DE3601149A1

DE3601149A1 - Dichtung sowie stuetzringanordnung hierfuer

Info

Publication number: DE3601149A1
Application number: DE19863601149
Authority: DE
Inventors: Alan Michael Lawndale Calif. Benson; John Douglas Culver City Calif. Mawer; Alan Vern Santa Monica Calif. Ruzicka
Original assignee: W S SHAMBAN AND Co
Current assignee: W S SHAMBAN AND Co
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1986-07-17
Anticipated expiration: 2006-01-17
Also published as: DE3601149C2; GB8519070D0; FR2576078B1; FR2576078A1; JPH0726684B2; US4576386A; DK16586D0; SE458469B; GB2169670A; SE8505786D0; SE8505786L; DK163319B; DK16586A; JPS61167777A; DK163319C; GB2169670B

Description

Dichtung sowie Stützringanordnung hierfür

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungen zur Verwendung bei hohen Drücken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Stützringanordnung zur Verwendung mit derartigen elastomeren mit druckbeaufschlagten Dichtungen zur Verhinderung von Deformationen und Verformungen der Dichtungskappe der Dichtungsanordnung während seiner Wirkung bei hohen Drücken.

Elastomere mit druckbeaufschlagten Dichtungen werden allgemein dazu verwendet, um eine Dichtung zwischen verschiedenen einander gegenüberliegenden Flächen vorzusehen, welche in weiten Bereichen von mechanischen Vorrichtungen zu finden sind. Elastomere mit druckbeaufschlagte Dichtungen werden weitestgehend in hydraulischen Vorrichtungen wie beispielsweise Fahrgestellstützen, hydraulisch angetriebenen Werkzeugen, Hydraulikzylin-

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ΛΌ

dern und weiteren mechanischen Vorrichtungen von unterschiedlichster Ausprägung verwendet, wobei dabei Verbrennungsmaschinen, Vakuumpumpen usw. mit eingeschlossen

c sind.

Die verbreitetste Art von elastomeren mit druckbeaufschlagten Dichtungen ist die O-Ring-Dichtung, welche zur Abdichtung von Kolben oder Stangen verwendet wird, um _Ω eine Dichtung zwischen zwei benachbarten zylindrischen Oberflächen zu erzeugen. Die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung ist in einer Nut in einer der Oberflächen gelagert und erstreckt sich ringförmig über den Spalt zwischen den beiden Flächen zur Abdichtung ge-

, _ genüber der anderen Fläche. Die elastomere mit Druck lb

beaufschlagte Dichtung ist eine zweiteilige Dichtung, welche typischerweise eine Dichtungskappe oder einen Dichtungsring aus Kunststoff aufweist, welcher mit Druck gegen die Gegen- bzw. Dichtfläche durch einen elastisch komprimierten Anpreßring beaufschlagt ist. Anpreßringe werden üblicherweise aus elastischem Material, wie beispielsweise Kautschuk oder synthetischen Austauschstoffen hergestellt, welche gleiche elastische Eigenschaften aufweisen wie Kautschuk. Die Dichtungskappe ist typi-

__ scherweise aus einem Kunststoff mit niedriger Oberflä-5

chenspannung, wie beispielsweise Polytetrafluorathylen (PTFE) oder aus weichem Metall gebildet.

Während der Anwendung unter hohen Nenndrücken, bei-

spielsweise 225 kg pro cm (3.000 pounds pro inch ) und 30

darüber, neigt die Dichtungskappe der Dichtungsanordnung

zur Deformation und dazu, allmählich in einen Spalt zwischen den benachbarten Oberflächen hineingedrückt zu werden. Dieser Spalt ist allgemein bekannt als Materialaufnahmespalt (extrusion gap). Die Probleme mit der Ver-35

formung der Spaltdichtung sind insbesondere besonders schwerwiegend bei der Anwendung unter hohen Drücken oder Vakuum. Dies ist besonders nachteilig, wenn hin und her-

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gehende Oberflächen für Kolben-Zylinder- oder Kolbenstangen-Durchtrittsbohrung-Dichtungssysteme abgedichtet werden sollen.

Um Verformungen der Dichtungskappe in den Spalt hinein zu verhindern oder wenigstens zu verringern, wurden eine
Vielzahl von Stützringen oder Stützringen gegen Materialverformungen entwickelt, welche auf beiden Seiten der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtungsanordnung angeordnet sind. Die Stützringe sind typischerweise einstückige Ringe, welche aus einem relativ harten Material mit einem hohen Elastizitätsmodul gebildet sind. Die
Stützringe wurden herkömmlicherweise derart ausgebildet, daß sie gegen beide, die ringförmige Dichtungskappe und den elastomeren Anpreßring anschlagen.

Obwohl Stützringe aus relativ hartem Material wirksam
eine Verformung der Dichtungskappe in den Spalt verhindem können, haben sich Probleme mit dem elastomeren
druckbeaufschlagten Teil dahingehend gezeigt, daß er
durch Kontakt mit dem Stützring abgerieben oder abgescheuert wurde. Die Verwendung von weicheren Stützringmaterialien zur Verringerung des Abriebs des elastomeren __ Anpreßrings ist nicht möglich, weil die weicheren Mate-

rialien nicht wirksam die Verformung der Dichtungskappe verhindern können.

f\ Es ist eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfin-

dung, einen Stützring zu schaffen, welcher eine ausrei-3U

chende Sicherung gegen die Verformung der Dichtungskappe bei hohen Über- oder Unterdrücken ermöglicht, wobei zugleich ein Abrieb des elastomeren Anpreßringes verhindert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtungssystem geschaffen, in dem eine verbesserte Stützringanordnung zur Vermeidung von Verformungen vorgesehen ist, wodurch

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λΊ.

eine Verformung der Dichtungskappe der elastomeren mit

Druck beaufschlagten Dichtung bei hohen Drücken verhindert wird, wobei zugleich ein Abscheuern des elastomeren c Anpressteils bzw. -rings verringert oder sogar ganz ausgeschaltet wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Stützringanordnung, welche so ausgebildet ist, daß sie unter Vermeidung einer Verformung der Dichtungskappe einer elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtungsanordnung in den Spalt zwischen den beiden Gegenflächen, welcher von der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung abgedichtet wird, verwendet werden kann. Die elastomere mit

. _ Druck beaufschlagte Dichtung ist in einer Nut angeordnet,

welche sich in einer der beiden Flächen befindet. Die Dichtungskappe ist aus einem relativ harten, nicht elastischen Dichtungsmaterial gebildet, wobei sie eine Dichtungsoberfläche zur Anlage an die der Nut, in der die Dichtung angeordnet ist, gegenüberliegenden Oberfläche aufweist. Die Dichtungskappe weist weiterhin erste und zweite Kanten bzw. Seitenflächen und eine Abstützfläche auf.

__ Zusätzlich zu der Dichtungskappe weist die elastomere mit 25

Druck beaufschlagte Dichtung weiterhin einen elastisch verformbaren zusammengedrückten Anpreßring auf, der aus einem relativ weichen elastomeren Material gebildet ist, welches unterhalb der Dichtungskappe in der Nut angeord-

net ist und an die Abstützfläche anliegt, und die Dich-30

tungskappe ständig elastisch in Dichtungsanlage mit der Gegenfläche andrückt, die der die Dichtung lagernden Nut gegenüberliegt. Der Anpreßring weist ebenfalls erste und zweite Kanten bzw. Seitenflächen auf.

Gemäß vorliegender Erfindung weist eine Stützringanordnung einen ersten Stützring, der in der Nut neben der ersten Seitenfläche der Dichtungskappe und des Anpreß-

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ringes angeordnet ist und einen zweiten Stützring auf, der in der Nut neben der zweiten Seitenfläche der Dichtungskappe und dem Anpressring benachbarten Nut ange-₅ ordnet ist. Daraus ergibt sich eine Dichtungsanordnung, in der die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung zwischen zwei Stützringen sandwichartig angeordnet ist.

Die Stützringe weisen jeweils ein Außenteil aus relativ hartem, nicht elastischen Material auf, welches durch seine Festigkeit in der Lage ist, eine Verformung der Dichtungskappe zu verhindern. Das Außenteil weist eine erste Kante bzw. Seitenfläche, welche zur unmittelbaren Anlage gegen die Seitenfläche der Dichtungskappe geeignet

._ ist, und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche auf, welche Ib

zur Anlage an die Nutseitenwand geeignet ist. Als wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Stützring so ausgebildet, daß das Außenteil den relativ weichen Anpreßring nicht berührt.

Die Stützringe weisen jeweils auch ein Innenteil aus

einem Material auf, welches weicher ist als das des Außenteiles. Das Innenteil weist eine erste Kante bzw. Seitenfläche, die zur unmittelbaren Anlage an die Seitenfläche des Anpreßringes geeignet ist, und eine zweite 2b

Kante bzw. Seitenfläche auf, die für eine Anlage an die Nutseitenwand geeignet ist. Das Innenteil besteht aus einem Material, welches ausreichend weich ist, um Abrieb oder Abscheuern des Anpreßringes zu vermeiden. Das In-

nenteil ist so ausgebildet, daß nur die erste Seitenflä-30

ehe des Innenteils den Anpreßring berührt. Weiterhin ist eine Vorrichtung vorgesehen zur Verbindung der Innenteile der Stützringe mit den Außenteilen, um zur Vermeidung einer Verformung der Dichtungskappe während des Betriebs

unter hohem Druck eine Anordnung von Stützringen an den 35

gegenüberliegenden Seiten der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung zu schaffen.

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AU,

Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ergibt sich daraus, daß der zweiteilige Aufbau der Stützringe, bei dem das Außenteil aus einem relativ harten widerp. standsfähigen Material und das Innenteil aus einem relativ weichen Material gebildet ist, wodurch ein besonders langlebiges System geschaffen wird, bei dem Verschleiß und Abrieb der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung verringert sind. Obwohl Stützelemente aus einem

_in einzigen relativ harten, nicht elastischen Dichtungsmaterial ausreichenden Verformungsschutz bieten könnten, würden solche Einzelelement-Stützringe außerordentlichen Verschleiß und Abrieb des weichen elastomeren Teiles der Dichtungsanordnung verursachen. Der verminderte Ver-

, _ schleiß und die Kompatibilität bzw. Anpassung der mehrteiligen Stützringe, gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglichen ein System verringerten Verschleißes, welches die Lebensdauer der elastomer mit Druck beaufschlagten Dichtung steigert, um dabei die Intervalle zwischen einer Demontage und einer Überholung der Anordnung zu steigern. Eine solche gesteigerte Lebensdauer der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung und die daraus resultierende Vergrößerung der zeitlichen Intervalle zwischen Reparatur und Auswechslung ist insbesondere in großen

komplexen Hydraulikanlagen von großer Bedeutung, wo Aus-25

wechslung und Überholung dieser Dichtungen zeitaufwändig und teuer sein können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von fünf Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines beispielhaft in einer ersten Ausführungsform dargestellten Dichtungs-Stützringelements, gemäß der vorliegenden Erfin-

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dung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines in Einzelteil zerlegten Dichtungs-Stützringelements,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung, welche zwischen der Dichtungs-Stützringanordnung, gemäß der vorliegenden Erfindung eingelagert ist,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des Stützrings 14 von Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungs 15

form, gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform, gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer vierten alternativen Ausführungsform, gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 8 eine Schnittansicht einer fünften alternativen 25

Ausführungsform, gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in Verbindung mit einem O-Ring verwendet werden kann.

Eine elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung 10, welche eine Dichtungs-Stützringanordnung, gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweist, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Dichtungsanordnung 10 weist eine elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung 12, einen ersten Stützring 14 und einen zweiten Stützring 16 auf. Die Dich-35

tungsanordnung ist für die Verwendung zur Vorsehung einer Dichtung zwischen zwei Gegenflächen, wie beispielsweise eine zylindrische Wand 18 und eine Kolbenwand 20, geeig-

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net. Die Dichtungsanordnung 10 kann für unterschiedlichste Anwendungen verwendet werden, wo eine Dichtung zwischen zwei einander angepaßten Oberflächen gewünscht ist. c Die Dichtungsanordnung ist insbesondere hervorragend geeignet zur Verwendung bei hohen Umgebungsdrücken, wo Drücke von 225 kg pro cm (3000 pounds pro inch ) und größer vorliegen. Die Dichtungsanordnung ist insbesondere besonders geeignet für die Verwendung in Hochdruckhy-._ draulikanlagen, Höchstvakuum- und Kompressorsystemen und Drucksystemen im allgemeinen, wo stationäre, oszillierende, drehende oder hin und her gehende Flächen abgedichtet werden müssen.

Die Dichtungsanordnung 10 ist in einer Nut 22 in der Kolbenwand 20 angeordnet. Die Nut 22 weist Seitenwände 24 und 26 sowie einen Boden 28 auf. Die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung 12 weist eine Dichtungskappe 30 und einen Anpreßring 32 auf. Die Dichtungskappe 30 hat

eine Dichtfläche 34 zur abdichtenden Anlage an der 20

zylindrischen Wand 18. Die Dichtungskappe 30 weist weiterhin eine erste Kante bzw. Seitenfläche 36, eine zweite Kante bzw. Seitenfläche 38 und eine Abstützfläche 40 auf. Die Dichtungskappe ist aus einem der gut bekannten, relativ harten, nicht elastischen Dichtungsmaterialien ge-25

bildet, welche allgemein bei elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtungen verwendet werden. Diese Materialien umfassen Polytetrafluoräthylen (PTFE), und andere Kunststoffe wie Polyether-Etherketon (polyether ether-

keytone), Poly-(amid-imid), Polyethersulfon und andere 30

Kunstoffmaterialien mit hohem Modul, welche Eigenschaften ähnlich den oben beschriebenen Kunststoffen aufweisen. Wie oben erwähnt, tritt ein Problem mit PTFE und anderen ähnlichen Dichtungskappenmaterialien dahingehend auf, daß

sie dazu neigen unter ständiger Beaufschlagung von hohen 35

Drücken zu fließen, so daß sie demzufolge in Materialaufnehmungsspalte 5 6 und 70 hineinverformt werden.

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Der Anpreßring 32 ist unterhalb der Dichtungskappe 30 in der Nut 22 angeordnet und ist zur Berührung mit der Abstützfläche auf der Dichtungskappe 40 ausgebildet, um die c Dichtungskappe 30 unter Vorspannung in dichtende Anlage mit der zylindrischen Wand 18 zu bringen. Der Anpreßring muß nicht im engen Sinn ein einteiliger Ring sein, sondern kann auch anders ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, daß er seine Anpreßfunktion erfüllt. Im vorliegendem Ausführungsfall weist der Anpreßring 32 eine erste Kante bzw. Seitenfläche 42, eine zweite Kante bzw. Seitenfläche 44, eine Oberfläche 46 und eine Grundfläche 48 auf. Die Oberfläche 46 des Anpreßringes und die Dichtungskappen-Abstützfläche 40 sind vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie eine feste Anlage zwischen der Dich-15

tungskappe 30 und dem Dehnungselement 32 erzeugen. Vorzugsweise wird die besondere Konfiguration, wie in Fig. gezeigt, verwendet; jedoch kann jede andere passende Anpreß -Anordnung solange verwendet werden, wie eine passende Unterstützung für die Dichtungskappe 30 durch den Anpreßring 32 erzeugt wird, um die gewünschte Vorspannung bzw. Anpreßkraft der Dichtungskappe 30 gegen die zylindrische Wand 18 zu erzeugen. Der Anpreßring kann aus jeglichem der relativ weichen, elastischen Materialien gebildet sein, welche allgemein in elastomeren mit Druck 25

beaufbeschlagten Dichtungen verwendet werden. Es können natürliche oder synthetische Kautschukmaterialien zusammen mit anderen synthetischen Elastomeren, welche gleiche elastische Eigenschaften wie natürlicher Kautschuk aufweisen, verwendet werden.

Gemäß vorliegender Erfindung ist der erste Stützring 14 in der Nut 22 benachbart zu der Dichtungskappe und den ersten und zweiten Seitenflächen 36 und 42 des Anpreß-

ringes angeordnet. Der zweite Stützring 16 ist den zwei-35

ten Seitenflächen 38 und 44 der Dichtungskappe und des Anpreßringes benachbart in der Nut 22 angeordnet. Eine Seitenansicht des ersten Stützrings 14 ist in Fig.l, und

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eine auseinandergezogene Darstellung des Stützrings 14 ist in Fig. 2 dargestellt. Der zweite Stützring 16 ist vorzugsweise sowohl in seiner Ausgestaltung als auch in seinem Material identisch zu dem Stützring 14 ausgebildet. Jedoch kann es unter bestimmten Bedingungen, wo unterschiedliche Drücke auf unterschiedlichen Seiten der Dichtungsanordnung herrschen, wünschenswert sein, die Größe oder Ausgestaltung der beiden Stützringe zu verän-

_n dern und ebenfalls die Materialien, aus denen sie bestehen, zu verändern. Beispielsweise kann es in bestimmten Anwendungsfällen, bei denen höhere Drücke in der Nachbarschaft des ersten Stützringes 14 herrschen, wünschenswert sein, den Stützring 14 dicker als den Stützring 16 auszubilden. Es kann ebenso gewünscht sein, einen

der Stützringe aus einem härteren und langlebigeren Material als den anderen auszubilden. Die nachfolgende Beschreibung des Stützringes kann sowohl für den Stützring 14 als auch den Stützring 16 angewendet werden, ob-

wohl sich die Beschreibung auf den Ring 14 beschränkt. 20

Wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt, weist der Stützring 14 ein Außenteil 50 und ein Innenteil 52 auf. Das Außenteil 50 weist eine Außenfläche 54 auf, welche geeignet ist, die zylindrische Wand 18 zu berühren und ein

__ Verformung der Dichtungskappe 30 in den Verformungsspalt 25

56 zwischen der zylindrischen Wand 18 und der Kolbenwand 20 hinein (siehe Fig. 3) verhindert. Das Außenteil 50 weist weiterhin eine erste Kante bzw. Seitenfläche 58 und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche 60 auf. Das Außenteil

_Λ 50 weist weiterhin eine konvexe Fläche 62 am inneren Um-30

fang des Außenteils 50 auf, welche für einen Anpreß-Anlage mit der konkaven Außenfläche 64 des inneren Teiles 52 ausgebildet ist. Vorzugsweise weisen die konkaven und konvexen Flächen eine "Chevron"-Form auf, um eine ideale Anpreß-Anlage, wie ideal in Fig. 3 gezeigt, zu erzeugen.

Das Innenteil 52 weist eine erste Kante bzw. Seitenfläche 66 auf, welche zur unmittelbaren Anlage an die erste

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Seitenfläche 42 des Anpreßringes geeignet ist. Das Innenteil 52 weist weiterhin eine zweite Kante bzw. Seitenfläche 68 auf, welche zur unmittelbaren Anlage an die Seitenwand 24 der Nut geeignet ist. Wie am deutlichsten in Fig. 3 gezeigt, sind das Außenteil 50 und das Innenteil 52 derart ausgebildet, daß das Außenteil 50 in Anlage an die erste Seitenfläche 36 der Dichtungskappe kommt, während das Innenteil 52 in Anlage an die erste Seitenfläche 42 des Anpreßringes kommt. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Außenteil 50 radial dünn genug oder anderweitig so ausgestaltet ist, daß es den Anpreßring 32 nicht berührt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Außenteil 50 radial dünner ,_ als die Dichtungskappe 30, so daß das Innenteil 52 die Dichtungskappe 30 überlappt und eine Berührung zwischen dem Außenteil und dem Anpreßring verhindert. Ein Abscheuern und Abreiben des relativ weichen Anpreßringes 32 wird dadurch vermieden, daß eine Berührung zwischen dem Außenteil 50 und dem Anpreßring 32 verhindert wird.

Wie nachfolgend beschrieben ist das Außenteil aus einem relativ harten, nicht elastischen Dichtungsmaterial gebildet, welches gegen ein Fließen oder Kriechen bei hohen

Drücken, hohen Temperaturen, und aggressiven Medien aus-25

reichend widerstandfähig ist, um eine Verformung der Dichtungskappe 30 in die Materialaufnahmespalte 56 und hinein zu verhindern. Demgegenüber besteht das Innenteil 52 aus einem relativ weichen Kunststoffmaterial, welches genügend weich und biegsam ist, um Abrieb und Abscheuern U

des Anpreßringes 32 zu verhindern. Dieses besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung, nämlich daß der Stützring einen harten äußeren Bereich und einen weichen inneren Bereich aufweist, ermöglicht vorteilhafterweise

eine übergroße Abnutzung, welche auftritt, wenn ein Ein-35

zelteil-Stützelement verwendet wird, um eine Verformung der Dichtungskappe in den Spalt 56 oder 70 zu verhindern.

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Vorzugsweise besteht das Außenteil 50 aus einem relativ harten, nicht elastischen Dichtungsmaterial, welches

c einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Material ο

der Dichtungskappe. Geeignete Kunststoffe, welche für das Außenteil 50 verwendet werden können, sind z. B. Polyimide, wie beispielsweise unter dem Handelsnamen "Vespel" von E.I. Dupont und unter dem Handelsnamen "Meldrin" von ' - der Dixon Corporation vertriebene Produkte. Falls gewünscht können die Polyimide mit verschiedenen Fasermaterialien, wie beispielsweie Graphit oder Molybdändisulfid gefüllt sein, um einen erhöhten Widerstand gegen Kriechen und Abnutzung zu erzeugen. Andere synthetische

._ Plasten, welche Eigenschaften ähnlich denen der Polyimide Ib

aufweisen, können ebenfalls solange verwendet werden als sie ein geeignetes starkes Außenteil 50 ermöglichen, welches gegenüber Verformung bei hohen Drücken und hohen Temperaturen widerstandsfähig ist, um dabei eine Verformung der Dichtungskappe 30 in die Spalte 56 und/oder 70 _f zu vermeiden.

Das Innenteil 52 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, welches weicher ist als das Außenteil 50

__ und welches ausreichend widerstandsfähig und weich ist, 2b

um nicht den Anpreßring 32 ab- oder durchzuscheuern. Das Kunststoffmaterial muß ebenfalls ausreichend widerstandsfähig sein, um eine geeignete Anordnung und Abstützung des Außenteiles 50 unter Berührung der zylindrischen Wand 18 zu ermöglichen, um eine Verformung der

/ Dichtungskappe 30 in die Spalte 56 und 70 zu verhindern.

( Vorzugsweise wird das Innenteil 52 aus jedem geeigneten

Kunststoffmaterial bestehen, solange es eine ausreichende Unterstützung und Vorspannung des Außenteiles 50 erzeugt,

wobei es selbst ausreichend weich ist, um übermäßigen 35

Verschleiß des Anpreßrings 32 zu verhindern. Geeignete Materialien für das Innenteil 52 umfassen zum ersten Mal verarbeitetes PTFE und leicht gefülltes PTFE und andere

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natürliche oder synthetische Materialien, welche ähnliche Eigenschaften aufweisen.

j- Andere Ausführungsformen von beispielhaften Stützringen, gemäß der vorliegenden Erfindung, sind in den Fig. 5 bis 8 dargestellt. Der Stützring 80, der in Fig. 6 dargestellt ist, weist ein Außenteil 82 und ein Innenteil auf. Das Außenteil 82 weist eine abgeschrägte Gegenfläche ._ 86 zur Anlage an eine entsprechend abgeschrägte Gegenflächenfläche 88 am Innenteil 84 auf. Der Stützring 80 weist eine erste Seite 90 auf, welche für eine unmittelbare Anlage an die Dichtungskappe und den elastomeren Anpreßring geeignet ist. Der Stützring 80 weist ebenfalls

eine zweite Seitenfläche 92 auf, die für eine Anlage an 15

die Seitenwand der Nut, in der die Dichtung gelagert ist, ausgebildet ist. Ein wichtiges Merkmal in dem Aufbau des Stützrings 80 ist, daß das Außenteil 82 radial ausreichend dünn ist, so daß die Spitze 94 bzw. Kante mit der

es das Innenteil 84 trifft, in der Nähe der Dichtungs-20

kappe angeordnet ist, um dadurch eine Berührung des Außenteils 82 mit dem elastomeren Anpreßring zu verhin dern.

._ In einer weiteren dritten Ausführungsform ist ein Stütz-

ring 100 in Fig. 5 dargestellt, welcher ebenfalls ein Außenteil 102 und ein Innenteil 104 aufweist. Das Außenteil 102 weist eine flache Anliegefläche 106 auf, welche auf der flachen Stützfläche 108 sitzt, die sich am Innenteil 104 befindet. Hierbei ist es wichtig, daß das

Außenteil 102 radial dünn genug ist, so daß eine Spitze bzw. Kante 110, mit der das Außenteil 102 das Innenteil 104 berührt, in der Nähe der Dichtungskappe angeordnet ist. Der Stützring 100 kann also so angeordnet werden, daß entweder Seitenfläche 112 oder Seitenfläche 114 in Berührung mit der Dichtungsanordnung steht.

Der in einer alternativen vierten Ausführungsform, gemäß

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Fig. 7 dargestellte Stützring 120 weist ein Außenteil und ein Innenteil 124 auf. Das Außenteil 122 weist eine innere konvexe Fläche 12 6 auf, welche in Anlage mit und ,- durch eine konkave Fläche 128 des Innenteils 124 abgestützt wird. Der Stützring 120 kann in der Anlage an die Dichtungsanordnung so angeordnet werden, daß entweder Seitenfläche 130 oder Seitenfläche 32 gegen die Dichtungsanordnung anliegt. Zusätzlich, wie bereits oben erwähnt, muß die Spitze bzw. Kante 134, an der das Außenteil 122 entlang der Seitenflächen 130 oder 132 zu liegen kommt, in Nachbarschaft zu der Dichtungskappe angeordnet sein, um eine Berührung des Außenteils 122 mit dem Anpreßring zu verhindern.

Eine weitere, fünfte Ausführungsform, gemäß Fig. 8 zeigt einen Stützring 14 0, welcher ein Außenteil 143 und ein Innenteil 144 aufweist. Das Innenteil 144 weist einen Umfangskanal 14 6 auf, der in dem Außenteil 142 gelagert

ist. Diese spezielle Ausführung wird bevorzugt, da das Λ U

Außenteil 142 vollständig von dem weicheren Innenteil bis auf die Fläche 148 umgeben ist, wo das Außenteil 142 den Zylinder oder andere zu dichtende Flächen berührt. Die Ausbildung gemäß Fig. 8 ist insbesondere deshalb be-

__ vorzugt, da jegliche Möglichkeit einer Berührung zwischen Zo

dem Außenteil 142 und dem Anpreßring vermieden ist. Der in Fig. 8 dargestellte Stützring kann so angeordnet werden, daß entweder die Seitenfläche 150 oder die Seitenfläche 152 gegen den elastomeren Anpreßring anliegt. Die alternativen Stützringausführungen gemäß den Fig. 5 bis sind aus denselben Materialien gebildet, wie sie für die Außenteile und Innenteile der Stützringe gemäß den Fig. bis 4 verwandt werden.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die in den oben genannten dargelegten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist eine Dichtungsanordnung möglich, welche einen einzelnen Stützring verwendet und einstückige

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oder geteilte Ringe können verwendet werden, wobei der einstückige Ring in einer gespaltenen Stopfbüchse ange ordnet ist.

Claims

P at e nt an sp r üc he

1. Dichtungs-Stützanordnung für die Verwendung zur Verhinderung von Verformungen der Dichtungskappe einer elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung zwischen zwei abzudichtenden Gegenflächen durch die elastomere mit Druck beauf schlagte Dichtung, wobei eine der Flächen eine Nut mit Seitenwänden aufweist, in der die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung zur dichtenden Berührung mit der anderen Fläche gelagert ist, wobei die Dichtungskappe eine Dichtfläche zur abdichtenden Berührung mit der anderen Fläche, eine erste und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche und eine Abstützfläche aufweist, wobei die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung weiterhin einen verformbaren

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^ Anpreßring aufweist, welcher unterhalb der Dichtungskappe in der Nut angeordnet ist und in Berührung mit der Abstützfläche der Dichtungskappe steht, um die Dichtungskappe ständig elastisch in Dichtungsanlage mit der anderen Fläche zu drücken, wobei der Anpreßring eine erste und zweite Kante bzw. Seitenfläche aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichtungs-Stützanordnung einen ersten Stützring, welcher in der Nut in der Nähe der ersten Seitenfläche der Dichtungskappe angeordnet ist, und r einen zweiten Stützring aufweist, welcher in der Nut

, c in der Nähe der zweiten Seitenfläche der Dichtungskappe angeordnet ist, wobei jeder der Stützringe folgendes aufweist:

ein Außenteil aus relativ hartem, nicht elastischem _on Material, welches ausreichend widerstandsfähig ist, um eine Verformung der Dichtungskappe zu verhindern;

ein Innenteil aus relativ weichem Kunststoffmaterial, welches ausreichend weich ist, um einen Abrieb des Anpreßringes zu verhindern; und

eine Einrichtung zur Verbindung des Innenteiles mit dem Außenteil, so daß verhindert wird, daß das Außenteil den Anpreßring berührt, um zu ermöglichen, _on daß der Stützring unter Verhinderung von Verformung

der elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung zwischen den zwei abzudichtenden Gegenflächen verwendet werden kann.

„p. 2. Dichtungs-Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil eine erste Kante

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«■3

, bzw. Seitenfläche, die für eine unmittelbare Anlage an die Seitenfläche der Dichtungskappe geeignet ist, und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche aufweist, welche für eine Anlage an die Seitenwand der Nut c geeignet ist, und wobei das Innenteil eine erste

Kante bzw. Seitenfläche, die für eine unmittelbare Anlage an die Seitenfläche des Anpreßringes geeignet ist, und eine zweiten Kante bzw. Seitenfläche aufweist, die für eine Anlage an die Innenwand der Nut ._n geeignet ist.

3. Dichtungs-Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskappe aus einem

r Kunststoff, wie beispeilsweise Polytetrafluoräthylen

. _ oder einem anderen Kunststoff besteht, welcher bei lo

Dichtungen Verwendung findet.

4. Dichtungs-Stützanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil aus einem Polyimid,

__ Polyether-Etherketon (polyether etherkeytone), Poly— 20

(amid-imide), Polyethersulfon oder anderen Materialen mit hohem Modul besteht.

5. Dichtungs-Stützanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßring aus Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk oder synthetischen elastomeren Austauschstoffen besteht, welche ähnliche Eigenschaften haben, wie natürlicher oder synthetischer Kautschuk.

6. Dichtungs-Stützanordnung nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß das Innenteil aus zum ersten Mal verarbeiteten PTFE oder gefülltem PTFE besteht.

7. Dichtungs-Stützring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verbindung des In-

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, nenringteiles mit dem Außenringteil eine konvexe

Fläche am Innenumfang des Außenringteiles und eine
konkave Fläche am Außenumfang des Innenringteiles
aufweist, wobei die konvexe und konkave Fläche so

c ausgebildet sind, daß sie das Außenringteil und das Innenringteil in eine feste Anpreß-Anlage miteinander bringen.

8. Dichtungsstützring nach Anspruch 2, dadurch gekenn-. _Q zeichnet, daß die konvexe Fläche des Außenteils und die konkave Fläche des Innenteils eine Chevron-Form aufweisen.

9.- Dichtungsstützring nach Anspruch 2, dadurch gekenn-. _ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Verbindung des In-

nenringteiles mit dem Außenringteil zur Anlage miteinander eine ebene Fläche am Innenumfang des Außenringteiles und eine ebene Fläche am Außenumfang des Innenringteiles aufweisen.

10. Dichtungsstützring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verbindung des Innenringteiles mit dem Außenringteil eine abgeschrägte am Innenumfang des Außenringteiles und eine abge-

„_ schrägte Fläche am Außenumfang des Innenringteiles
aufweisen, wobei die abgeschrägten Flächen für eine unmittelbare Anlage aneinander ausgestaltet sind.

11. Dichtungsstützring nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

_ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Verbindung des In-30

nenringteils mit dem Außenringteil eine Fläche aufweist, welche eine Nut bildet, die sich um den Außenumfang des inneren Ringteiles erschreckt, wobei die Nut so ausgebildet ist, daß sie unter Anlage das

Außenringteil aufnimmt.

15.01.1986 . . '.. . .:.K4Mi I6SH09013-02

, 12. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung, welche geeignet ist, eine Dichtung zwischen zwei zueinander passenden Gegenfläche zu erzeugen, wobei eine der Flächen eine Nut mit Seitenwänden aufweist, in der die elastomere, mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung zur abdichtenden Berührung mit der anderen Fläche gelagert ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung eine zentrale elastomere mit Druck beauf schlagte Dichtung aufweist, welche eine Dichtungs-,-- kappe aufweist, wobei die Dxchtungskappe eine Dichte tungsflache zur dichtenden Berührung mit der anderen Fläche, eine erste und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche und eine Abstützfläche aufweist, wobei die zentrale elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung weiterhin ein elastisch verformbares Anpreßelement __ aufweist, welches unterhalb der Dxchtungskappe in der Nut und in Berührung mit der Abstützfläche der Dxchtungskappe angeordnet ist, um die Dxchtungskappe unter Vorsprung in dichtende Anlage mit der anderen Gegenfläche zu bringen;

daß ein erstes Stützelement vorgesehen ist, welches

in der Nut in Nachbarschaft zu der ersten Seitenfläche der Dxchtungskappe angeordnet ist; daß ein zweites Stützelement vorgesehen ist, welches in der Nut _₀ in der Nachbarschaft der zweiten Seitenfläche der Dxchtungskappe angeordnet ist, wobei jedes der Stützelemente folgendes aufweisen:

ein Außenteil aus relativ hartem, nicht elastischem Dichtungsmaterial, welches ausreichend widerstandsfähig ist, um eine Verformung der Dxchtungskappe zu

15.01.1986 ■ ^:. -K&W: :i6SilO9 013-02

·, verhindern, wobei das Außenteil eine erste Kante bzw. Seitenfläche, die zur unmittelbaren Anlage an die Seitenfläche der Dichtungskappe jedoch nicht an das anordenbar ist, jedoch nicht an das Anpreßelement

ρ- geeignet ist, und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche aufweist, die zur Anlage an die Seitenwand der Nut geeignet ist;

ein Innenteil aus relativ weichem Material, welches ausreichend weich ist, um einen Abrieb des Anpreßelementes zu verhindern, wobei das Innenteil eine erste Kante bzw. Seitenfläche aufweist, die zur unmittelbaren Anlage an die Seitenfläche des Anpreß- ; elementes geeignet ist und die Dichtungskappe über-.p. läppt, und eine zweite Kante bzw. Seitenfläche die zur Anlage an die Seitenwand der Nut geeignet ist; und

eine Vorrichtung zur Verbindung des Innenteiles mit dem Außenteil, um das Stützelement zu erzeugen, welches geeignet ist, eine Verformung der Dichtungskappe der zentralen elastomeren mit Druck beaufschlagten Dichtung zwischend den beiden abzudichtenden Gegenflächen zu verhindern, wobei ein Abrieb des Anpreß-O₅ elementes vermieden wird.

13. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtung

_on eine Ringdichtung ist, und daß das erste und zweite

Stützelement Ringelemente sind, die zur Anlage an die elastomere mit Druck beaufschlagte Ringdichtung angepaßt sind.

14. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung co

15.01.1986 ^{: :} - '-K&W-. .16SH09013-02

■^ nach Anspruch 12 zur Erzeugung einer Dichtung in nur einer Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung nur ein Stützelement aufweist.

c 15. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskappe aus Polytetrafluoräthylen und das Außenteil des Stützelements aus einem Material besteht, welches härter und kriechfester ist als das -Q Material aus dem die Dichtungskappe besteht.

16. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung

nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das „ Dehnungselement aus Naturkautschuk oder synthetischem -_ Kautschuk oder synthetischen elastomeren Austausch-

stoffen besteht, welche ähnliche elastische Eigenschaften haben wie Natur oder synthetischer Kautschuk.

_on 17. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verbindung des Innenringteiles mit dem Außenringteil eine konvexe Fläche am Innenumfang des Außenringteiles und eine konkave Fläche am Außenumfang des Innenringteiles aufweist, wobei die konvexe und konkave Fläche für eine Anpreß-Anlage des Außenringteiles an dem Innenringteil ausgebildet ist.

__ 18. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Fläche des Außenteiles und die konkave Fläche des Innenteiles eine Chevron-Form aufweisen.

19. Dichtungsstützanordnung nach Anspruch 1, dadurch

15.01.1986 " ^; K&vf:-.\6SH09013-02

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, gekennzeichnet, daß das Außenteil und das Innenteil miteinander verklebt sind.

20. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung c nach Anspruch 13, dadurch 20. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Spalt zwischen den beiden zueinander passenden Gegenflächen 225 kg pro cm (ca. 3.000 Pfund pro inch ) oder größer ist.

21. Elastomere mit Druck beaufschlagte Dichtungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das

... Außenteil aus einem Polyamid und das Innenteil aus . _ PTFE besteht.