DE2943524C2 - Stangendichtung, insbesondere Ventilschaftabdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stangendichtung, insbesondere Ventilschaftabdichtung, aus Elastischem Werkstoff mit einem Haftteil, das gegebenenfalls durch ein Metallteil versteift ist, einer sich im wesentlichen axial an das Haftteil anschließenden Membran und einer sich am freien Ende der Membran anschließenden, sich im wesentlichen axial in entgegengesetzter Richtung auf den Raum höheren Druckes zu erstreckenden und durch das abzudichtende Medium an die Stange andrückbaren Dichtlippe, mit einem sich vom stirnseitigen Ende der Anschlußfläche der Dichtlippe an die Membran auf der Seite niedrigeren Druckes zur Dichtkante hin verjüngenden Spalt zwischen der Dichtlippe und der Umfangsfläche der Stange als Vorratskammer für das Schmiermittel.

Stangendichtungen, insbesondere Ventilschaftdichtringe, dienen zur Dosierung der Schmiermittelmenge, die zur Schmierung der Stangen- oder Ventilführung erforderlich ist. Es soll darüberhinaus der Durchtritt von Brenngasen zum Ventilraunj verhindert werden. Allgemein ist bekannt. Dichtungen zu verwenden, deren Dichtlippe gegen das Schmiermittel gerichtet ist. Zur Verringerung des Gasdurchtrittes sind Dichtringe bekannt, die zusätzlich eine gegen den Brennraum gerichtete Dichtlippe haben. Insbesondere bei aufladbaren Motoren, die mit einem höheren Gasdruck auf der Brennraumseite arbeiten, wurde einerseits trotz Gaslippe ein relativ großer Gasdurchtritt festgestellt, während andererseits die Ventilführungen durch Schmiermittelmangel fressen.

Durch die GB-PS 14 54 220 ist eine Stangendichtung bekannt, die durch Verschraubung in der Ausnehmung eines Gehäuses gehalten ist. Die Lippe des Dichtungsringes, die einen zur Verschleißkompensation dienenden, radial wirkenden Federring aufweist, ist zum Raum niedrigeren Druckes gerichtet und hat die Aufgabe zu verhindern, daß Schmutz oder dergleichen axial nach innen — also zum abzudichtenden Medium hin — gefördert werden kann, ohne selber in der Lage zu sein, unter Druck stehendes Medium abzudichten.

Durch die US-PS 32 35 271 ist bereits eine Ventilschaftabdichtung bekannt und im Gattungsteil des Hauptpatenianspruches beschrieben. Der Dichtungsring wird durch eine Feder axial an eine Stirnfläche der Ventilführung gedrückt Die Dichtlippe ist so elastisch, daß sie unter Eigenspannung am Ventilschaft anliegt Nachteilig bei dieser Ausführung ist zu bemerken, daß die Dichtung zwar im Neuzustand gegen den Brennraum gut abdichten mag, aber die durch den Gasdruck beaufschlagte Dichtlippe relativ schnell verschleißt und dann durchlässig wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Stangendichtung, innbesondere eine Ventilschaftabdichtung, mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß über die erforderliche Lebensdauer der Dichtung eine bleibende Gasdichtheit auch bei hochfrequenten Gaswechselstößen, erzielt wird, ohne daß die für die Führung der Stange oder des Schaftes notwendige Schmierung beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß an der der Dichtlippe abgewandten Umfangsfläche der Membran an ihrem freien Ende eine radial wirkende Ringfeder angeordnet ist Durch die Feder ist gewährleistet daß die Dichtlippe, die durch den Gasdruck an den Ventilschaft gepreßt wird, bei kontinuierlichem Verschleiß über einen wesentlich längeren Zeitraum sich selbsttätig nachstellen kann, als es bei einer nichtfederbelasteten Membran der Fall ist.

Weiterhin vorteilhaft ist zu sehen, daß eine federbelastete Dichtung auch bei Verschleiß der Ventilführung der daraus resultierenden Radialbewegung des Ventilschaftes besser folgen kann. Die Feder ist am freien Ende der Membran angeordnet, da sie dort mit geringerer Radialkraft die beste Wirkung erzielt Die Wirkungslinie der Feder geht durch die Anschlußfläche der Dichtlippe an die Membran derart daß die V/irkungslinien der Feder und der Dichtkante parallel zueinander verlaufen. Mit dieser Maßnahme soll sichergestellt werden, daß die Wirkungslinie der Feder etwa durch einen theoretischen Drehpunkt der Dichtlippe um die Membran geht und somit die optimalste Wirkung des gesamten Systems erreicht wird.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der sich auf der Seite niedrigen Druckes zwischen der Dichtlippe und der Stangenoberfläche keilförmig zur Dichtkante hin verjüngende Spalt als Vorratskammer für das Schmiermittel dient. Vorzugsweise ist der Winkel, den der Spalt einschließt, relativ klein; er sollte 30° nicht überstei.gen.

Da es nahezu unmöglich ist, Stangen ohne geringfügige radiale Schläge herzustellen, muß die Dichtlippe, um weiterhin abdichten zu können, der Radialbewegung der Stange folgen können. Hierbei wird die Dichtlippe derart verformt, daß sich insbesondere der den Spalt einschließende Winkel verkleinert, so daß sich eine gewisse Pumpwirkung einstellt. Durch das kontinuierliche Verändern der Spaltgröße ist bei nahezu optimaler Gasabdichtung gewährleistet, daß die Menge Schmiermittel, die benötigt wird, um die Ventilführung zu schmieren, die Dichtlippe passieren kann.

Ist keine optimale Gasdichtheit gewährleistet, wird das sich in der Vorratskammer ansammelnde Schmiermittel beim Abheben der Dichtlippe durch das unter

Druck stehende Medium weggeblasen, ohne seine schmierende Wirkung auf die Stangenführung ausüben zu können. Somit ist erkennbar, daß nahezu absolute Gasdichtheit über die gesamte Lebensdauer der Dichtung die Grundvoraussetzung dafür ist, daß überhaupt das Schmiermittel zum einen durch die Oberflächenrauhigkeit der Stange und zum anderen durch die Pumpwirkung im Spalt an die Stangenführung gelangen kann.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist das freie Ende der Membran derart gestaltet, daß eine im wesentlichen radial zur Stangenoberfläche weisende Kralle, die die Stangenoberfläche allerdings nicht berührt, gebildet wird. Damit ist der Vorteil verbunden, daß das Schmiermittel im wesentlichen in der Vorratskammer verbleibt, ohne daß es durch die kontinuierliche Veränderung des Spaltes axial aus der Vorratskammer hinausgedrückt wird.

Die Eifindung ist naturgemäß nicht nur auf Ventilschaftabdichtungen beschränkt, sondern ebenfalls bei der Abdichtung von Stangen anwendbar, die ähnliche Dichtungsprobleme aufweisen.

Die in der Zeichnung dargestellte Ventilschaftabdichtung besteht im wesentlichen aus einem Haftteil 1, einer Membran 2 und einer zum Raum höheren Druckes (H) gerichteten Dichtlippe 3. Das Haftteil 1 ist mittels eines im wesentlichen zylindrischen Metallringes 4 versteift und ist an seiner der nicht weiter dargestellten Ventilführung zugewandten Umfangsfläche mit einem wellenförmigen Profil 5 verseben, Unter einem definierten Winkel schließt sich im wesentlichen axial an das Haftteil t die Membran 2 an, die im Bereich ihres freien Endes mit einer Ausnehmung 6 versehen ist und einer, radial wirkenden Federring 7 aufnimmt. Axial von der Membran 2 weg gerichtet, nämlich zum Raum höheren Druckes (H), erstreckt sich die Dichtlippe 3, Die strichpunktiert dargestellte Anschlußfläche 12 der Dichtlippe 3 an die Membran 2 wird von der

ίο Wirkungslinie 13 des Federringes 7 gekreuzt. Somit ist sichergestellt, daß die Wirkungslinie 13 der Feder 7 in etwa durch den theoretischen Drehpunkt der Dichtiippe 3 um die Membran 2 verläuft und so ein ausgeglichenes, Ober einen langen Zeitraum abdichtendes System erzielt wird. Der zwischen Dichtkante 8 und der Umfangsfläche 9 des Ventilschaftes 10 gebildete Winkel, der zum Raum niedrigen Druckes (N) gerichtet ist, beträgt 20°. So wird eine Vorratskammer 11 gebildet, in der sich Schmiermittel zur Schmierung der Dichtlippe und der nicht weiter dargestellten Ventilführung sammelt. Das freie Ende tier Membran 2 ist mit einer radial auf den Ventilschaft 10 weisenden Kralle i4 versehen, die allerdings die Umfangsfläche 9 nicht berührt So ist sichergestellt, daß das sonst durch die radiale Bewegung der Membran 2 axial in Richtung auf den Raum niedrigeren Druckes (N) herausgedrückte Schmiermittel im wesentlichen in der Vorratskammer 11 vorhanden bleibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stangendicbtung, insbesondere Ventilscbaftabdichtung, aus elastischem Werkstoff mit einem Haftteil, das gegebenenfalls durch ein Metallteil versteift ist, einer sich im wesentlichen axial an das Haftteil anschließenden Membran und einer sich am freien Ende der Membran anschließenden, sich im wesentlichen axial in entgegengesetzter Richtung auf den Raum höheren Druckes zu erstreckenden und durch das abzudichtende Medium an die Stange andrückbaren Dichtlippe, mit einem sich vom stirnseitigen Ende der Anschlußfläche der Dichtlippe an die Membran auf der Seite niedrigeren Druckes zur Dichtkante hin verjüngenden Spalt zwischen der Dichtlippe und der Umfangsfläche der Stange als Vorratskammer für das Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Dichtlippe (3) abgewandten Umfangsfläche der Membran (2) an ihrem freien Ende eine radial wirkende Ringfeder (7) angeordnet ist

2. Stangendichtung nach Anspruch 1, mit einem keilförmigen Spalt für das Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (11) einen Winkel λ von maximal 30° einschließt

3. Stangendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Membran (2) auf der Seite niedrigeren Druckes in eine zur Stangenoberfläche (9) hin geneigte Kralle (14) ausläuft, die die Stange (10) nicht berührt