DE3420522A1

DE3420522A1 - Ventilschaftabdichtung

Info

Publication number: DE3420522A1
Application number: DE19843420522
Authority: DE
Inventors: Werner 7300 Esslingen Hufnagel; Wilfried 7000 Stuttgart Schreiber; Gerd Dr. 7307 Aichwald Upper; Günther 7151 Affalterbach Wallburg
Original assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-05

Description

HOEGER, STELLfIECHT & PARTNER

UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

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A 45 984 b Anm.; Elring Dichtungswerke GmbH

15. Mai 1984 Höhenstrasse 24 '

b-204 7012 Fellbach

Ventilschaftabdichtung

Die Erfindung betrifft eine Ventilschaftabdichtung mit einer metallischen Versteifungshülse u. einer ringförmigen Abdichtmembran, welche an einer an die Innenseite der Versteifungshülse anvulkanisierten, auf die Ventilschaftführung aufschiebbaren elastomeren Sitzhülse befestigt ist und zur Anlage gegen den Ventilschaft eine Dichtlippe mit einer radial inneren Dichtlippenkante besitzt.

Bei den bekannten Ventilschaftabdichtungen dieser Art besteht die Abdichtmembran aus einem elastomeren Werkstoff, vorzugsweise auf der Basis Fluorkautschuk, und dair.it die Dichtlippenkante mit der notwendigen radialen Anlagekraft gegen den Ventilschaft anliegt, wird die Dichtlippe von einem in sich geschlossenen Schraubenfederring umgeben. Diese bekannten Konstruk-r tioner. sind relativ aufwendig hinsichtlich ihres Aufbaus, und es lässt auch die Verschleissfestigkeit der Dichtlippe und damit die Lebensdauer der Dichtung zu wünschen übrig.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Ventilschaf tabdichtung zu entwickeln, die auch dann, wenn die Führung für den Ventilschaft ausgeschlagen ist und sich infolgedessen eine gewisse Exzentrizität zwischen der Ventilschaftachse und der auf den Aussenumfang der Ventilschaftführung bezogenen Ventilschaftführungsachse ergibt, noch eine gute Abdichtung gewährleistet und einfacher aufgebaut ist als die vorstehend beschriebenen bekannten Ventilschaftabdichtungen. Ausgehend von einer

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VentilSchaftabdichtung der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, daß die Abdichtmembran aus PTFE besteht und zur Verringerung der Radialkraft der Dichtlippe zwischen der Dichtlippenkante dieser und der Sitzhülse mindestens eine Schwächungsstelle aufweist. Durch die Verwendung von PTFE lässt sich einerseits der erwähnte Schraubenfederring einsparen und eine verschleissfeste Dichtlippe erzielen, andererseits würde eine Abdichtmembran aus PTFE ohne besondere Massnahmen mit einer zu hohen radialen Anlagekraft gegen den Ventilschaft anliegen; dieser durch die geringe Elastizität von PTFE bedingte Nachteil wird durch die erfindungsgemäss vorgesehene Schwächungsstelle vermieden. Wird die Abdichtmembran als planer Abschnitt eines PTFE-Rohrs hergestellt und dann in die für die Abdichtmembran einer Ventilschaftabdichtung übliche, im Querschnitt gebogene Form gebracht, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilschaftabdichtung der Fall ist, ergibt sich ein weiterer Vorteil durch den sog. Memory-Effekt des Werkstoffs PTFE: Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Fluor-Kautschuken führen erhöhte Betriebstemperaturen zu einer Vergrösserung der radialen Anpresskraft der Dichtlippe gegen den Ventilschaft, da die Abdichtmembran beim Erwärmen das Bestreben hat, in den planen Ausgangszustand zurückzukehren, ein Effekt, der dazu beiträgt, auf den üblichen Schraubenfederring verzichten zu können.

Die Schwächungsstelle kann die .Form eines die Dichtlippe in nebeneinanderliegende Ringbereiche spaltenden Einschnitts aufweisen, wobei die Innendurchmesser der Ringbereiche zweckmässigerweise so bemessen werden, daß die Ringbereiche bei auf den Ventilschaft aufgeschobener Dichtung miteinander

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einen sich radial nach innen öffnenden Spalt bilden. Eine solche Ventilschaftabdichtung besitzt mehrere Dichtlippenkanten, von denen auch dann keine vom Ventilschaft abgehoben wird, wenn dieser schräg oder exzentrisch zur Achse der Ventilschaftführung und damit zur Achse der Ventilschaftabdichtung verläuft. Will man auf eine zweite wirksame Dichtlippenkante verzichten, so kann natürlich auf einen sich radial nach innen öffnenden Spalt verzichtet werden.

Die Schwächungsstelle kann aber auch die Form einer den Abdichtmembran-Querschnitt zwischen Dichtlippenkante und Sitzhülse verringernden Ausnehmung aufweisen oder ist es denkbar, beide Massnahmen zu ergreifen.

Damit der Aussenumfangsbereich der Abdichtmembran beidseitig an das elastomere Material der Sitzhülse anvulkanisiert wird und es nicht der Einspritzung des Elastomers von beiden Seiten der Abdichtmembran her bedarf, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform die Abdichtmembran an ihrem Aussenumfang mit Ausnehmungen für einen axialen Durchfluss des Elastomers der Sitzhülse versehen. Damit die Abdichtmembran in axialer Richtung an der Versteifungshülse in der gewünschten. Weise positioniert wird, ohne daß es aufwendiger Haltemittel an der Form bedarf,in der die Sitzhülse hergestellt wird, empfiehlt sich die Verwendung einer mit einem radial nach innen vorspringenden Kragen versehenen Versteifungshülse, wobei der Kragen auf seiner Innenseite in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge zum Anlegen der Abdichtmembran aufweist - würde man die Abdichtmembran

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gegen einen innen ebenen Kragen anlegen, könnte das die Sitzhülse bildende elastomere Material nicht auf die dem Kragen zugewandte Seite der Abdichtmembran fHessen, d.h. die letztere wäre nicht in das elastomere Material der Sitzhülse eingebettet.

Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend erläuterten erfindungsgemassen Lösung empfiehlt sich eine Massnahme, durch die die Abdichtmembran als Ganzes sozusagen kardanisch aufgehängt wird: Dies lässt sich dadurch erreichen, daß der die Abdichtmembran haltende Bereich der Sitzhülse in axialer Richtung über die Versteifungshülse hinausragt und so einen allseitig beweglichen Gummikopf bildet, der die Abdichtmembran hält. Dadurch kann die letztere in sich weniger flexibel sein, so daß sich auch ohne eine oder mehrere Schwächungsstellen eine gute Abdichtung auch dann noch erzielen lässt, wenn der Ventilschaft exzentrisch bzw. schräg zur Achse der Versteifungshülse verläuft.

Zweckmässigerweise gibt man der Versteifungshülse (abgesehen von einem eventuell vorhandenen Kragen) eine kreiszylindrische Form.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemassen Ventilschaftabdichtung; in. der Zeichnung zeigen:

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Figur 1 einen axialen Schnitt durch eine erste

Ausführungsform der auf einen Ventilschaft aufgeschobenen Ventilschaftabdichtung;

Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung

einer zweiten Ausführungsform;

Figur 3 eine Draufsicht auf drei Bruchstücke verschiedener

Ausführungsformen -der bei den Ventilschaftabdichtungen nach den Figuren 1 und 2 verwendete Abdichtineiribran, wobei diese jedoch noch eine ebene Gestalt aufweist;

Figur 4 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung

einer dritten Ausführungsform_/ und

Figur 5 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung

einer vierten Ausführungsform mit einer Abdichtmembran ohne Schwächungsstelle.

Die Figur 1 zeigt einen Ventilschaft 10, auf den eine als Ganzes mit 12 bezeichnete Ventilschaftabdichtung aufgeschoben ist. Die letztere besitzt eine metallische Versteifungshülse 14, die, abgesehen von einem in radialer Richtung nach innen vorspringenden Kragen 16, als kreiszylindrische Hülse ausgebildet ist, eine aus elastomerem Material bestehend^ an die Versteifungshülse anvulkanisierte Sitzhülse 18 zum Aufschieben (von oben nach unten) auf eine nicht dargestellte Ventilschaftführung sowie eine Abdichtmembran 20, welche als ebene kreisringförmige Scheibe von einem PTFE-Rohr abgetrennt, dann mit Einschnitten und Ausnehmungen versehen und schliesslich in eine im Querschnitt leicht gewölbte Form gebracht wurde, so daß sie sich beim Aufschieben auf den Ventil-

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schaft 10 unter Erhöhung ihrer Krümmung an ihrem Innendurchmesser noch weiter aufweiten RUSs₇ wodurch die radiale Anlagekraft entsteht.

Die Abdichtmembran 20 besitzt einen in die Sitzhülse 18 eingebetteten Aussenumfangsbereich 20a und eine durch eine Ringnut 20b geschwächte und damit flexibler gemachte Dichtlippe 2Oc₇ welche in ihrem radial inneren Bereich durch Einschnitte 2Od in ihrer Steifigkeit noch weiter geschwächt ist und mit einer Dichtlippenkante 2Oe gegen den Ventilschaft 10 anliegt. Wie sich der Figur 3 entnehmen lässt, hat die Abdichtmembran 20 an ihrem Aussenumfang Ausnehmungen 2Of, damit beim Einspritzen des elastomeren Materials in eine Form zur Bildung der Sitzhülse 18 das elastomere Material an der Abdichtmembran 20 vorbei längs der Innenseite der Versteifungshülse 14 in den Bereich zwischen deren Kragen 16 und der Abdichtmembran 20 fliessen kann; die Umfangsausnehmungen 2Of der Abdichtmembran bilden also zusammen mit der Versteifungshülse 14 Durchtrittsöffnungen für das elastomere Material, aus dem die Sitzhülse 18 gebildet wird. Damit sich die Abdichtmembran 20 in axialer Richtung bezüglich der Versteifungshülse 14 einfach positionieren und trotzdem beidseitig in das elastomere Material der Sitzhülse 18 einbetten lässt, sind in den Kragen 16 mehrere Noppen 16a eingeprägt, welche in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und gegen die sich die Abdichtmembran 20 anlegen lässt.

Bei der. Ausführungsform nach Figur 2 fehlt lediglich der Kragen 16, so daß auf eine nähere Beschreibung dieser Ausführungsform verzichtet werden kann und für die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile dieselben

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Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet wurden.

Bei der Ausführungsform nach Figur 4 ragt eine Sitzhülse 118 in axialer Richtung über eine Versteifungshülse 114 hinaus und bildet so einen allseits elastisch nachgiebigen Gummikopf 118a, in den eine Abdichtmembran 120 aus PTFE eingebettet ist. Auch diese besitzt an ihrem Aussenumfang wieder Ausnehmungen 12Of (s. Figur 3), damit bei der Herstellung der Sitzhülse 118 das elastomere Material zwischen einer Forminnenwand und den Rändern der ümfangsausnehmungen 12Of durch die Abdichtmembran hindurchfHessen kann. Bei der Ausführungsform nach Figur 4 wird zur Schwächung der Abdichtmembran 120 ein in radialer Richtung verlaufender Einschnitt 12Od angebracht,und zwar solange die Abdichtmembran eben ist/ und die Innendurchmesser der so gebildeten Ringbereiche 120h und 12Oi sind so auf den Durchmesser des Ventilschafts 10 abgestimmt, daß sich bei montierter VentilSchaftabdichtung zwischen den Ringbereichen 120h und 12Oi ein Spalt 120g ergibt, welcher bewirkt, daß die beiden Ringbereiche der Abdichtmembran nicht gegeneinander anliegen und so bei exzentrischem oder schräg verlaufendem Ventilschaft vermieden wird, daß z.B. der innere Ringbereich 12Oi den äusseren Ringbereich 120h vom Ventilschaft abhebt. Bei einem Einschnitt 12Od entstehen zwei Dichtlippenkanten 12Oe und 12Oe¹, es könnten aber auch mehrere Einschnitte vorgesehen sein, um mehr als zwei Ringbereiche und damit mehr als zwei Dichtlippenkanten zu bilden.

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Anhand der Figur 5 soll schliesslich erläutert werden, daß sich die gestellte Aufgabe erfindungsgemäss auch ohne eine Schwächungsstelle der PTFE-Abdichtmembran lösen lässt, wenn man die Abdichtmembran erfindungsgemäss "kardanisch aufhängt". Zu diesem Zweck bildet eine an eine Versteif ungshülse214 anvulkanisierte Sitzhülse 218 erfindungsgemäss einen über die Versteifungshülse in axialer Richtung überstehenden Gummikopf 218a, in den eine Abdichtmembran aus PTFE mit ihrem äusseren Randbereich eingebettet ist; dieser besitzt wiederum ümfangsausnehmungen 22Of. Im Gegensatz zu den anderen, bisher erläuterten Ausführungsformen besitzt diese Abdichtmembran jedoch keine Schwächungsstelle, sondern weist bis zu einer Dichtlippenkante 22Oe überall dieselbe Wandstärke auf. Die Sitzhülse 218 steht jedoch über die Versteifungshülse 214 in axialer Richtung so weit über, daß der die Abdichtmembran haltende Bereich der aus elastomerem Material bestehenden Sitzhülse nicht nur Bewegungen quer zur Längsachse der VentilSchaftabdichtungen durchführen, sondern auch kippen kann, wobei letzteres auch eine Verminderung der radialen Anpresskraft zwischen Dichtlippenkante 22Oe und Ventilschaft 10 zur Folge hat.

Natürlich kann in eine gemäss den Figuren 4 und 5 gestaltete Sitzhülse auch eine Abdichtmembran eingesetzt werden, wie sie die Figuren 1 und 2 zeigen.

- Leerseite -

Claims

HOEGER₁ STEkLREG-HT & PARTNER

PATENTANWÄLTE O / O Γ\ C O

UHLANDSTRASSE 14 c · D 70OO STUTTGART 1

A 45 984 b Anm.: Elring Dichtungswerke GmbH

15. Mai 1984 Höhenstrasse 24.'

b-204 7012 Fellbach

ANSPRÜCHE

Ventilschaftabdichtung mit einer metallischen Versteifungshülse und einer ringförmigen Abdichtmembran, welche an einer an die Innenseite der Versteifungshülse anvulkanisierten, auf die Ventilschaftführung aufschiebbaren elastomeren Sitzhülse befestigt ist und zur Anlage gegen den Ventilschaft eine Dichtlippe mit einer radial inneren Dichtlippenkante besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtmembran (20; 120; 220) aus PTFE besteht und zur Verringerung der radialen Steifigkeit der Dichtlippenkante (2Oe; 12Oe, 12Oe') zwischen dieser und der Sitzhülse (14; 114) mindestens eine Schwächungsstelle (20b, 2Od; 12Od) aufweist.
2. Ventilschaftabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungsstelle die Form eines die Dichtlippe in nebeneinanderliegende Ringbereiche (120h, 12Oi) spaltenden Einschnitts (12Od) aufweist und die Innendurchmesser der Ringbereiche derart bemessen sind, daß die letzteren bei auf den Ventilschaft (10) aufgeschobener Dichtung miteinander einen sich radial nach innen öffnenden Spalt (120g) bilden.
3. Ventilschaftabdichtung nach Jmspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungsstelle die Form einer den Abdichtmembranquerschnitt zwischen Dichtlippenkante (2Oe) und Sitzhülse (18) verringernden Ausnehmung (20b) aufweist.

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4. Ventilschaftabdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als Ringnut (20b) ausgebildet ist.
5. Ventilschaftabdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (20b) auf der konvexen Seite der Abdichtmembran (20) vorgesehen ist.
6. Ventilschaftabdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtmembran (20) an ihrem Aussenumfang Ausnehmungen (2Of) für einen axialen Durchfluss des Elastomers der Sitzhülse(18) aufweist.
7. Ventilschaftabdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, deren Versteifungshülse einen radial nach innen vorspringenden Kragen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (16) auf seiner Innenseite mit in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Vorsprüngen (16a) zum AnD egen der Abdichtmembran (20) versehen ist.
8. VentilSchaftabdichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abdichtmembran (120; 220) haltende Bereich der Sitzhülse (118; 218) in axialer Richtung über die Montagehülse (114; 214) hinausragt.

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