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Ringförmige Verbunddichtung
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Die Erfindung betrifft eine ringförmige Verbunddichtung, insbesondere
für Kolben, Kolbenstangen und dergleichen.
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Es ist bereits eine Vielzahl von Dichtungen bekannt, z.B.
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Dichtungen mit einem kragenförmigen, eine Nut aufweisenden Teil, wobei
in die Nut ein O-Ring von kreisförmigem oder anderem Querschnitt eingesetzt ist.
Die O-Ringe lassen sich von dem übrigen Teil der Dichtung trennen und bilden häufig
die Ursache für Lecks, Verformungen und führen häufig sogar zum Herausdrücken des
O-Ringes aus seiner Halterung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ringförmige Verbunddichtung
zu schaffen, die auch unter lange andauerndem Druck und bei Wechselbelastung ihre
Dichtungseigenschaft beibehält und Leckströmungen weitgehend ausschließt.
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Die Lösung ist darin zu sehen, daß die Dichtung eine äußere, ringförmige
Hülle aus einem abriebfesten Dichtungsmaterial und einen in die Hülle eingebetteten
und mit dieser verbundenen Kern aus einem druckverformungsbeständigen Material umfaßt,
und daß die Hülle eine geringere Dicke aufweist als der Kern. Eine derartige Verbunddichtung
hat nicht nur eine große Abriebfestigkeit, sondern auch eine gute Formstabilität
und neigt nicht zur Ermüdung unter dauerndem oder wechselndem Druck.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Hülle mit dem Kern
verklebt. Beide Teile können statt dessen jedoch auch molekular miteinander verbunden
sein oder gemäß einer weiteren Ausführungsform durch Ultraschallbehandlung.
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Vorzugsweise sollte der Kern aus einem elastischen Material bestehen,
das weicher ist als das Material der Hülle.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Hülle einen U-förmigen
Querschnitt auf, und der Kern füllt den Innenraum der Hülle wenigstens teilweise
aus.
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Es ist auch günstig, wenn die Querschnittsfläche oder das Volumen
des Kerns größer sind als das der Hülle.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Hülle mehrteilig ausgebildet.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß mit der äußeren Oberfläche
der Hülle ein in einer Ausnehmung derselben liegender Schutzring zum Verhindern
eines Ausquetschens, Extrudierens oder
Fließens befestigt ist.
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Ferner kann an der äußeren Oberfläche der Hülle ein Lagerring befestigt
sein.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.
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Fig. 1 ist eine perspektivische, teilweise gebrochene Darstellung
einer ringförmigen Verbunddichtung nach der Erfindung; Fig. 2 ist ein Querschnitt
durch die Dichtung nach Fig. 1 längs der Linie 2-2 einer Ausführungsform mit einem
Versteifungsring; Fig. 3 ist ein der Fig. 2 entsprechender Querschnitt mit einem
an der äußeren Oberfläche liegenden Versteifungsring; Fig. 4 ist ein Querschnitt
einer Verbunddichtung mit einem über die Hülle vorstehenden Kern; Fig. 5 ist ein
Querschnitt eines der Fig. 4 entsprechenden Dichtungsringes mit einer etwas größeren
Tiefe; Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Dichtungsringes entsprechend Fig. 5, jedoch
mit abgeschrägten Kanten der Hülle; Fig. 7 ist ein Querschnitt eines U-förmigen
Dichtungsringes; Fig. 8 ist ein Querschnitt eines U-förmigen Dichtungsringes mit
abgeschrägten Kanten der Hülle; Fig. 9 ist ein Querschnitt eines V-förmigen Packungsringes;
Fig.
10 ist ein Querschnitt einer T-fönmigen Dichtung; Fig. 11 ist ein Querschnitt einer
D-Ringdichtung; Fig. 12 ist ein Querschnitt einer Delta-Dichtung; Fig. 13 ist ein
Querschnitt einer doppelseitig wirkenden Dichtung; Fig. 14 ist ein Querschnitt einer
Dichtung mit einer zweiteiligen metallenen Hülle; Fig. 15 ist ein Querschnitt einer
Dichtung mit einer L-förmigen Hülle.
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Die in Fig. 1 dargestellte Dichtung 10 umfaßt im wesentlichen eine
Hülle 11 und einen Kern 12, die miteinander verbunden sind. Diese Dichtung kann
z.B. als Kolbenringdichtung, Abstreifdichtung für Stangen, Packungsring, Teil einer
Packung, u. dgl. verwendet werden. Die Hülle ist aus einem harten oder gehärteten
Material hergestellt mit guten Dichtungseigenschaften der äußeren Oberfläche und
aus einem verhältnismäßig abriebfesten Material. Der innere Kern 12 ist aus einem
formstabilen Material hergestellt, das widerstandsfähig gegen Druckverformung und
Ermüdung bei zyklischen Belastungsänderungen ist.
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Als Material für die Hülle 11 eignen sich t.B. Polyurethan, Teflon,
Nylon oder Stoffe mit ähnlich guten Dichtungs- und Abriebeigenschaften. Als Material
für den Kern kommt Buna-N in Frage, welches die gewünschte Widerstandsfähigkeit
gegen Druckverformung und Ermüdung bei Druckwechselbelastungen aufweist.
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Weitere verwendbare Stoffe sind für die Hülle z.B. Polyester, Viton
90 und UHMW-Polyäthylen und für den Kern Epichlorhydrin, Viton, Viton 70, Buna-N-Gummi,
Kraton und Weichpolyurethan.
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Ein wesentliches Merkmal der Verbunddichtung nach der Erfindung besteht
darin, daß der Kern und die Hülle an den aneinandergrenzenden Oberflächen, etwa
13, 14 und 15, fest miteinander verbunden sind. Zum Herstellen einer solchen Verbindung
kann z.B. ein Epoxid-Kleber, ein üblicher Kleber oder ein Molekularkleber verwendet
werden. Eine derartige feste Verbindung zwischen Hülle und Kern verhindert auch
eine Leckströmung und bewirkt, daß die Oberflächen von Kern und Hülle nicht gegeneinander
reiben können, so daß eine einheitliche Dichtung gebildet ist, die Druckbelastungen
besser standhält. Durch die Konstruktion nach der Erfindung ergibt sich eine hohe
Formstabilität und eine gute Abdichtung und Lebensdauer.
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Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 ist ein Ring 16
in einer ringförmigen Ausnehmung 17 der Hülle untergebracht und mit dieser durch
Molekular- oder Ultraschallklebung oder mittels eines üblichen Klebstoffes, etwa
eines Epoxid-Klebers, verbunden. Der Ring 16 dient als Versteifungsring, der einer
Extrusion oder Verformung des Dichtungsringes insbesondere an der linken Seite in
Fig. 2 entgegenwirkt, wie sie sonst bei übermäßigen Drücken oder schnellen Wechsellasten
auftreten kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein Versteifungsring 18 in
einer Ausnehmung 19 der Hülle 20 untergebracht, die mit einem etwas über den Rand
der Hülle vorstehenden Kern 21 versehen ist.
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Derartige Verstärkungsringe können natürlich auch für übliche Anwendungen
fortgelassen sein, wie etwa in Fig. 4 dargestellt ist, bei der nur eine Hülle 22
und ein Kern 23 vorgesehen sind.
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Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Verbunddichtung, die eine
etwas tiefere Hülle 24 und einen tieferen Kern 25 aufweisen.
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In beiden Ausführungsformen sind Kern und Hülle an der Fläche 26 miteinander
verbunden.
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Fig. 6 zeigt eine der Fig. 5 entsprechende Dichtung, bei der die Hülle
28 an ihren Kanten abgeschrägt ist und einen Kern 27 enthält, wobei beide Teile
an der Fläche 29 miteinander verbunden sind.
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Fig. 7 zeigt eine U-förmige Ringdichtung, bei der nicht nur die Hülle
32, sondern auch der Kern 30 im Querschnitt U-förmig sind und an der Fläche 31 miteinander
verbunden sind.
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Fig. 8 zeigt eine ähnliche Dichtung mit einem Kern 33, einer Hülle
34 mit abgeschrägten Kanten und einer Verbindungsfläche 35.
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Fig. 9 zeigt eine V-Packung mit einer Hülle 36, einem Kern 37 und
einer Verbindungsfläche 38.
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Fig. 10 zeigt eine T-Dichtung 39 mit einem T-förmigen Kern 41, einer
U-förmigen Hülle 40 und der Verbindungsfläche 42.
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Fig. 11 zeigt eine D-Ringdichtung 32 mit einem T-förmigen Kern 46,
um dessen Schenkel 45 eine U-förmige Hülle 44 gelegt und mit dieser verbunden ist.
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Fig. ~12 zeigt eine Delta-Dichtung mit einer im Querschnitt V-förmigen
Hülle 48 und einem dreieckigen Kern 49, die an der Fläche 50 miteinander verbunden
sind.
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Fig. 13 zeigt eine doppeltwirkende Dichtung 51, deren Kern 52 zu beiden
Seiten mit Hüllen 53 bzw. 54 verbunden ist.
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Fig. 14 zeigt eine Dichtung mit einem inneren Kern 58 aus einem weichen
Material, der in eine aus zwei Teilen bestehenden Hülle eingebettet ist, die einen
L-förmigen Metallring 57 umfaßt, dessen radial innen liegende Kante mit 55 bezeichnet
ist, und ferner ein Ringteil 56 aus einem harten Material umfaßt.
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Fig. 15 zeigt eine Wischerdichtung, die eine harte Hülle 60 mit L-förmigem
Querschnitt und einen weichen Kern 59 aufweist. Die Hülle 60 kann z.B. aus einem
Urethan hoher Dichte bestehen.
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Bei allen Ausführungsformen hat die äußere Oberfläche des Kernes mindestens
im überwiegenden Bereich eine der äußeren Oberfläche der Hülle entsprechende Umrißform.
Außerdem hat der Kern eine größere Querschnittsfläche und größere Dicke als die
Hülle. Diese hat also eine verhältnismäßig dünne Wandstärke. In jedem Fall sind
Kern und Hülle fest miteinander verbunden. Die Verbunddichtung nach der Erfindung
läßt sich sowohl für hydraulische als auch pneumatische Abdichtungen verwenden.
Sie kann beispielsweise im Spritzguß oder Druckguß hergestellt werden.
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Der Kern dient als elastische Stütze für die Hülle, so daß diese ihre
abdichtende Wirkung nie verlieren kann.
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L e e r s e i t e