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Universell verwendbare Dichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine universell verwendbare Dichtung
und insbesondere auf Dichtungen, die Dichtungswülste aufweisen, um eine hohe Abdichtkraft
pro Flächeneinheitslast zu erzielen.
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Bekannte mit Wülsten versehene Dichtungen werden für jede spezielle
Anwendung in spezieller Weise ausgebildet, um eine einwandfreie Abdichtung zwischen
Kanälen, Anschlüssen, Kammern usw. zu erzielen, wobei diese Abdichtung an der Grenzfläche
von aneinander angrenzenden plattenförmigen Abschnitten ausgebildet wird, beispielsweise
in geschichteten Ventilanordnungen.
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Bei der Konstruktion und Herstellung komplizierter Ventilelemente
ist es allgemein üblich, mehrere unterschiedliche Prototypen zu Test- und Auswertungszwecken
zu entwickeln. Wenn diese Prototypen unterschiedliche Formen von Durchlaßkanälen
aufweisen, so sind unterschiedliche Dichtungen erforderlich. Jede Dichtung hat selbstverständlich
eine andere Wulstform und erfordert daher eine spezielle angepaßte Form, wobei lediglich
eine dieser Vielzahl von Formen für die Herstellung der abschließend verwendeten
Dichtung brauchbar ist. Diese Formen können in der Herstellung kostspielig sein
und stellen daher einen unerwünscht großen prozentualen Anteil der Aufwendungen
für
die Entwicklung von derartigen Ventileinrichtungen dar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell anwendbare,
mit Wülsten versehene Dichtung zu schaffen, die zur gegenseitigen Abdichtung von
unterschiedlichen Formen aufweisenden zusammenpassenden Oberflächen von Kanälen,
Anschlüssen, Kammern oder dergleichen geeignet ist, so daß es nicht mehr erforderlich
ist, für jede spezielle Form und für jeden speziellen Anwendungszweck speziell angepaßte
Dichtungen herzustellen, so daß die Investitionskosten für Formen zur Herstellung
von Dichtungen verringert werden.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebene Erfindung gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dichtung kann diese zur
gegenseitigen Abdichtung von beliebige Formen aufweisenden Flächen von Kanälen,
Anschlüssen, Kammern oder dergleichen verwendet werden, so daß es nicht erforderlich
ist, spezielle Formen zur Herstellung von Dichtungen für einen speziellen Anwendungszweck
anzufertigen.
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Die erfindungsgemäße Dichtung ergibt eine Abdichtung in allen Richtungen
und sie weist Dichtungswülste auf, die in einem gitterförmigen Muster in Form von
stark konzentrierten geometrischen Figuren miteinander verbunden
sind.
Die Dichtungswülste der erfindungsgemäßen Dichtung sind so angeordnet, daß sie die
maschinelle Bearbeitung der Form erleichtern, die zur Herstellung der Dichtungen
verwendet wird.
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Die erfindungsgemäße Dichtung weist Dichtungswülste mit seitlicher
Stabilität auf, so daß ein Ausblasen bei hohen Drücken sicher verhindert wird.
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Die Anordnung der Dichtungswülste ermöglicht eine gleichförmige Zusammendrückung
dieser Dichtungswülste in einem derartigen Ausmaß, wie es erforderlich ist, um eine
eindeutige einwandfreie Abdichtung zwischen großen ebenen Dichtungsoberflächen sowie
auch zwischen schmalen Dichtungsoberflächen zu erzielen.
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Die erfindungsgemäße Dichtung weist ein regelmäßig geformtes Netzwerk
von hochstehenden zusammendrückbaren Dichtungswülsten auf, die auf zumindestens
einer Oberfläche der Dichtung ausgebildet sind. Das geometrische Muster dieses Netzwerkes
oder die gitterförmige Anordnung der Dichtungswülste wird durch die Verbindung einer
Vielzahl von sehr stark konzentrierten dreieckigen oder viereckigen Figuren gebildet,
so daß die Fläche der nicht abgedichteten Spalte zwischen den Dichtungswülsten in
allen ebenen Richtungen verringert ist.
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Das Wulstmuster kann auf einer oder beiden Seiten einer ebenen relativ
dünnen Materialbahn ausgebildet sein, die als Verbindungssteg zwischen den Dichtungswülsten
dient, um eine seitliche Stabilität gegen ein Ausblasen oder Herausdrücken der Wülste
bei hohen Drükken zu erzielen. Die geometrische Anordnung des Wulstmuster kann derart
sein, daß die Wülste in geradlinigen
Linien verlaufen, so daß die
maschinelle Bearbeitung bei der Herstellung der Form zur Anfertigung der Dichtung
erleichtert wird. Zusätzlich ist das geometrische Muster der Wülste regelmäßig und
die Spalte zwischen den Wülsten weisen ein ausreichendes Volumen auf, um einen Materialfluß
des Elastomermaterials, aus dem die Wülste bestehen, zu ermöglichen, wenn der Wulst
zusammengedrückt wird, so daß eine gleichförmige, eine hohe Flächeneinheitsbelastung
aufnehmende Abdichtung sowohl zwischen schmalen als auch zwischen relativ großen
Flächen von zusammenpassenden Oberflächen sichergestellt wird, die gegeneinander
abgedichtet werden müssen.
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Die erfindungsgemäße Dichtung kann in eine Standardgröße aufweisenden
Bahnen hergestellt werden, so daß sie in einfacher Weise ausgestanzt oder ausgeschnitten
werden kann, um zwischen aneinandergrenzenden Bauteilen oder dergleichen verwendet
zu werden, in denen unterschiedliche Kanäle, Öffnungen, Anschlüsse, Kammern und
dergleichen an der Grenzfläche ausgebildet sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der
Zeichnungen noch näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine Teilschnittansicht von zwei
Plattenteilen einer geschichteten Ventilanordnung, zwischen denen eine Dichtung
oder Dichtungsbahn angeordnet ist, um eine Abdichtung zwischen bebarten Kanälen
zu erzielen, die in
den zusammenpassenden Oberflächen der aneinanderangrenzenden
Plattenteile ausgebildet sind, Figur 2 eine teilweise Draufsicht auf die Ausführungsform
der Dichtung nach Figur 1, wobei ein Plattenteil entfernt ist, um eine Ausführungsform
der Dichtung zu zeigen, die ein dreieckiges Dichtungswulstmuster aufweist, wobei
die gestrichelten Linien Kanäle in der zusammenpassenden Oberfläche des anderen
Plattenteils darstellen, die die obenerwähnten Kanäle bilden, wenn die zusammenpassenden
Oberflächen der beiden Plattenteile zusammengebaut sind, Figur 3 eine Teilschnittansicht
der Dichtung nach Figur 1 entlang der Schnittebene 3-3, wobei die Dichtungswülste
der Dichtung gezeigt sind, die auf gegenüberliegenden Seiten eines relativ dünnen
ebenen zentralen Teils des Dichtungsmaterials ausgebildet sind, Figur Lt und 5 teilweise
Draufsichten der Ausführungsform der Dichtung nach Figur 1, wobei jedoch abgeänderte
Ausführungsformen der geometrischen Muster verwendet werden, in denen die Dichtungswülste
angeordnet sind.
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Wie dies aus den Zeichnungen zu erkennen ist, besteht die flächige
Dichtung 1 aus einer stark konzentrierten geschlossenen gitterförmigen Anordnung
von regelmäßig geformten Dichtungswülsten 2 und 3, die auf gegenüberliegenden Seiten
eines ebenen Mittelteils 4 ausgebildet sind, obwohl es ohne weiteres möglich ist,
die Dichtungswülste lediglich auf einer Seite Mittelteils 4 auszubilden. Vorzugsweise
ist die Dichtung in Form von eine genormte Größe aufweisenden Bahnen ausgeformt
und sie wird in der genauen Größe und Form ausgestanzt oder ausgeschnitten, um eine
Anpassung an eine spezielle Anwendung zu erzielen und um Öffnungen 5 zu schaffen,
die zur Anpassung an irgendwelche vertikalen Kanäle 6 dienen, wie dies in Figur
1 gezeigt ist. Aufgrund der gitterförmigen Anordnung der Didhtungswülste 2 und 3
kann der Dichtungsrohling in einfacher Weise zwischen die Dichtungsflächen aneinandergrenzender
Plattenteile 7 und 8 gelegt werden, beispielsweise die Plattenteile einer geschichteten
Ventilbaugruppe, ohne daß auf die Form oder Richtung der horizontalen Kanäle, Anschlüsse,
Kammern usw. Rücksicht genommenlwerden muß.
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Diese horizontalen Kanäle in geschichteten Ventilanordnungen werden
in üblicher Weise durch offene Kanäle 9 gebildet, die in die Fläche eines Plattenteils
eingegossen oder maschinell eingearbeitet sind, beispielsweise in dem Plattenteil
8, und die durch die Dichtung 1 und das angrenzende Plattenteil 7 verschlossen werden,
wenn die jeweiligen Plattenteile miteinander verschraubt oder auf andere Weise gegeneinander
gespannt werden. Wie dies weiter unten erläutert wird, kann eine Ausführungsform
der genormten Dichtung 1 in universeller Weise in der Hinsicht verwendet werden,
daß sie einen Abdichtungspfad
in allen Richtungen ergibt, so daß
diese horizontalen Kanäle gegen ein Auslecken abgedichtet sind, und zwar unabhängig
von der Form dieser Kanäle.
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Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen verschiedene gitterförmige Muster, die
bei der Ausformung der Dichtung 1 aus einem elastischen Elastomermaterial verwendet
werden können, wobei die stark konzentrierten Dichtungswülste 2 und 3 eine Vielzahl
von zusammendrückbaren geschlossenen geometrischen Figuren bilden, die jeweils mit
einer benachbarten geometrischen Figur verbunden sind. Bei dem Muster nach Figur
1 ist die geschlossene geometrische Figur dreieckig und beispielsweise durch ein
gleichseitiges Dreieck gebildet, während die gitterförmigen Muster nach den Figuren
Lt und 5 grundsätzlich geschlossene viereckige Figuren, beispielsweise ein Rechteck
oder ein Quadrat sind. Weiterhin kann ein (nicht gezeigtes) Parallelogramm als geschlossene
geometrische Figur dienen.
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Wie dies in Figur 3 gezeigt ist, springen die Dichtungswülste 2 und
3 von dem ebenen Teil zuvor und verjüngen sich in ihrer Form, um die Entfernung
der Dichtung 1 (aus ihrer nicht gezeigten) Form zu erleichtern und um eine Stabilität
der Wülste in senkrechter Richtung bei einer Kompression der Dichtungswulste zu
erzielen. Innerhalb der Umgrenzungen der geschlossenen Dichtungswülste jeder geometrischen
Figur ist ein hohler Bereich 10 ausgebildet, der ein Fließen der Dichtungswülste
aufnimmt, wenn die Dichtung komprimiert wird. Die Tiefe dieser hohlen Bereiche ist
durch die Stegausbildung des ebenen Mittelteils 4 der Dichtung 1
und
die Wulsthöhe festgelegt. Diese Stegbildung im Bereich jeder Vertiefung ergibt eine
seitliche Steifigkeit und Stabilität für die Dichtungswülste, um ein Herausblasen
oder Ausdrücken der Dichtungswülste zu verhindern, obwohl gemäß einer weiteren Ausführungsform
auch Öffnungen in dem mittleren ebenen Teil Lt in den hohlen Bereichen 10 ausgebildet
sein könnten, die durch die Dichtungswülste 2 und 3 der jeweiligen geometrischen
Figuren umgrenzt sind. In idealer Weise sind diese Dichtungswülste 2 und 3, die
die geometrischen Figuren bilden, so angeordnet, daß ihre jeweiligen Seiten in geraden
Linien ausgerichtet sind, um die maschinelle Bearbeitung der Form zu erleichtern,
die zur Herstellung der Dichtung mit ihren Dichtungwülsten verwendet wird.
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Das Volumen der Hohlbereiche 10 muß ausreichend sein, um das Fließen
des Elastomer-Dichtungsmaterials während der Kompression der Dichtungswülste aufzunehmen
und hängt damit von dem Ausmaß der Wulstkompression, die erforderlich ist, um die
gewünschte Einheitsbelastung zu erreichen, und der Tiefe der hohlen Bereiche ab.
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Diese Tiefe ist andererseits eine Konstante bei der Bestimmung des
Abstandes zwischen den Dichtungswülsten und damit der Anzahl der geometrischen Figuren
in einer vorgegebenen Flächeneinheit des gitterförmigen Dichtungsmusters. Obwohl
die maximale Abmessung zwischen den Dichtungswülsten einer vorgegebenen dreieckigen
Figur entlang des Dichtungswulstes verläuft, der eine Seite des Dreieckes bildet,
ist es zu erkennen, daß in dem Fall, in dem die viereckigen Figuren nach den Figuren
3 oder 4 zur Bildung der gitterförmigen Anordung der
Dichtungswulste
erwünscht sind, die kritische maximale Abmessung zwischen den Dichtungswülsten entlang
der Diagonalen verläuft.
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Eine Ausführungsform der universell verwendbaren Dichtung kann zwischen
die Plattenteile 7 und 8 gelegt werden, ohne. daß die Richtung oder Form der Kanäle
usw.
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berücksichtigt werden muß, die abgedichtet werden sollen. Aufgrund
der Fähigkeit der gitterförmigen geometrischen Muster, in allen Richtungen abzudichten,
ergibt sich zumindestens ein kontinuierlicher Dichtungspfad zwischen irgendwelchen
der Kanäle. Wie dies beispielsweise in Figur 2 zu erkennen ist, wird dieser kontinuierliche
Dichtungspfad durch die Dichtungswülste 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f der verschiedenen
benachbarten dreieckigen Figuren gebildet. Der kontinuierliche Dichtungspfad ist
in diesem Fall serpentinenförmig geformt, weil die Kanäle 9 keinem zu irgendeiner
Seite der dreieckigen Figuren parallelen Pfad folgen. Die maximale Breite dieses
serpentinenförmigen Dichtungspfades tritt auf, wenn die Kanäle 9 in einer Richtung
senkrecht zu irgendeiner Seite einer dreieckigen Figur liegen, und: diese maximale
Breite entspricht in diesem Fall der maximalen Entfernung zwischen den Dichtungswülsten,
die eine dreieckige Figur bilden. Wenn die Kanäle 9 einem zu irgendeiner Seite einer
dreieckigen Figur parallelen Pfad folgen, so ist der kontinuierliche Dichtungspfad
zwischen den Kanälen durch die miteinander ausgerichteten Seiten der jeweiligen
dreieckigen Figuren gebildet und damit geradlinig.
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Wenn die aneinanderangrenzenden Plattenteile gegeneinander angezogen
werden, wird auf diese Weise eine einer
hohen Flächeneinheitsbelastung
standhaltende Dichtung dadurch sichergestellt, daß die Dichtungswülste entlang des
Dichtungspfades zwischen den verschiedenen Kanälen zusammengedrückt werden, die
an der Grenzfläche der miteinander verbundenen Plattenteile ausgebildet sind. Zusätzlich
bewirkt die Dichtung 1 weiterhin eine Abdichtung des Bereiches zwischen einem Kanal
9 und dem Außenumfang der Plattenteile 7 und 8, wobei auch hier eine einer hohen
Flächeneinheitsbelastung standhaltende Abdichtung gegen ein Ausecken zur Atmosphäre
sichergestellt wird. Die einzigen erforderlichen Ausschnitte sind die Ausschnitte,
die zur Berücksichtigung der vertikalen Kanäle erforderlich sind, d.h. mit anderen
Worten für die Kanäle, die senkrecht zur Dichtungsoberfläche der Plattenteile 7
und 8 verlaufen, wobei ein derartiger Kanal 5 in dem Beispiel der Figuren 1 und
2 gezeigt ist.
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Wenn lediglich' eine Seite des ebenen Teils Lt der Dichtung 1 mit
Dichtungswülsten ausgebildet ist, so wird die Dichtung zwischen den Plattenteilen
7 und 8 derart angeordnet, daß die Wülste die zusammenpassende Oberfläche des Plattenteils
8 berühren, während der ebene Teil Lt mit der Paßoberfläche des Plattenteils 7 in
Berührung steht.
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Unabhängig von dem ausgewählten gitterförmigen Muster nach den Figuren
2, Lt und 5 ist zu erkennen, daß das Wulstmuster einen in allen Richtungen verlaufenden
Dichtungspfad bildet, der entweder geradlinig oder serpentinenförmig ist, und zwar
in Abhängigkeit von der Richtung der Kanäle 9 relativ zu den dreieckigen oder
viereckigen
geometrischen Figuren, wobei weiterhin die maximale Breite dieses Dichtungspfades
kleiner als der minimale Abstand zwischen den Kanälen 9 ist.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der universell verwendbaren
Dichtung ist insbesondere bei der Entwicklung komplizierter Ventilanordnungen mit
geschichteten Plattenabschnitten geeignet, bei denen Kanäle entlang der Grenzfläche
der aneinanderangrenzenden Plattenabschnitte ausgebildet sind. Wenn sich die verschiedenen
Arten von Ventilausbildungen und Ventilfunktionen während der Entwicklung dieser
Ventilanordnungen oder -baugruppen ändern, entstehen Prototyp-Konstruktionen mit
unterschiedlichen Kanalformen. Die Ausführungsform der genormten Dichtung, wie sie
vorstehend beschrieben wurde, ist sehr gut geeignet, um eine Abdichtung zwischen
irgendwelchen Formen dieser Kanäle zu schaffen, ohne daß eine speziell ausgebildete
Dichtung erforderlich ist. Daher kann die Notwendigkeit einer speziellen Form zur
Herstellung der Dichtung für jeden Prototyp entfallen und es werden erhebliche Kosteneinsparungen
erzielt, weil lediglich ein einzige Form zur Herstellung der Dichtung erforderlich
ist.
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