DE2927588C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Dichtring mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen aus. Ein derartiger Dicht­ ring ist aus der SW-PS 3 66 102 und aus der GB-PS 14 49 258 bekannt.

Bei den bekannten Dichtringen besteht der harte oder wenigstens steife Kern, der als Gerüst für den Dichtring dient, aus einem ringförmigen und verhältnismäßig dünnen Streifen aus Stahlblech mit glatter Oberfläche und sorgfältig gerundeten Kanten, der eine verhältnismäßig große achsiale Ausdehnung besitzt. Der elastische, z. B. aus Gummi bestehende Mantel ist entweder einstückig und durch ein Formverfahren auf den Kern aufgebracht oder er besteht aus zwei ringförmigen, im Querschnitt U-förmigen Mantelteilen, die von beiden Seiten auf den Kern aufgeschoben und an ihren aneinander­ grenzenden, den Kern in Umfangsrichtung umgebenden Rändern durch Vulkanisieren miteinander verbunden werden. Damit der Mantel leicht um den Kern herumgleiten kann, kann zwischen dem Kern und dem Mantel ein Schmiermittel, z. B. auf Silikonbasis, vorgesehen sein. Der Mantel kann ferner mit zwei radial abstehenden Wülsten ver­ sehen sein, die in der Mitte des Dichtrings in einer gemeinsamen Ebene an der Innenseite und an der Außenseite des Dichtrings liegen. Diese Wulste sollen in Rillen o. dgl. Aufnahmen in der inneren und in der äußeren zylindrischen Dichtfläche eingepreßt werden, zwi­ schen denen der Dichtring seine Dichtwirkung ausüben soll und dabei Relativbewegungen der beiden Dichtflächen gegeneinander er­ möglichen muß.

Beim Aufbringen des elastischen Mantels auf den Kern hat man bisher Schwierigkeiten damit gehabt, den Kern in vorgegebener, korrekter Lage im Mantel zu plazieren und um den Kern herum eine vorgegebene gleichmäßige Dicke des Mantels zu erreichen. Diese Schwierigkeiten hat man sowohl gehabt, wenn man den Mantel durch ein Formverfahren direkt einstückig auf den Kern aufge­ bracht hat, als auch dann, wenn man von zwei vorgefertigten Mantel­ hälften ausgegangen ist, die um den Kern herumgelegt und dann miteinander durch Vulkanisieren verbunden wurden. Der Grund dafür scheint darin zu liegen, daß infolge der beim Aufbringen des Mantels erforderlichen Wärmezufuhr der Mantelwerkstoff in einen Zustand übergeht, der zwischen dem festen und dem plastischen Zustand liegt, wodurch die Festlegung des Mantels relativ zum Kern schwierig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Mantel und der Kern eine vorbestimmte Lage relativ zueinander genau einnehmen und der Mantel um den Dichtring herum überall genau die verlangte Dicke aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe auf einfache Weise durch einen Dichtring mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Dadurch, daß wenigstens ein Befestigungselement vorgesehen ist, welches zwei einander gegenüberliegende Mantelbereiche eines ein- oder mehrteiligen Mantels mechanisch miteinander verbindet, wobei die Befestigungselemente und die zu verbindenden Mantelbereiche sich in ihrer Gestalt komplementär ergänzen, ist die Anwendung von Wärme beim Aufbringen des Mantels nicht erforderlich, so daß die damit verbundenen Nachteile nicht auf­ treten können. Die Verwendung der mechanischen Befestigungs­ elemente verbilligt und erleichtert die Herstellung von gattungs­ gemäßen Dichtringen dadurch, daß die Mäntel bzw. die Mantelteile jeweils für sich in Serie produziert werden können und nachher nur noch mit einfachen Hilfsmitteln und auf den Kernen befestigt zu werden brauchen, was recht schnell geschieht. Auch das Einbringen eines Schmiermittels zwischen Kern und Mantel kann problemlos erfolgen, ehe die mechanischen Befestigungselemente an dem Dichtring angebracht werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die ring­ förmigen Befestigungselemente auf vielfache Weise gestaltet werden können. Dies führt u. a. zu der Möglichkeit, die Befestigungs­ elemente auch als Mittel zum Einsetzen und Festlegen des Dicht­ rings an seinem Einsatzort zu verwenden, so daß besondere Hilfs­ mittel zur Führung des Dichtrings beim Befestigen oder Einpressen entbehrlich sind. Das ringförmige Befestigungselement kann nämlich auf der Außenseite des Mantels als auch im Innern des Mantels ange­ ordnet sein.

Wenn das ringförmige Befestigungselement außen auf dem Mantel angeordnet ist, dann ist es zweckmäßig so gestaltet, daß es ge­ mäß Anspruch 2 die aneinanderliegenden Randwulste des Mantels übergreift, wobei sich eine U-förmige Querschnittsform (Anspruch 3) besonders bewährt hat. Das Befestigungselement kann gemäß Anspruch 4 auch zweigeteilt sein, was sein Anbringen erleichtern kann und den weiteren Vorteil hat, die Verankerung einer Betätigungsein­ richtung am Dichtring zu ermöglichen, wobei das durchgehende Loch mit Vorteil das Loch eines Hohlniets ist, mit dem die beiden ring­ förmigen Teile des Befestigungselements miteinander vernietet sind.

Bevorzugte Ausbildungen und Anordnungen von Befestigungselementen, die im Innern des Mantels liegen, sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Ausbildung gemäß Anspruch 7 besonders bevorzugt ist.

Unabhängig davon, ob das ringförmige Befestigungselement nun innerhalb oder außerhalb des Mantels gelegen ist, kann es sowohl auf der Außenseite als auch auf der Innenseite des Dichtrings gelegen sein.

In Anwendungen, in denen der Masse des Dichtrings besondere Be­ deutung zukommt, kann das Gewicht des Dichtrings dadurch vermindert werden, daß der Kern gemäß Anspruch 9 hohl ausgebildet ist. In diesem Fall werden bei hin und her gehender Bewegung des Dichtrings mit den am Kern angreifenden Trägheitskräften auch die dadurch im Mantel auftretenden Spannungen herabgesetzt.

Dichtringe dieser Art sollen eine lange Lebensdauer haben, doch wird der Mantelwerkstoff, vorzugsweise Gummi, nach längerer Zeit z. B. in warmem Wasser weniger elastisch. Es ist daher wichtig, den Dichtring mit Vorspannung an seinem Einsatzort, z. B. in einer Bohrung, einsetzen zu können. Vorzugsweise ist der Kern des Dichtrings daher gemäß Anspruch 10 radial nachgiebig, so daß er den Mantel fest gegen die Wandung, an der er dicht an­ liegen soll, anpressen kann.

Besonders geeignet dazu ist ein Dichtring mit den in den An­ sprüchen 9 und 10 und 11 angeführten Merkmalen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend eingehend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen jeweils eine radiale Schnittansicht durch einen Dichtring. Die

Fig. 1 und 2 zeigen zwei Dichtringe, deren ringförmiger Kern von zwei Mantelteilen umgeben ist, die mittels zweier ringförmiger, außerhalb der Dichtringe liegender Befestigungselemente mitein­ ander verbunden sind, während die

Fig. 3 und 4 zwei Dichtringe zeigen, deren Kern durch einen einteiligen Mantel umgeben ist, der auf der äußeren und auf der inneren Umfangsfläche des Dichtrings durch ein ringförmiges, mechanisches, außerhalb des Dichtrings liegendes Befestigungselement gehalten ist. Die

Fig. 5 bis 7 schließlich zeigen drei Dichtringe, deren Kern von einem zweiteiligen Mantel umgeben ist, dessen beide Teile durch verschieden gestaltete Befestigungsringe miteinander verbunden sind, welche jedoch innerhalb des Mantels liegen.

In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Die Dichtringe besitzen einen steifen bis starren ringförmigen Kern 1, 11, 21, der entweder massiv sein kann wie in den Bei­ spielen in Fig. 1, 3 und 5 bis 7, wo er aus einem ringförmigen, verhältnismäßig dünnen Stahlband besteht, oder der auch hohl sein kann wie in den Beispielen in Fig. 2 und 4, wo aber der Kern aus dünnem Blech besteht, welches derart zu einem ringförmigen Gebilde gebogen ist, daß der Querschnitt ungefähr ein Rechteck mit abge­ rundeten Ecken ist. In allen Beispielen hat der Kern eine ver­ hältnismäßig große Erstreckung in achsialer Richtung. Ferner haben die Kerne 1, 11, 21 sämtlich eine glatte Außenfläche und sorgfältig gerundete Kanten, so daß ein den Kern 1, 11, 21 umgebender Mantel 2 aus einem zur Abdichtung geeigneten elastischen Werkstoff, z. B. aus Gummi, welches durch Gewebe verstärkt sein kann, auf dem Kern 1, 11, 21 gleiten kann. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist der hohle Kern 21 weiters mit einer gewölbten Außenseite 22 versehen, durch welche der Kern 21 und mit ihm der ganze Dicht­ ring in radialer Richtung nachgiebig wird, so daß er mit vorge­ gebener Vorspannung in eine Bohrung oder dergl. bestimmungsgemäße Aufnahme eingesetzt werden kann.

Die lichte Weite des den Kern 1, 11, 21 umgebenden Mantels 2 ist dem Querschnitt des Kerns angepaßt. Der Mantel 2 ist mit Vor­ spannung auf dem Kern 1, 11, 21 befestigt, indem in Umfangsrichtung um den Kern herumlaufende Randbereiche des Mantels 2 miteinander verbunden sind.

In den Ausführungsbeispielen in Fig. 1, 2 und 5 bis 7 besteht der Mantel 2 jeweils aus zwei Teilen 3 und 4 mit jeweils U-förmigem Profil, deren abstehende Schenkelenden (Randwulste 15 und 16) paar­ weise miteinander verbunden sind, so daß die beiden U-Profile den Kern 1, 11 zwischen sich einschließen. Dagegen ist in den Aus­ führungsbeispielen in Fig. 3 und 4 der den Kern 1, 21 umhüllende Mantel 2 einteilig ausgebildet.

Die Mantelteile 3 und 4 des zweiteiligen Mantels ebenso wie der einteilige Mantel 2 lassen sich auch ohne Zuhilfenahme der ringförmigen Kerne 1, 11, 21, welche im fertigen Dichtring stecken, durch eines der üblichen Formverfahren, z. B. durch Spritzgießen, herstellen. Das Herstellen der zwei als U-Profile gestalteten Mantelteile 3 und 4 kann sogar in einem Werkzeug geschehen, bei dem der Kern des Formwerkzeugs nach dem Formvorgang automatisch entfernt wird, während bei dem einteiligen Mantel (Fig. 3 und 4) der Kern des Formwerkzeugs nach dem Formvorgang von Hand entfernt werden muß.

Zur Verbindung der in Umfangsrichtung des Dichtrings um den Kern 1, 11, 21 herumführenden Randwulste 15, 16 dient wenigstens ein ringförmiges, konzentrisch zum Kern 1, 11, 21 angeordnetes, mechanisches Befestigungselement 5 bis 10 und 12, welches an den Randwulsten 15, 16 des Mantels 2 anliegt und diese zusammenhält.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 führen zwei Randwulste 15, 16 der beiden U-förmigen Mantelteile 3 und 4 auf der Außenseite und zwei Randwulste 15, 16 auf der Innenseite um den Dichtring herum. Sie liegen paarweise aneinander an und werden durch zwei mecha­ nische Befestigungselemente 5 und 6 in Gestalt von U-förmig profilierten Ringen übergriffen. Die Randwulste 15, 16 der Mantel­ teile 3 und 4 sind nach Art von Flanschen ausgebildet, die in radialer Richtung vom Mantel 2 abstehen. Das Befestigungselement 5 umschließt die auf der Außenseite des Dichtringes liegenden Randwulste 15, 16, während das Befestigungselement 6 die auf der Innenseite des Dichtrings liegenden Randwulste 15, 16 umschließt.

In den Ausführungsbeispielen in den Fig. 2 bis 4 besteht das ring­ förmige Befestigungselement auf der Innenseite des Dichtrings aus zwei Scheiben 7 und 8, die die beiden Randwulste 15 und 16 zwischen sich ergreifen und durch wenigstens ein Niet 3 achsial miteinander verklammert sind, zweckmäßig durch ein Hohlniet, dessen durchgehendes zentrales Loch 14 zur Verankerung einer Betätigungseinrichtung (Stab, Kette, Seil o. dgl.) dienen kann, durch welche der Dichtring bewegt werden kann.

In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 4 umgreifen die beiden Scheiben 7 und 8 von beiden Seiten die radial vom Mantel 2 zum Zentrum des Dichtrings abstehenden Randwulste 15 und 16 von zwei Mantelteilen 3 und 4, während im Beispiel gemäß Fig. 3 die beiden Scheiben 7 und 8 einen ringförmigen Wulst 17 auf der Innenseite des Dichtrings umgreifen. Im letzten Fall dienen die Scheiben 7 und 8 also nicht zum Verbinden von Mantelrändern, sondern nur zur Bildung von Verankerungsmöglichkeiten für eine Betätigungsein­ richtung.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besitzt der Mantel 2 an der Außenseite des Dichtrings einen radial abstehenden, ringförmigen Wulst 18, der zur Befestigung des Dichtrings in einer Bohrung oder dergl. Aufnahmeöffnung dient. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 übernimmt diese Aufgabe das außenliegende Befestigungs­ element 5, welches zugleich die Randwulste 15, 16 des Mantels 2 zusammenhält.

Bei den drei in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbei­ spielen liegen die jeweils zweifach vorgesehenen Befestigungs­ elemente 9, 10, 12 innerhalb des Mantels 2, dessen flanschartig ausgebildete Randwulste 15, 16 zu diesem Zweck mit entsprechend geformten Ausnehmungen in den einander zugewandten Stirnseiten der Randwulste 15, 16 versehen sind.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Dichtring wirken je zwei ring­ förmige Befestigungselemente 9, 19 paarweise derart zusammen, daß eines (19) von den beiden in den einander gegenüberliegenden Randwulsten 15, 16 der Mantelteile 3 und 4 angeordneten Befestigungs­ elementen zur Aufnahme des anderen Befestigungselementes (9) im Querschnitt U-förmig gestaltet ist. Das andere Befestigungselement hat rechteckiges Querschnittsprofil. Beide Befestigungselemente 9, 19 sind in entsprechende Nuten in den Stirnflächen der Rand­ wulste 15, 16 einvulkanisiert, wobei das Befestigungselement 9 über die Stirnfläche vorsteht und in das andere, U-förmig ge­ staltete Befestigungselement 19 eingreift, in dem es durch Ein­ pressen oder Einkleben befestigt ist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Dichtring dienen zum Verbinden der beiden Mantelteile 3, 4 zwei zweigeteilte Ringe 10, deren Hälften 10 a, 10 b übereinstimmen und T-förmige Querschnittsform haben, in die Randwulste 15, 16 der Mantelteile einvulkani­ siert oder eingeklebt und mit aneinanderliegenden T-Balken miteinander verklebt sind.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Dichtring sind zwei Be­ festigungsringe 12, vorgesehen, die ausgehend von ihrer die Ringachse senkrecht schneidenden Mittelebene in Achsrichtung fortschreitend eine zunehmende Dicke aufweisen und die beiden Mantelteile 3, 4 nach Art einer doppelten Nut- und -Feder-Ver­ bindung miteinander verbinden, indem beide Ringe 12 mit ihrer einen Hälfte in einer komplementär geformten Nut des Randwulstes 15 und mit ihrer anderen Hälfte in einer komplementär geformten Nut des anderen Randwulstes 16 liegen, wobei die Mittelebene des Rings 12 (die Ebene der geringsten Dicke) in der Grenzfläche zwischen den beiden Mantelteilen 3, 4 liegt. Die Verbindung kann durch Verkleben verfestigt werden.

Die Befestigungselemente bestehen in allen Ausführungsbeispielen aus einem Werkstoff, der härter ist als der Mantelwerkstoff; Beispiele sind Metall, Kunststoff und Hartgummi, deren Verwendung auch von der Gestalt der Befestigungselemente abhängt.

Claims (11)

1. Dichtring, bestehend aus einem harten oder zumindest steifen Kern und einem den Kern umgebenden und auf dem Kern gleitfähigen Mantel aus elastischem Dichtungswerkstoff, der aus wenigstens einem ringförmigen Teil besteht und dadurch auf dem Kern befestigt ist, daß den Kern in Umfangsrichtung umgebende Bereiche des Mantels bzw. seiner ringförmigen Teile miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kern (1, 11, 21) in Umfangsrichtung umgebenden Bereiche (15, 16) des Mantels (2) durch ein konzentrisch zum Kern (1, 11, 21) angeordnetes und aus härterem Werkstoff als der Mantel (2) bestehendes ringförmiges Be­ festigungselement (5 bis 10 und 12) verbunden sind, welches in Eingriff mit beiden jeweils miteinander zu verbindenden Mantel­ bereichen (15, 16) steht und diese dadurch zusammenhält und aussteift.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (5, 6) auf der Außen­ seite des Mantels (2) gelegen ist und die zu flanschartigen Randwulsten ausgebildeten und radial abstehenden, jeweils mitein­ ander zu verbindenden Mantelbereiche (15, 16) umgreift.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (5, 6) eine U-förmige Querschnittsform (Profil) besitzt.

4. Dichtring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische, ringförmige Befestigungselement auf der Innenseite des Dichtrings liegt (also vom Dichtring umgeben wird) und aus zwei Ringen (7, 8) besteht, die achsial durch wenigstens ein Niet (13) zusammengehalten werden und wenigstens ein durchgehendes Loch (14) aufweisen, an welchem sich eine Be­ tätigungseinrichtung verankern läßt.

5. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (9, 10, 12) im Innern des Mantels 2 in komplementär gestalteten Ausnehmungen in den einander zugewandten Oberflächen der jeweils miteinander zu ver­ bindenden Mantelbereiche (15, 16) liegt.

6. Dichtring nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (9) in Eingriff mit wenigstens einem weiteren ringförmigen, zur Verwirklichung des Ein­ griffs mit U-förmiger Querschnittsform versehenen Befestigungs­ element (19) steht, welches an einem (15) der jeweils miteinander zu verbindenden Mantelbereiche (15, 16) angebracht ist.

7. Dichtring nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (10) aus zwei ring­ förmigen Hälften (10 a, 10 b) besteht, die miteinander verklebt und jeweils für sich mit dem ihnen zugehörigen der beiden miteinander zu verbindenden Mantelbereiche (15, 16) durch Vulkanisieren oder Verkleben verbunden sind.

8. Dichtring nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Befestigungselement (12) beidseits in achsialer Richtung sich erstreckende Vorsprünge besitzt und zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung in komplementär ausgebildete Ausnehmungen beider miteinander zu verbindender Mantelbereiche (15, 16) eingreift.

9. Dichtring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11, 21) hohl ist und eine nur geringe Wandstärke aufweist, vorzugsweise aus dünnem Blech besteht.

10. Dichtring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (21) in radialer Richtung nachgiebig ist.

11. Dichtring nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) eine gewölbte Außenseite (22) besitzt.