschlagt sind.

Hierbei kann die Umbördelung des Endteils des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils in einem großen Winkelbereich zunächst ohne Berührung des Dichtrings erfolgen, und zwar so weit bis die durch den Endteil auf den Dichtring ausgeübte Klemmkraft nahezu senkrecht auf die Widerlagerfläche des Flansches des ersten Gehäuseteils wirkt Dies hat zum einen den Vorteil, daß der Dichtring beim Umbördeln nicht

radial nach innen verschoben wird, und zum anderen den Vorteil, daß sich die Klemmkraft des umgebördelten Endteils großflächig auf die Widerlagerfläche des Flansches und damit gegebenenfalls eine zusätzlich eingespannte Membran verteilt Auf diese Weise ist die Gefahr einer Verbiegung des Flansches und eines gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Flansches vermieden, und die vorhandene Membran wird sicherer eingespannt Die Anordnung des Dichtrings hat den Vorteil, daß die Membran die Dichtwirkung des Dichtrings unterstützt Selbst wenn ein so hoher Überdruck auftritt, daß die Membran dennoch aus der Einspannung herausgerissen wird, kommt noch die Dichtwirkung des Dichtrings zur Geltung, so daß die Gefahr einer externen Undichtigkeit vermieden ist

Der spitze Winkel zwischen der zweiten Dichtfläche und zumindest einem Teil der dritten Dichtfläche ermöglicht ein nahezu vollständiges Umgreifen des Dichtrings durch den Endteil des Verbindungsrandabschnitts beim Umbördeln, so daß der Dichtring seine Lage beim Umbördeln sicher beibehält und sich der Einspanndruck praktisch gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Dichtrings in radialer Richtung verteilt Dies ergibt eine hohe Dichtwirkung.

Sodann ist es günstig, wenn der Dichtring eine vierte, radial innen liegende Dichtfläche aufweist die dritte Dichtfläche eine zur Dichtringmitte konzentrische Ringausnehmung bildet der radial innere Teil der dritten Dichtfläche im entspannten Zustand des Dichtrings die vierte Dichtfläche unter spitzem Winkel schneidet und der Innendurchmesser des Dichtrings im entspannten Zustand etwa gleich dem Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils ist Die konzentrische Ringausnehmung ergibt einen zusätzlichen radial inneren Dichtungsringteil, der aufgrund des spitzen Winkels zwischen der vierten Dichtfläche und des radial inneren Teils der dritten Dichtfläche verhältnismäßig dünn ist, so daß er einen Spalt zwischen der Kante des umgebördelten Endteils und der Außenseite des Listen Gehäuseteils verschließen kann. Er verhindert so beispielsweise das Eindringen von Spritzwasser und damit eine möglicherweise auftretende Spannungskorrosion.

Ferner kann der von der vierten Dichtfläche und dem radial inneren Teil der dritten Dichtfläche begrenzte, radial innere Dichtungsringteil zwischen der Außenseite des ersten Gehäuseteils und dem Rand des umgebördelten Endteils liegen. Diese Lage wird durch ein Umbiegen des inneren Dichtungsringteils in einen Spalt zwischen der Außenseite des ersten Gehäuseteils und der Kante des umgebördelten Endteils erreicht sobald der innere Dichtungsringteil aufgrund der zum Teil radial nach innen wirkenden Materialverformung des Dichtungsrings beim Umbärdein des Endteils gegen die Außenseite des ersten Gehäuseteils drückt Der radial innere Dichtungsringteil liegt dann schließlich nur noch mit der durch die erste und vierte Fläche des Dichtrings gebildeten Schnittkante an der Außenseite des ersten Gehäuseteils an, jedoch mit verhältnismäßig hohem Druck, der eine zusätzliche Abdichtung bewirkt

Wenn zwischen dem Flansch des ersten Gehäuseteils und dem nicht umgebördelten Teil des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils in bekannter Weise eine gummielastische Membran eingespannt ist tollte die Elastizität und Dicke des Dichtrings mit Bezug auf die Membran so gewählt sein, daß der Dichtring nach Entfernung der Membran eine zur Abdichtung der Verbindung ausreichende Vorspannung beibehält Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Dichtwirkung der Verbindungsdichtung selbst dann durch den DichtrinR gewährleistet ist, wenn die Membran beim Auftreten eines sehr hohen Überdrucks ausreißen sollte.

s Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt eines Kraftstoffdruckspeichers, bei dem der Dichtring zur Ausbildung einer Bördelverbindung angewandt wird,

F i g. 2 einen Querschnitt eines für die Bördelverbindung verwendeten Dichtrings, etwa in natürlicher Größe,
Fig.3 den Kreisausschnitt des Querschnitts nach

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab und die

Fig.4 bis 7 den vergrößerten Kreisausschnitt nach F i g. 1 in vier verschiedenen Stufen der Herstellung der Bördelverbindung, wobei die Feder und der Kolben des Kraftstoffdruckspeichers zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind.

Der etwa zylindrische Kraftstoffdruckspeicher nach Fig. 1 weist einen ersten Gehäus.eil 1 und einen zweiten Gehäuseteil 2 auf, deren innenräune durch eine am Rand zwischen den Gehäuseteilen eingespannte Membran 3 getrennt sind. Eine Feder 4 ist bestrebt die gummielastische Membran 3 über einen napfartigen Kolben 5 gegen ein napfartiges Widerlager 6 zu drücken, das ebenfalls am Rand zwischen den Gehäuseteilen 1 und 2 eingespannt ist Ein Dichtring 7 dient der zusätzlichen Abdichtung des Einspannrandes.

Über Anschlußstutzen des Gehäusettils 2 und dessen Innenraum wird einem Otto-Motor nüssiger Kraftstoff aus einer Kraftstoffpumpe zugeführt Die Membran 3 ist daher über ein Loch 8 im Widerlager 6 einem hohen Druck ausgesetzt der unter Umständen zu einem Herausreißen der Membran aus dem Einspannrand führen kann. Gegebenenfalls würde zwar ein Großteil des Kraftstoffs über eine mit dem Kraftstofftank in Verbindung stehende Anschlußöffnung 9 in diesen zurückströmen, dennoch muß der Dichtring 7 dann allein dafür sorgen, daß die Randverbindung der Gehäuseteile dicht bleibt In jedem Falle muß der Dic.itring 7 sicherstellen, daß kein Kraftstoff zwischen dem Widerlager 6 und dem Gehäuseteil 2 austritt Der Dichtring 7 und die Bördelverbindung der Gehäuseteile 1 und 2 sind daher in besonderer Weise ausgestaltet

Wie die den Dichtring 7 im entspannten Zustand darstellende Fig.3 am deutlichsten zeigt weist der Dichtring 7 drei Dichtflächen 11, 12, 13 und eine Zentrierfläche 14 auf. Die Dichtflächen 11 und i;2 schließen einen spitzen Winkel <x von etwa 51 ° ein. Di«; Dichtfläche 13 weist eine zur Dichtringmitte konzentrische Ringausnehmung auf, deren radial innerer Teil 13* die Zentrierfläche 14 unter spitzem Winkel schneidet und d'Tcn radial äußerer Teil 136 unter einem spitzen Winkel β von etwa 39° zur Dichtfläche U verläuft so daß sich die Dichtflächen 12 und 136 etwa unier einem rechten Winkel schneiden. Die Rächen U und 14 stehen ebenfalls etwa im rechten Winkel zueinander. Die Schnittkanten dor dargestellten Querschnitte aller Dichtflächen 11 bis 13 bzw. Dichtflächenteile 13a 13ft sowie die Ze.itrierfliche 14 sind im entspannten Zustand peradlinig, wobei die Höhe der Zentrierfläche 14 etwa» größer als die halbe maximale Dicke des Dichtrings? ist.

Die Schnittlinie der Dichtflächenteile 13a und 136 ha« von der radial inneren Zentrierfläche 14 einen Abstand von etwa V3 der Dichtringbreite. Der Innendurchmesser des Dichtrings 7 ist etwa gleich dem Außendurchmesser

des ersten Gehäuseteil 1, so daß der Dichtring 7 beim Aufsetzen auf den Gehäuseteil 1 zentriert wird. Das Materia! des Dichtrings 7 ist gummielastisch und hat eine Härte von etwa 70 bis 80 Shore-Härteeinheiten.

Die F i g. 4 bis 7 stellen verschiedene Stufen bei der s Ausbildung der Bördeiverbindung dar, wobei die Feder 4 und der Kolben 5 zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind. Zunächst werden die Teile in die in F i g. 4 dargestellte Lage gebracht, in der der Verbindungsrandabschnitt 15 des Gehäuseteils 2 die darge- to stellte Lage aufweist Der radial innere Teil 15a des Verbindungsrandabschnitts 15 verläuft radial in bezug auf den Gehäuseteil 2 nach außen und der Endteil 15b hierzu etwa im rechten Winkel in Längsrichtung der Gehäuseteile Ober die Verbindungsstelle hinweg. is

Zwischen einem radial nach außen verlaufenden Flansch 16 des Gehäuseteils 1 und einem innen am Teil 15a anliegenden Flansch 17 des Widerlagers 6 ist der Rand der Membran 3 angeordnet. Der Dichtring 7 liegt mit seiner ersten Dichtfläche 11 an der äußeren Widerlagerfläche 18 des Flansches 16 und mit seiner Zentrierfläche 14 an der Außenseite des Gehäuseteils 1 an.

F i g. 5 zeigt eine erste Stufe der Umbördelung des Endteils 156 kurz bevor der Endteil 156 den Dichtring 7 berührt. Die Neigung der Dichtfläche 12 stellt sicher, daß der Dichtring 7 beim Umbordeln nicht radial nach innen verschoben wird. Auch die Zentrierfläche 14 verhindert diese Verschiebung.

Während der weiteren Umbördelung des Endteils 156 bis zu der in F i g. 6 dargestellten zweiten Stufe übt der Endteil 156 etwa senkrecht zur ersten Dichtfläche U einen Druck auf die Spitze des durch die Dichtflächen 11 und 12 und den Dichtflächenteil 136 gebildeten Dreiecks aus. Der Druck verteilt sich dabei großflächig, so daß zwar das Dicht ringmaterial verformt, aber nicht nur nach innen, sondern auch nach außen, jedoch unter gleichzeitiger Ausbildung einer inneren Vorspannnung, weggedrückt wird, bies es schließlich die in F i g. 7 dargestellte Lage einnimmt, in der die Bördelung abgeschlossen ist Auf die Flansche 16 und 17 wird hierbei ein in radialer Richtung nahezu gleichförmig verteilter Flächendruck ausgeübt, so daß sie sich nicht verbiegen. Das seitliche Wegdrücken des Dichtringmaterials hat zur Folge, daß sich der Dichtring an seiner schwächsten Stelle umbiegt, bis nur noch die gemeinsame Randkante der Flächen 11 und 14 unter Druck an der Außenseite des Gehäuseteils 1 anliegt, wie es in den Fig.6 und 7 dargestellt ist Diese Kante trägt dann zusätzlich zur Abdichtung bei. Das Ausweichen des Dichtrings 7 längs der Außenseite des Gehäuseteils 1 wird noch dadurch erleichtert, daß der Endteil 156 im fertig gebördelten Zustand nicht bis zur Außenseite des Gehäuseteils 1 heranreicht

Wie die F i g. 4 und 5 zeigen, beträgt die Maximaldik ke des Dichtrings 7 im entspannten Zustand ein Vielfaches der Dicke der Membran 3. Da ferner das Material des Dichtrings 7 härter als das der Membran 3 ist kann sich der Dichtring 7 für den Fall, Haß die Membrm 3 aufgrund eines sehr hohen Oberdrucks au! der Einspannung zwischen den Flanschen 16 und 17 herausgezogen werden sollte, einerseits soweit entspannen, daß die Teile 15a, 16 und 17 aneinanderliegen unc andererseits dennoch eine Vorspannung im Dichtring / verbleibt die einen ausreichenden Dichtdruck sicher sieüt, so daß kein Kraftstoff am Dichtring vorbe austritt.

Im Rahmen der Erfindung sind Abweichungen von dargestellten Ausführungsbeispiel möglich. So könner die Dichtflächen 12 und 13 auch gewölbt sein, obwoh Flächen mit im dargestellten Querschnitt geradliniger Schnittkanten leichter herstellbar sind. Die Anwendung des Dichtrings und der Bördelverbindung ist nicht au Kraftstoffdruckspeicher beschränkt Die Anwendung is auch bei anderen Druckbehältern möglich, bei denei Gehäuseteile dicht verbunden werden sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anwendung eines Dichtrings (7) mit mindestens drei, bei entspanntem Dichtring im Winkel zueinander verlaufenden Dichtflächen (11,12,13), wobei die erste Dichtfläche (U) eben ausgebildet ist, die zweite Dichtfläche (12) einen spitzen Winkel (α) mit der ersten (U) einschließt und zumindest ein Teil (lib) der zur zweiten Dichtfläche (12) entgegengesetzt verlaufenden dritten Dichtfläche (13) ebenfalls unter einem spitzen Winkel (ß) zur ersten Dichtfläche (U) verläuft, bei einer Bördelverbindung für zwei Gehäuseteile (1, 2) insbesondere eines Kraftstoffdruckspeichers, bei der der erste Gehäuseteil (1) am Verbindungsrand einen Flansch (16) aufweist und der zweite Gehäuseteil (2) den Flansch (16) mit einem Verbindungsrandabschnitt (15) umgreift und ein Endteil (156,) des Verbindungsrandabschnitts (Ϊ5) zu einer äußeren Widerlagerfläche (18) des Flansches (16) hin umgebördelt ist, wobei die zweite und dritte Dichtfläche (12; 13) unmittelbar von dem Endteil (152>Jdes Verbindungsrandabschnitts (15) des zweiten Gehäuseteils (2) beaufschlagt sind.

2. Anwendung eines Dichtrings nach Anspruch 1, bei der der Dichtring (7) eine vierte, radial innen liegende Dichtfläche (14) aufweist, die dritte Dichtfläche (13) eine zur Dichtringmitte konzentrische Ringausnehmung bildet, vier radial innere Teil (t3a) der dritten Dichtfläche (13) im entspannten Zustand des Dichtrings (J) die vierte Dichtfläche (14) unter spitzem Winkel schneidet und der Innendurchmesser des Dichtrings (7) im entspannten Zustand etwa gleich dem Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils (1) ist

3. Anwendung eines Pichtrings nach Anspruch 2, bei der der von der vierten Dich* lache (14) und dem radial inneren Teil (13a; der dritten Dichtfläche (13) begrenzte, radial innere Dichtungsringteil zwischen der Außenseite des ersten Gehäuseteils (1) und dem Rand des umgebördelten Endteils (IStyliegt

4. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zwischen dem Flansch (16) des ersten Gehäuseteils (1) und dem nicht umgebördelten Teil (\5a) des Verbindungsrandabschnitts (15) des zwei ten Gehäuseteils (2) eine gummielastische Membran (3) eingespannt ist und die Elastizität und Dicke des Dichtrings (7) mit Bezug auf die Membran (3) so gewählt sind, daß der Dichtring (7) nach Entfernung der Membran (3) eine zur Abdichtung der Verbindung ausreichende Vorspannung beibehält