DE29507257U1

DE29507257U1 - Gleitdichtung in einem pneumatischen Mehrstellungsventil

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Publication number: DE29507257U1
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Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1995-07-13
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Also published as: DE19515950C2; DE19515950A1

Description

X 016 Mal

Gleitdichtung in einem pneumatischen Mehrstellventil

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine solche als Außendichtung ausgebildete Gleitdichtung in einem pneumatischen Mehrstellungsventil ist beispielsweise aus der DE-Al 30 36 700 oder der DE-Al 30 36 639 bekannt.

Bei der konventionellen Anordnung von 0-Ringen sind diese in einer Ringnut eines Bauelementes festgehalten und von der anstehenden Druckluft nicht umfangsseitig umspült. Der hauptsächliche Dichtdruck erfolgt dabei durch Vorspannung des O-Rings gegen die im Verhältnis zu ihm gleitende Dichtfläche eines konzentrischen anderen Bauelements. Das führt dazu, daß die erforderlichen Steuerkräfte für die Hin- und Herverschiebung der konzentrischen Teile relativ zueinander ebenso wie der Abrieb relativ groß sind. Bei auf die Dichtfläche vorgespannten O-Ringen kommt es sogar häufig zu einem sogenannten "Festkleben" während der Betriebspausen. Auch ist der Abrieb relativ groß.

Bei den Gleitdichtungen, von denen die Erfindung ausgeht (DE-Al 30 36 700, DE-Al 30 36 639), hat man diesem Festkleben dadurch entgegengewirkt, daß der während des Betriebs von der anstehenden Druckluft auf den O-Ring ausgeübte Druck so aufgeteilt wird, daß nur noch eine Teilkomponente auf die im Verhältnis zum O-Ring gleitende Dichtfläche einwirkt und eine andere Teilkomponente von einer Dichtfläche eines Kragens am Käfig aufgenommen wird, wobei der Kragen als Hinterschneidung zum unverlierbaren Halten des O-Rings im Kä-

fig dient. Der O-Ring ist dabei im Käfig zwischen zwei Endlagen axial verschiebbar, welche von zwei einander zugewandten Hinterschneidungen bestimmt sind, welche gemeinsam zu unverlierbarem Halten des O-Rings im Käfig dienen und zwischen denen der O-Ring aus dem Käfig hinaus bis auf die abzudichtende gleitende Dichtfläche ragt. Bei diesen bekannten Gleitdichtungen wird jedoch weiterhin der O-Ring unter radialer Kompression und damit verbundener deutlicher Verformung gegen die abzudichtende gleitende Dichtfläche vorgespannt, indem der O-Ring zwischen dieser Dichtfläche und dem Käfiggrund gestaucht wird. Am Käfiggrund wird demzufolge der O-Ring auch nicht von bei Betrieb anstehender Druckluft beaufschlagt. Auch diese bekannten Gleitdichtungen zeigen daher, wenn auch vielleicht in etwas abgeschwächtem Maße, Hemmwiderstand beim Verschieben des Steuerschiebers des Mehrstellungsventils, deutlichen Abrieb am O-Ring und eine weiter bestehende Neigung zum "Festkleben".

Der Anmelder hat zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten früher nicht bekannt gewordene eigene Versuche gemacht, bei denen der Käfig einer Innendichtung mit Preßsitz in der Gehäusebohrung eines pneumatischen Mehrstellungsventils befestigt ist. Der Käfig bildet dabei eine Innennut mit rechteckigem Querschnitt. Die radiale Stauchung des O-Rings zwischen der abzudichtenden gleitenden Dichtfläche und dem Grund des Käfigs wurde dabei noch beibehalten, jedoch gegenüber dem früher üblichen Ausmaß erheblich reduziert, indem die radiale Maßdifferenz beispielsweise bei nur noch etwa 5% gewählt wurde. Unter anstehender Druckluft wird dann der 0-Ring gegen die radial verlaufende Flanke der den Käfig bil-. denden Nut gedrückt, wobei dort eine Abdichtung gegen den Käfig erfolgt. Es kam jedoch zu anderen Betriebsstörungen als den schon im Stand der Technik besprochenen. Zum einen ist immer wieder das Phänomen aufgetaucht, daß ein gewisser Strömungskurzschluß im Käfig entstand, so daß die gewünschte Dichtheit nicht vollständig war. Außerdem neigten die O-Ringe zum Herausspringen aus ihrer Nut unter der Wirkung eines am

Nutgrund angesammelten Druckluftpolsters dann, wenn bei abgestuftem Steuerschieber die Abstützung des O-Rings am Steuerschieber wegfällt. Diese Versuchsrichtung hat sich zum Beispiel aus diesen Gründen beim Bau von Gleitdichtungen bei pneumatischen Mehrstellungsventilen nicht durchsetzen können. Der Stand der Technik ist daher in der Zwischenzeit in eine andere Richtung gegangen, wobei eine Vielfalt von vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnittsformen für Dichtringe zum Einsatz kam.

Zum Teil arbeiten bekannte Gleitdichtungen mit vom Kreisquerschnitt verschiedenem Ringquerschnitt weiterhin mit Vorspannung gegen die Gleitfläche. Dabei versucht man lediglich, durch die Geometrie den unvermeidlichen Abrieb so gut wie möglich auszugleichen. Bei einer Sonderform, dem sogenannten KNORR-Ring (oder kurz "K-Ring" gemäß Prospekt "KNORR, K-Ringe - Knorr Dichtungselemente - Knorr Komplettkolben) wird eine Dichtlippe gegen die Dichtfläche vorgespannt und durch die anstehende Druckluft innerhalb der Aufnahmenut des Dichtrings eine zusätzliche radiale Dichtkraft gegen die Dichtfläche aufgebracht. Dieser K-Ring wird in der Nut selbst weiterhin nur axial dichtend abgestützt. In der Nut ist anders als bei den genannten Versuchen des Anmelders durch die geometrische Gestaltung des Dichtrings eine größere Sicherheit gegen Strömungskurzschluß innerhalb der Nut vorgegeben. Der K-Ring ist hoch verschleißfest (ca. 50 Millionen Arbeitshübe). Er hat jedoch trotzdem in die Technik beispielsweise von pneumatischen Mehrwegeventilen keinen Eingang finden können, da zum einen der räumliche Einbaubedarf sehr groß ist und zum anderen der Dichtring selbst etwa um zwei Größenordnungen teurer ist als ein konventioneller O-Ring selbst guter Qualität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitdichtung gegen Druckluft zwischen Gehäusebohrung und Steuerschieber eines pneumatischen Mehrstellungsventils zu schaffen, die preisgünstig, leicht herstellbar und bei geringen Reibungsverlusten langlebig ist und dabei die erforderli-

chen guten Dichtungseigenschaften auch bei geringem Raumangebot: gewährleistet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß der dem Fachmann von Anfang an bekannte konventionelle O-Ring bei neuartiger Gestaltung der Gleitdichtung all die Vorteile vereinen kann, die man bisher durch Sondergeometrien des Dichtrings angestrebt hat, ohne sie in der Summe wie bei der Erfindung zu erreichen. Insbesondere bietet die Erfindung folgende zusammenfallende Vorteile:

Verwendung des am preisgünstigsten auf dem Markt erhältlichen konventionellen O-Rings und damit auch Vermeidung von Kosten infolge von Sonderwerkzeugen für exotische Querschnittsformen von Dichtringen;

unverlierbare Halterung des O-Rings im Käfig auch für den Fall des Entstehens von Druckluftpolstern im Käfig; Einsetzbarkeit konventioneller Materialien für den O-Ring; Aufteilung der radialen Betriebsdruckkomponente während der Abdichtung einerseits auf die Dichtfläche an dem einen konzentrischen Teil der relativ zueinander axial verschiebbaren konzentrischen Teile und andererseits auf die Dichtfläche im Käfig und damit konstruktiv anpaßbare Optimierung des Dichtdrucks einerseits auf die relativ zum 0-Ring verschiebbare Dichtfläche und andererseits auf den Käfig, insbesondere mit dem Ziel, die Friktionswirkung zwischen O-Ring und Gleitfläche nicht höher als funktionell notwendig zu wählen, dadurch die Lebensdauer der Dichtung zu maximieren und gleichzeitig die erforderlichen Steuerkräfte für die Hin- und Herbewegung der koaxialen Teile zu minimieren;

sichere Abdichtung eines möglichen Bypassweges innerhalb des Käfigs;

Selbstnachstellung des Abriebs ohne die Notwendigkeit, besondere Dichtlippen oder Dichtlappen zu formen;

Betreibbarkeit nur mit sehr geringer Vorspannung wie im Falle der genannten Versuche des Anmelders oder gar ohne jede Vorspannung, ja sogar mit etwas Spiel zwischen O-Ring und Dichtfläche bei nicht im Betrieb anstehender Druckluft, somit hemmungsfreie Inbetriebnahme des pneumatischen Elements ohne das bei vorgespannten Dichtringen sonst häufig vorkommende sogenannte "Festkleben" während der Betriebspausen; Betreibbarkeit selbst mit ölfreier oder feuchtigkeitsfreier Druckluft.

Die erfindungsgemäße Gleitdichtung verzichtet ausdrücklich auf die bisher übliche radiale Kompression oder Stauchung des O-Rings zwischen dem Käfiggrund und der Dichtfläche. Wie bei den Versuchen des Anmelders kann der lichte Querschnitt des O-Rings um ein geringes radiales Maß, wie etwa 5%, kleiner gewählt sein als das Außenmaß der Dichtfläche. Dann kommt der O-Ring auch dann, wenn kein pneumatischer Betriebsdruck ansteht, zu einem auf die Dichtfläche vorgespannten Sitz. Das bietet gewisse Montagevorteile und kann dazu ausgenutzt werden, daß bei Inbetriebnahme des pneumatischen Drucks ein anfänglicher Bypass-Strom zwischen O-Ring und Dichtfläche verhindert wird. Diese leichte Vorspannung trägt jedoch zur eigentlichen Dichtkraft nichts wesentliches bei, da O-Ringe üblicher Materialien leicht radial dehnbar sind und nicht mehr wie bei dem besprochenen Stand der Technik und auch den genannten Versuchen des Anmelders eine Abstützung am Käfiggrund finden. Sobald der O-Ring am hinterschneidenden Kragen des Käfigs dichtend zur Anlage gekommen ist, übernimmt die anstehende Druckluft die volle Abdichtwirkung, wobei hier die Druckluft auch von der Seite des Käfiggrundes auf den O-Ring einwirkt, der dort bisher mechanisch gestaucht wurde. Bei Fehlen der Vorspannung des O-Rings auf die Dichtfläche oder gar einem gewissen Restspalt■zwischen O-Ring und Dichtfläche sind die Abdichtverhältnisse im eigentlichen Betriebszustand entsprechend, wobei lediglich beim

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Einsetzen des pneumatischen Drucks eine gewisse Leckage von Druckluft zwischen O-Ring und Dichtfläche bis zur dichtenden Anlage des O-Rings am Kragen hingenommen werden muß.

Die angesprochene Langlebigkeit ist dabei mindestens vergleichbar mit der maximalen Langlebigkeit anderer bekannter elastisch-nachgiebiger Ringdichtungen und liegt in der Größenordnung von 50 bis 100 Millionen Schalthüben (oder unter Umständen gar mehr).

Es wurde bisher nicht ausgeschlossen, daß die inneren Dichtflächen im Käfig zum Teil auch noch Bereiche einschließen, die wie bei reinen Axialdichtungen nur radial zur Achse der Relatiwerschiebung der konzentrischen Teile verlaufen- Bevorzugt ist jedoch, daß die inneren Dichtflächen nur an den beiden umlaufenden Kragen des Käfigs vorgesehen sind. Dann erhält man sozusagen eine reine Zwei-Punkt-Abstützung des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings einerseits an dem einen konzentrischen Teil, gegen das der O-Ring abdichten soll, und andererseits am Käfig, wobei an beiden Abstützbzw. Dichtpunkten bzw. -flächen jeweils eine radial zur axialen Verschiebeachse wirksame Druckkomponente auftritt.

Die winkelmäßige Hintergreifung des O-Rings, d.h. der Winkel der Verbindungslinie des Anlagepunktes und des Mittelpunktes des O-Ring-Querschnitts zu der Axialrichtung, beträgt dabei vorzugsweise 40 bis 60°, insbesondere 50°.

Aus Gründen der leichten Herstellbarkeit und einfachen Montage empfiehlt es sich, daß der Käfig axial in zwei Käfigteile aufgeteilt ist. Dies schließt nicht aus, in Sonderfällen den Käfig einteilig herzustellen und den O-Ring in den offenen Ringspalt des Käfigs bei der Montage einzudrücken .

Für die Hin- und Herbewegung einer Stange genügt im Normalfall, daß die Dichtwirkung unabhängig von der Hubrichtung gleich ist. In einem solchen Fall kann man den Aufbau der Gleitdichtung weiter vereinfachen, indem man zwei gleiche Käfigteile verwendet, die man spiegelbildlich zueinander anordnet .

Die Montage wird erleichtert, wenn die beiden Käfigteile mit Anlage aneinander angeordnet werden. Manchmal ist es jedoch erwünscht, daß die Anlagekraft an der Dichtfläche im Käfig ohne Änderung seiner Geometrie modifiziert wird. In einem solchen Fall kann es sinnvoll sein, die beiden Käfigteile mit etwas Abstand anzuordnen, eventuell auch unter Verwendung eines zwischengeschalteten Distanzstücks.

Besonders wesentlich im Rahmen der Erfindung ist die Anordnung der Dichtflächen im Käfig derart, daß auf diese die schon erwähnte radiale Teilkomponente des Betriebsdrucks wichtig wird. Dies läßt jedoch Freiraum für die Gestaltung des Käfigs in den Bereichen, wo der O-Ring vom anstehenden Druckmedium frei beaufschlagt wird. Andererseits hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die für die Stabilität des Käfigs maßgebliche Masse nicht zu weit zu reduzieren. Ein Optimum in dieser Hinsicht erhält man, wenn nicht nur, was allgemein bevorzugt wird, die innere Dichtfläche im Käfig in Annäherung an die umlaufende Kontur des Querschnitts des 0-Rings bogenförmig gestaltet ist. Im Sinne von Anspruch 6 hat dann der Querschnitt des O-Rings einen kleineren Radius als die kreisbogenförmige Begrenzung der die inneren Dichtflächen bildenden umlaufenden Aussparung im Käfig.

Allgemein wird bei dem O-Ring, wie er bei der Erfindung eingesetzt wird, von dem schon mehrfach angesprochenen kreisförmigen Querschnitt der sogenannten Schnur des 0-Rings ausgegangen. Dies schließt nicht aus, daß der O-Ring selbst mit seiner Schnur nicht nur, wie meist der Fall, kreisförmig umläuft, sondern er kann beispielsweise auch in Anpassung an elliptische koaxiale Bauelemente elliptisch geformt oder gezogen sein.

Die inneren Dichtflächen im Käfig schließen zweckmäßig an den freien Rand der jeweiligen Kragen an oder beziehen diesen freien Rand bereits mit ein. Im erstgenannten Fall kann es nützlich sein, wenn die inneren Dichtflächen tangential zur noch unverformten Anlagefläche des jeweiligen 0-Rings ausgerichtet sind.

Die erfindungsgemäße Gleitdichtung kann sowohl eine Innendichtung, - die meist bevorzugte Anordnung -, als auch eine Außendichtung sein. Unter einer Innendichtung versteht man dabei eine solche Gleitdichtung, bei der die Innenfläche des O-Rings mit dem innen liegenden der beiden koaxialen Teile zusammenwirkt, also im Falle eines pneumatischen Ventils beispielsweise mit dem Ventilschieber. Bei einer Außendichtung wäre stattdessen der Käfig der Gleitdichtung fest an dem innen liegenden der beiden konzentrischen Teile angeordnet und der O-Ring würde mit der Innenfläche der Gehäusebohrung zusammenwirken. Die Anordnung als Innendichtung bietet den Vorteil, den Steuerschieber von dem zusätzlichen Aufwand des Einbaus der Käfige mit den O-Ringen frei halten zu können, so daß beispielsweise schmale Steuerschieber ohne Schwächungszonen Anwendung finden können, während im allgemeinen das Ventilgehäuse genug Masse und Raum für die Einbeziehung der Käfige mit den O-Ringen bietet, und zwar ganz unabhängig davon, ob nun die Gehäusebohrung von dem Grundmaterial des Gehäuses oder einem Einsatz in diesem gebildet ist. In Sonderfällen (vgl. Ansprüche 12 und 13) kommt aber auch die Anordnung als Außendichtung nach dem diesbezüglichen Vorbild des Stands der Technik in Frage, von dem die Erfindung ausgeht.

In vielen Fällen reicht es bei pneumatischen Bauelementen mit Betriebsdrucken nicht über 6 bar aus, den Käfig an dem konzentrischen Teil mit Preßsitz fest anzuordnen, an dem der O-Ring nicht dichtend zur Anlage kommt. Man kann aber, insbesondere bei Außendichtungen, den Käfig auch in den Aufbau des einen konzentrischen Teils, im Fall der Außendichtung des innen liegenden Teils, mit einbeziehen und dabei entweder an dem betreffenden Teil direkt ausbilden oder in sandwichartiger Einschaltung in den Aufbau als jeweils eigenes Bauteil mit einbeziehen.

Die erfindungsgemäße Gleitdichtung ist besonders für den Fall konzipiert, daß eines der konzentrischen Teile eine Gehäusebohrung und das andere der konzentrischen Teile

der Steuerschieber eines pneumatischen Mehrstellungsventils ist. Die unverlierbare Anordnung des O-Rings im Käfig stellt dabei sicher, daß der O-Ring auch dann, wenn dem O-Ring ein Rücksprung des Steuerschiebers gegenüberliegt, nicht unter Restdruckeinflüssen aus dem Käfig heraus und in das Ventilgehäuse hinein springen kann. Letzteres würde in Anbetracht des integralen Zusammenbaus von pneumatischen Mehrstellungsventilen, wie er jetzt meist gewählt wird, das ganze Ventil unbrauchbar machen.

Die erfindungsgemäße Gleitdichtung kann dabei z.B. für Gehäusebohrungen von 10 bis 20 mm angewandt werden. Bei einer Gehäusebohrung von z.B.. 12 mm werden typischerweise 0-Ringe mit Innendurchmesser von 8 mm und Außendurchmesser von 11 mm verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an deren Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt in einer radialen Halbebene eines pneumatischen Mehrstellungsventils mit einer Gleitdichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilansicht von Fig. 1 (ohne Steuerschieber) einer ersten Variante von Fig. 1;

Fig. 3 eine der Teilansicht von Fig. 2 entsprechende Teilansicht von Fig. 1 (ohne Steuerschieber) einer zweiten Variante von Fig. 1; sowie

Fig. 4 einen axialen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei der die Gleitdichtung in einem Steuerkolben eines pneumatischen Mehrstellungsventils mit ausgebildet ist.

Die Figuren 1 bis 3 beschreiben drei Varianten ei^ ner Innendichtung, während Fig. 4 eine Außendichtung beschreibt.

Alle Ausführungsformen werden anhand eines pneumatischen Bauelements in Gestalt eines pneumatischen Mehrstellungsventils beschrieben, welches einen Steuerschieber 2 aufweist, der längs seiner Achse 4 hin- und herbewegbar ist und

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dabei Öffnungen (nicht dargestellt) in einer Gehäusebohrung 6 steuert.

Für die Steuerung hat der Steuerschieber 2 abwechselnd radial ausgedehnte Steuerabschnitte 8 und radial zurückgesetzte Steuerabschnitte 10, die jeweils über eine Ringschulter ineinander übergehen.

Ein O-Ring 14 wirkt während eines Teils der Hin- und Herbewegung des Steuerschiebers 2 mit der Umfangsflache 16 des Steuerabschnitts 8 zusammen. In anderen Stellungen des Steuerschiebers 2 liegt der O-Ring 14 dem zurückgesetzten Steuerabschnitt 10 gegenüber. Dann erfolgt axialer Kurzschluß ohne Dichtwirkung.

Der O-Ring 14 ist bei allen drei Varianten der Fig. 1 bis 3 in einer umlaufenden Aussparung 18 eines sonst massiv ausgebildeten Käfigs 20 angeordnet, dessen äußere Umfangsflache 22 mit Preßsitz in der Gehäusebohrung 6 befestigt ist.

Der Käfig hat radial innen an seinen beiden axialen Enden je eine konische Anschrägung 24, um in solchen Stellungen, in denen der Abschnitt 8 nicht in Zusammenwirken mit dem O-Ring 14 dichtet, den axialen Durchflußquerschnitt zu vergrößern. Ansonsten hat der Käfig 20 in Nachbarschaft des 0-Rings 14 einen nur geringen Abstand von beispielsweise 0,1 mm in radialer Richtung zum Steuerabschnitt 8.

Der Käfig 20 hintergreift den O-Ring 14 mit je einem um die Verschiebeachse 4 umlaufenden Kragen 26 derart, daß der O-Ring 14 unverlierbar im Käfig 20 gehalten ist. An dem Kragen 26 ist radial innen eine Bohrungsfläche 28 ausgebildet, welche die geringe Toleranz von beispielsweise 0,1 mm gegenüber dem Steuerabschnitt 8 hat und in die erwähnte konische Anschrägung 24 übergeht.

Der freie Rand 30 des jeweiligen Kragens 26 verläuft unter Bildung einer gewissen Wandstärke des Kragens radial und geht dann in die umlaufende Aussparung 18 innerhalb des Käfigs 20 über. Die beiden freien Ränder 30 bilden einen umlaufenden Ringspalt im Käfig 20, durch den der O-Ring 14

radial nach innen bis in die Dichtstellung geringfügig hervortritt.

Anschließend an den jeweiligen freien Rand 30 des Käfigs 20 ist an der Innenwandfläche von dessen umlaufender Aussparung 18 jeweils eine innere Dichtfläche 32 ausgebildet, von denen jeweils eine in einer betriebsmäßigen Endstellung der Hin- und Herbewegung mit dem O-Ring 14 dichtend zusammenwirkt, und zwar in den Fig. 1 bis 3 die jeweils links eingezeichnete Dichtfläche 32.

Die innere Dichtfläche ist bei allen drei Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 jeweils ausschließlich an der Innenfläche des jeweiligen hintergreifenden Kragens 26 und nicht auch noch in solchen Bereichen angeordnet, an denen die Aussparung 18 mit ihrer Innenwandfläche radial zur Achse 4 verläuft.

Der Spalt zwischen den freien Rändern 30 der Kragen 26 und die Überweite der umlaufenden Aussparung 18 im Käfig 20 sind so bemessen, daß bei der Anlage des O-Rings 14 an einer inneren Dichtfläche 32 die von der anderen Achsseite her anstehende Druckluft frei den Umfang des Querschnitts des 0-Rings 14 zwischen der Dichtfläche 34 gegenüber dem Steuerabschnitt 8 einerseits und, gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 1 gesehen, bis zur inneren Dichtfläche 32 im Käfig 20 beaufschlagen kann. Dadurch wird der O-Ring 14 unter dem Betriebsdruck nicht nur radial gegen den Steuerschieber 2, sondern auch mit einer relativ großen radialen Komponente gegen die innere Dichtfläche 32 des Käfigs 20 gepreßt.

Die Varianten der Fig. 1 und 3 unterscheiden sich hierbei nur in folgendem:

Nach Fig. 1 ist die umlaufende Aussparung im Körper 36 des Käfigs 20 einschließlich der inneren Dichtflächen 32 als umlaufende kreisbogenförmige Begrenzung 38 ausgebildet, deren Radius etwas größer als der Radius des Querschnitts des O-Rings ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die kreisbogenförmige Begrenzung mit demselben Radius wie in Fig. 1 nur vom Bereich der inneren Dichtungsfläche 32 bis in eine Ebene geführt, die jeweils radial zur Achse 4 verläuft, von wo aus die Aussparung 18 radial zur Achse 4 mit zwei parallelen Grenzflächen 40 weitergeführt ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 bildet die Variante nach Fig. 2 noch bei sonst gleicher Form dahin weiter, daß die Innenfläche des jeweiligen Kragens 26 jeweils als gerade Schrägfläche ausgebildet ist, in die jeweils die innere Dichtfläche 32 integriert ist.

Bei allen drei Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 ist der Käfig 20 seinerseits aus zwei gleichen Bauteilen 42 ausgebildet, die unter Ausbildung der Aussparung 18 und unter Umfassung des jeweiligen O-Rings 14 spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Bei den beiden Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 haben dabei die beiden Bauteile 42 axialen Abstand voneinander, während sie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 längs der radialen Grenzfläche 44 in Nachbarschaft ihres Preßsitzes in der Gehäusebohrung 6 aneinanderstoßen.

Bei allen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 ist erkennbar, daß der O-Ring 14 nur an der Innenwandfläche des jeweiligen Kragens 26 abdichtend zur Anlage kommt, jedoch in dem Bereich, wo die Innenwandfläche des Käfigs 20 in einen radial zur Achse 4 verlaufenden Abschnitt übergeht, zu diesem Abschnitt axialen Abstand bei voller dichtender Kompression hat.

Fig. 4 zeigt, daß die erfindungsgemäße Gleitdichtung alternativ auch als Außendichtung in den Kolbenschieber selbst mit einbezogen sein kann, und zwar entweder unter Ausbildung des Käfigs an axial aufeinander folgenden Bauteilen 46 des Steuerschiebers oder unter sandwichhafter Einschachtelung eigener Bauteile 48, welche den jeweiligen Käfig 20 bilden. Die Gehäusebohrung ist in Fig. 4 nicht eingezeichnet.

Im einzelnen ist der Steuerschieber folgendermaßen aufgebaut:

Auf einem zentralen Schaft 50 mit einem Endflansch 52 sind nacheinander verschiedene Bauteile aufgesteckt oder aufgeschraubt und von einer Gegenschraube 54 oder einer entsprechenden sonstigen Sicherungsscheibe, z.B. einem Sprengring, axial gesichert.

Dabei sind mindestens Bauteile 46 vorgesehen, welche die axial vorspringenden oder axial zurückspringenden Steuerabschnitte 8 bzw. 10 in wechselnder Reihenfolge aufweisen.

Die Bauteile 46 können komplementär auch selbst zur Bildung des jeweiligen Käfigs 20 für den O-Ring 14 mit verwendet werden. In Fig. 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, wo je zwei komplementär mit ihrem Körper den jeweiligen Käfig 20 für je einen O-Ring 14 bildende Bauteile 48 sandwichartig zwischen den Bauteilen 45 zwischengespannt sind.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, in der die Gleitdichtung als Innendichtung funktioniert, sind das Gehäuse aus Aluminium und die Käfige aus Messing gebildet. Der O-Ring ist aus einem handelsüblichen Kunststoff gebildet, z.B. einem Nitrilkautschuk (NBR) oder einem vulkanisierbaren Fluorelastomer.

Claims

ELISABETH JUNG DRPh₁L₁D₁PL-CHEm. ^j*: I II.. sdsosTfiürchen

JÜRGEN SCH1RDEWAHN dr. REaNAr₁₁DiPL^m₄-* * ' ° ! 'ClefrTefcsstrafce30

CLAUS GERNHARDT dipl-ing ** *** Telefon:^ 89) 345067

Telefax: (089) 399239 (GR.II/III)

PATENTANWÄLTE Telex: 5 29 686

european patent attorneys Telegramm/Cable: INVENT MÜNCHEN

X 016 Mal (Dr.S/ib) 2. Mai 1995

Dipl.-Ing. (HTL) Erik Hafner H-9228 Haläszi (Ungarn)

Gleitdichtung in einem pneumatischen Mehrstellungsventil

Schutzansprüche

1. Gleitdichtung gegen Druckluft zwischen einer Gehäusebohrung (6) und einem konzentrischen Steuerschieber (2) eines pneumatischen Mehrstellungsventils, bei dem diese konzentrischen Teile (2,6) koaxial relativ zueinander hin- und herbewegbar sind, mit einem O-Ring (14), der mit einer Umfangsflache (16) an einem der konzentrischen Teile dichtend zur Anlage kommt, und mit einem Käfig (20), der an dem anderen der konzentrischen Teile fest angeordnet ist, wobei der CD-Ring (14) in dem Käfig (20) axial zwischen zwei Endlagen, in denen der O-Ring (14) jeweils an einer inneren Dichtfläche (32) im Käfig (20) dichtend anliegt, verschiebbar ist, und wobei der Käfig (20) den O-Ring (14) unverlierbar beidseitig mit je einem um die Verschiebeachse (4) umlaufenden Kragen (26) hintergreift und im Käfig (20) innere Dichtflächen (32) an den beiden umlaufenden Kragen (26) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß in der jeweiligen Endlage der Umfang des Querschnitts des O-Rings (14) längs der größeren Umfangsstrecke

POSTGIROKONTO: MÜNCHEN 501 75-889* -WiKKcThf(J: d|ut}CHE E*NK A.G*MtlN3HEN, LEOPOLDSTR. 71, KONTO-NR. 60/35794

zwischen dem Anlagepunkt an der inneren Dichtfläche (32) im Käfig (20) und dem einen konzentrischen Teil von der anstehenden Druckluft frei beaufschlagbar ist.
2. Gleitdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Dichtflächen (32) nur an den beiden umlaufenden Kragen (26) vorgesehen sind.
3. Gleitdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (20) axial in zwei Käfigteile (42) aufgeteilt ist.
4. Gleitdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Käfigteile (42) zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
5. Gleitdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Käfigteile (42) mit Anlage aneinander angeordnet sind.
6. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Käfig (20) von einem Körper (36) mit umlaufender Aussparung (18) für die Aufnahme des O-Rings (14) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Aussparung (18) mindestens im Bereich der inneren Dichtflächen (32) im Käfig, vorzugsweise umlaufend, eine kreisbogenförmige Begrenzung (38) hat, deren Radius etwas größer als der Radius des Querschnitts des O-Rings (14) ist.
7. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Dichtflächen (32) an die freien Ränder (30) der Kragen (26) anschließen.
8. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Dichtflächen (32) tangential zur noch unverformten Anlagefläche des O-Rings (14)
ausgerichtet sind.
9. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Dichtflächen (32) die
freien Ränder (30) der Kragen (26) einbeziehen.
10. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Innendichtung ist.
11. Gleitdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (20) mit Preßsitz im außenliegenden
konzentrischen Teil angebracht ist.
12. Gleitdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Außendichtung ist.
13. Gleitdichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (20) im innenliegenden, konzentrischen Teil zwischen axial aufeinanderfolgenden Bauteilen (46) desselben an deren Grenzflächen mit ausgebildet oder vorzugsweise als eigenes Bauteil (46) sandwichartig zwischengeschaltet ist.