DE3821893A1 - Dichtungsring mit fuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dicht- und Führungsring aus Kunst­ stoff, insbesondere aus einem Fluorkunststoff wobei dem Dicht­ ring ein zweiter Ring für die Rückstellkraft zugeordnet ist.

Dichtungsringe aus Fluorkunststoff haben u. a. den Vorteil der guten Gleiteigenschaft und der hohen chemischen Beständigkeit. Sie besitzen jedoch keine oder kaum eine genügende Rückstell­ kraft, daher wird diesen Dichtungsringen meist ein zweiter, elastischer Ring zugeordnet.

Derartige Dichtungen werden vor allem für die Abdichtung von Dreh- oder Hubbewegungen an Wellen, Kolben, Zylindern oder ähn­ lichen meist metallischen Bauteilen eingesetzt.

Insbesondere bei Ventilführungsabdichtungen wie z. B. bei Stell­ ventilen oder sonstigen Ventilen, an Hubzylindern, bei Stell­ gliedern, Steuerzylindern, Prüfmaschinen usw. ist neben der Ab­ dichtung auch der Stick-slip-Effekt und die Losbrechkraft nach Stillstand bei Dichtungsringen von großer Bedeutung.

Die bekannten Dichtungsringe dieser Art sind aus mehreren Tei­ len wie z. B. Dichtring mit zugeordnetem Rückstellglied aus Elastomer, Stützring, Gleit- oder Führungsring die meist ge­ schlitzt sind oder ähnlich in sich oder z. B. an einem Kolben zusammengesetzt und bilden so eine montier- und demontierbare Einheit, wobei die einzelnen Teile alle mit dem Medium in Be­ rührung kommen. Für die einzelnen Elemente werden unterschiedli­ che Materialien vorgesehen die für den jeweiligen funktionalen Zweck der Elemente geeignet sind. Diese Materialien weisen somit auch unterschiedliche physikalische Eigenschaften z. B. hin­ sichtlich Längenausdehnung, adhäsiven Verhalten, Quellung etc. auf, was dazu führt, daß diese Dichtungen einen mehr oder weni­ ger starken Stick-slip-Effekt und eine entsprechende Losbrech­ kraft nach Stillstand aufweisen und auch verschleißmäßig kann sich ein Nachteil ergeben.

Es sind auch Dichtungsringe aus Fluorkunststoff mit einem ela­ stischen Kern bekannt. Diese weisen jedoch entweder durch brei­ te Dichtflächengestaltung und/oder ihre Deformationsmög­ lichkeit bei hohem Druck aber auch Diffusionsmöglichkeit und die damit verbundenen negativen Folgen z. B. bei dünnwandig um­ mantelten O-Ringen entsprechende Nachteile u. a. hinsichtlich Stick-slip-Effekt und Losbrechkraft auf.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Dichtungsring der Eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß Führungs- und Dichtring eine in sich fest verbundene nicht demontierbare Ein­ heit bilden oder zumindest der Führungs- und Dichtbereich eine in sich geschlossene Oberfläche aufweisen, so daß eine gute Abdichtung und Verschleißfestigkeit erreicht wird wobei kein oder kaum ein Stick-slip-Effekt auftritt und der Dichtungsring nahezu keine oder nur eine relativ zur Dichtkraft niedere Los­ brechkraft nach Stillstand erfordert.

Der Stick-slip-Effekt wird vor allem einerseits durch das ad­ häsive Verhalten von dem Werkstoff des Dichtungsringes und andererseits durch die Anpreßkraft des Dichtungsringes gegen­ über dem abzudichtenden Teil hervorgerufen. Als Werkstoff eig­ net sich daher ein solcher mit guter Gleit- und Antihafteigen­ schaft. Die Anpreßkraft des Dichtungsringes wird zunächst von der maßlichen Seite und der geometrischen Gestaltung her be­ stimmt. Im Betriebszustand kommen aber dann vor allem noch die Faktoren Druck, Temperatur und Quellung hinzu. Über den Druck und auch über die Quellung wird je nach geometrischer Gestal­ tung des Dichtungsringes dieser mehr oder weniger stark an das abzudichtende Teil gedrückt. Unterschiedliche Betriebstempera­ turen bewirken auf Grund des mehr als 10fach höheren Längen­ ausdehnungskoeffizienten von Kunststoff gegenüber Stahl Dimen­ sionsveränderungen des Dichtungsringes die zu mehr oder weniger starken Anpreßdruck des Dichtungsringes gegenüber dem abzudich­ tenden Teil und somit auch zu einem unterschiedlichen Stick-slip- Effekt und entsprechender Losbrechkraft bei Anlauf führt. Auch Undichtheiten sind bei entsprechend niederen Temperaturen durch Schrumpfung möglich. Für die Dichtung die keinen Stick-slip- Effekt und nahezu keine Losbrechkraft aufweisen soll ist es da­ her erforderlich, daß diese aus einem Werkstoff mit guten Gleit- und Antihafteigenschaften und guter chemischer Betändigkeit besteht und weiterhin darf der Werkstoff so viel wie keine Quel­ lung unter Mediumeinfluß zeigen. Der Dichtungsring muß eine gute Führung besitzen um Verkantungen zu vermeiden, druckstabil sein damit er sich bei Druckeinwirkung kaum verändert und bei Tempe­ raturschwankungen nahezu dimensionsstabil bzw. maßstabil bleiben damit die Proportionen zwischen den dichtenden Teilen unter Tem­ peratureinwirkung konstant bzw. nahezu konstant bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtungsring aus einem elastischen und eine entsprechende Rück­ stellkraft aufweisenden Kern der einen geringeren oder nahezu den gleichen Längenausdehnungskoeffizienten wie Stahl besitzt mit allseitig geschlossener Ummantelung gebildet wird. Hierbei weist die Ummantelung, die insbesondere aus einem Fluorkunststoff wie z. B. Polytetrafluoräthylen besteht, da dieser Werkstoff u. a. den Vorteil der guten Gleiteigenschaft und Antihafteigenschaft besitzt, so gut wie keine Quellung aufweist und auf Grund der ho­ hen chemischen Beständigkeit den Kern vor Quellung und chemischen Angriffen schützt, an seiner Dichtseite einen nahtlos ineinander übergehenden oder fest miteinander verbundenen Dichtungs- und Führungsbereich auf. Der Dichtbereich weist gegenüber dem abzu­ dichtenden Teil ein für die Abdichtung erforderliches Übermaß bzw. ein entsprechendes Maß zur Anpressung auf und der Führungs­ bereich ist so dimensioniert, daß gegenüber dem abzudichtenden Teil keine Dichtkraft ausgeübt wird jedoch ein geeignetes Füh­ rungsspiel besteht oder der Führungsbereich weist ein relativ grobes Vorschubbild von der Drehbearbeitung auf oder es sind ge­ trennte, in sich geschlossene Rillen vorgesehen und die Durch­ messerspitzen berühren gerade nur leicht den abzudichtenden Durchmesser. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Dichtfläche des Dichtbereiches auch mit Rillen versehen werden um die Reibung weiter zu verringern und bei entsprechender Ge­ staltung der Rillen auch die Dichtkraft zu erhöhen. Die Anord­ nung von Dicht- und Führungsbereich kann unterschiedlich je nach Erfordernis vorgenommen werden. Es kann z. B. der Dichtbereich in der Mitte und links und rechts ein Führungsbereich vorgesehen werden oder nur einseitig ein Dicht- und Führungsbereich sinnvoll sein oder auch mehrere Dicht- und Führungsbereiche hintereinan­ dergeschaltet werden. Die Dichtungsringe können für Innen- oder Außenabdichtungen oder zugleich für Innen- und Außenabdichtungen vorgesehen werden d. h., sie können an ihrem Innendurchmesser ein gleitendes Teil und/oder an ihrem Außendurchmesser ein gleiten­ des Teil abdichten. Der Dichtungsring selbst weist im Schnitt gesehen zweckmäßig einen rechteckigen Querschnitt auf. Es sind aber auch andere Querschnittsformen denkbar. Für den elastischen Kern eignet sich insbesondere Reingraphit wegen des günstigen Längenausdehnungskoeffizienten der noch etwas geringer ist als der für Stahl. Darüber hinaus ist Reingraphit komprimierbar, dauerelastisch und besitzt ein gutes Rückfederungsverhalten über den gesamten Temperaturbereich. Für den elastischen Kern könnte selbstverständlich auch ein anderer den Anforderungen entsprech­ ender Werkstoff vorgesehen werden. Auch ein entsprechendes Ela­ stomer wäre denkbar, wenn der ummantelte Kern bzw. der Dich­ tungsring keinen nennenswerten Temperaturschwankungen im Betriebs­ zustand unterliegt und somit die Dimensionsstabilität erhalten bleibt oder hierfür entsprechende stabilisierende Maßnahmen vor­ genommen werden. Als stabilisierende Maßnahme kann z. B. eine entsprechende metallische Verstärkung vorgesehen werden die auch bei einem elastischen Kern aus Reingraphit zur Erzielung höherer Druckstabilität und somit zur Abdichtung sehr hoher Drücke An­ wendung finden kann. Die allseitig geschlossene Ummantelung mit z. B. Polytetrafluoräthylen oder ein thermoplastisch zu ver­ arbeitender Fluorkunststoff schützt den Kern aus einem Elastomer hierbei ebenso wie einen solchen aus Reingraphit vor Quellung. Die Einschließung oder allseitige Ummantelung des Kerns mit dem Dichtwerkstoff insbesondere mit Polytetrafluoräthylen oder einem modifiziertem Polytetrafluoräthylen wird zweckmäßig im Sinter- oder Schweißverfahren vorgenommen. Es werden z. B. zwei Teile aus Fluorkunststoff oder aus modifiziertem Polytetrafluoräthylen ge­ dreht, der Kern eingelegt und anschließend gesintert oder ge­ schweißt. Der Kern kann natürlich auch bei entsprechend geeig­ netem Werkstoff z. B. im Spritz- oder Preßverfahren allseitig um­ schlossen oder eingeschweißt werden. Anschließend erfolgt dann jeweils über Spanabhebung die Fertigbearbeitung. Sofern andere Werkstoffe verwendet werden ist lediglich das entsprechende ge­ eignete Fertigungsverfahren zu wählen. Von Vorteil ist, daß der Kern von dem Dichtwerkstoff fest umschlossen ist und möglichst auch an diesem gut haftet wobei eine rauhe Oberfläche am Kern zweckmäßig sein kann. Auch Rillen am Kern für eine Verankerung der Ummantelung oder andere Maßnahmen können sinnvoll sein. Die Haftung und auch die Verankerung der Ummantelung am Kern be­ wirkt, daß der Kern bei Temperaturschwankungen durch seinen ge­ ringen Längenausdehnungskoeffizienten den Dichtwerkstoff mit seinem wesentlich höheren Längenausdehnungskoeffizienten an sei­ ner natürlichen Dimensionsänderung hindert. Der Dichtungsring bleibt somit über einen großen Temperaturbereich dimensionssta­ bil und somit bleibt u. a. auch das vorgesehene Toleranzspiel im Führungsbereich stabil oder nahezu stabil und ruft keine oder kaum eine zusätzliche Reibung hervor. Auch ist es möglich an der Dichtfläche der Ummantelung einen Werkstoff mit besonderen Gleit- und Verschleißeigenschaften anzuordnen und einzuschweißen, einzusintern oder einzuspritzen bzw. fest einzuschließen, so daß die Ummantelung aus einem Zweistoff- oder Mehrstoffwerkstoff bzw. aus einem Verbundwerkstoff besteht. Um eine gut wirksame Rückstellkraft zu erhalten kann es auch sinnvoll sein, daß man den Dichtungsring nach der Sinterung sofern erforderlich vor­ dreht, dann kalibriert und nach der Kalibrierung fertig bearbei­ tet. Über die Kalibrierung wird eine Komprimierung des Kerns und somit eine effektivere Rückstellkraft erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch mög­ lich, den Kern und eine eventuell vorhandene Verstärkungseinlage über eine geteilte, in sich einschiebbare Ummantelung so einzu­ schließen, daß das Medium nicht an die eingeschlossenen Teile herankommt.

Bei derartig gestalteten Dichtungsringen tritt über den Betriebs­ druck so viel wie keine oder nur eine im beschränkten Maße ge­ wollte Komprimierung ein, da der Dichtungsring über den Kern und eventuell in Verbindung mit einer metallischen Verstärkung eine relativ hohe Festigkeit aufweist wobei die Elastizität in radialer Richtung voll erhalten bleibt. Im Zusammenwirken mit den anderen beschriebenen Merkmalen des Dichtungsringes ergibt sich das günstige Dicht- und Funktionsverhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

In den Fig. 1 bis 13 ist die Erfindung an Ausführungsformen beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.

Fig. 1 zeigt einen Dichtungsring mit Führung mit am Außendurchmesser seitlich angeordneten Dicht­ bereichen,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, der Dichtbereich ist jedoch in der Mitte angeordnet,

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, jedoch mit seitlich und mittig angeordneten Dichtbereichen,

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, jedoch mit nur einem einseitig angeordneten Dichtbereich,

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, jedoch mit seitlich angeordneten Dichtbereichen am Innen­ durchmesser,

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, jedoch mit je einem mittig angeordneten Dichtbereich am Innen- und Außendurchmesser,

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, jedoch mit je einem seitlich eingerückten Dichtbereich am Außendurchmesser,

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines Dichtungsringes ähn­ lich Fig. 7, jedoch mit Dichtrillen am Dichtbereich,

Fig. 9 zeigt einen Dichtungsring mit Zwischenlamelle,

Fig. 10 zeigt einen Dichtungsring mit Winkelringen als Verstärkungseinlage und sägezahnartigen Dich­ tungsrillen in der Ummantelung,

Fig. 11 zeigt einen Dichtungsring ähnlich Fig. 10, je­ doch mit T-förmigen Ringen als Verstärkungsein­ lage,

Fig. 12 zeigt einen Dichtungsring mit gegenüber Fig. 10 anders angeordneten Winkelringen als Verstärkungs­ einlage,

Fig. 13 zeigt einen Dichtungsring mit Verstärkungseinlage und doppelter, in sich einschiebbarer Ummantelung.

Die Fig. 1 zeigt einen Dichtungsring 1mit einem über die Um­ mantelung 2 eingeschlossenen elastischen Kern 3. Die Ummante­ lung 2, die zweckmäßig aus Fluorkunststoff, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) besteht, weist am Außendurchmesser beidseits einen Dichtbereich 4 und dazwischen einen Führungsbe­ reich 5 auf. Der Dichtbereich 4 ist gegenüber dem abzudichtenden Teil durchmessermäßig etwas größer ausgebildet um den für die Abdichtung erforderlichen Druck gegenüber dem abzudichtenden Teil ausüben zu können. Der Führungsbereich 5 weist gegenüber dem abzudichtenden Teil einen um ein entsprechendes Führungs­ spiel geringeren Durchmesser auf oder der Führungsbereich weist ein relativ grobes Vorschubbild von der Drehbearbeitung auf oder es sind getrennte, in sich geschlossene Rillen vorgesehen und die Durchmesserspitzen berühren gerade nur leicht den abzu­ dichtenden Durchmesser. Der Führungsbereich 5 der in seiner Län­ ge je nach Erfordernis gewählt werden kann, hat vor allem die Aufgabe, daß eine Verkantung oder Kantenpressung vermieden wird da eine solche eine höhere Losbrechkraft erforderlich macht bzw. den Stick-slip-Effekt erhöht und auch die Lebensdauer des Dich­ tungsringes beeinträchtigen würde. Durch eine entsprechende Füh­ rung wird somit erreicht, daß ein gleichmäßiger Anpreßdruck des Dichtbereiches 4 gegenüber dem abzudichtenden Teil ermöglicht wird. Weiterhin bewirkt der Führungsbereich 5, daß nicht die Mantelfläche in ihrer gesamten Länge des Dichtungsringes 1 einen für die Abdichtung erforderlichen Anpreßdruck gegenüber dem ab­ zudichtenden Teil ausübt was dazu führt, daß bei exakter Führung nur eine minimal erforderliche Reibung entsteht. Zur weiteren Reduzierung der Reibung kann es auch zweckmäßig sein, den Dicht­ bereich 4 anstatt mit einer durchgehend glatten Oberfläche mit entsprechend geringer Oberflächenrauhigkeit den Dichtbereich 4 mit kleinen, nicht zusammenhängenden Rillen zu versehen bzw. kleine Rillen einzustechen, so daß jeder einer Rille zugeord­ neter Größtdurchmesser bzw. Dichtdurchmesser eine eigene ge­ schlossene radiale Dichtfläche darstellt.

Der Kern 3, der zweckmäßig aus Reingraphit besteht bewirkt bei entsprechender Komprimierung eine in entsprechender Grenze sich bewegende Rückfederung und übt so eine Rückstellkraft auf die Ummantelung 2 und diese wiederum einen entsprechenden Anpreß­ druck gegenüber dem abzudichtenden Teil aus. Weiterhin bewirkt der Kern 3, daß die allseitige Ummantelung 2 aufgrund des ge­ ringen Längenausdehnungskoeffizienten von Kern 3 über einen großen Temperaturbereich dimensionsstabil bleibt. Versuche ha­ ben ergeben, daß ein Dichtungsring mit einem Kern aus Reingra­ phit praktisch von 0°C bis 100°C keine nennenswerte Dimensions­ veränderung bzw. nur eine solche wie in etwa der Kern aufwies. Der Innendurchmesser des Dichtungsringes 1 ist für eine sta­ tische Abdichtung entsprechend dimensioniert bzw. gestaltet. Der Dichtungsring 1 kann so auf eine Kolbenstange oder ähnlich z. B. zwischen zwei Schultern, einem Bund und einem Sicherungs­ ring oder aufgrund des kompakten und in sich stabilen Dichtungs­ ringes 1 auch nur zwischen zwei Sicherungsringen montiert werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Dichtungsring 1 wie Fig. 1, lediglich ist der Dichtbereich 4 im mittleren Bereich der Länge des Dich­ tungsringes 1 auf dem Außendurchmesser angeordnet und beidseits des Dichtungsbereiches 4 befinden sich je ein Führungsbereich 5. Diese Anordnung hat neben der guten Einführbarkeit in das abzu­ dichtende Teil den Vorteil, daß nicht der volle Betriebsdruck auf den Dichtbereich 4 wirkt, da über den Führungsbereich 5 mit einem entsprechend kleinen Spalt bereits mit einem Druckabbau zu rechnen ist und darüber hinaus wird der Dichtbe­ reich 4 von eventuell vorhandenen Verunreinigungen bzw. kleinen Partikelchen entlastet was u. a. die Lebensdauer des Dichtungsrin­ ges 1 günstig beeinflußt. Auch kann am Übergang vom Führungs- zum Dichtbereich je eine Rille oder Schrägeinstich vorgesehen werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Dichtungsring 1 wie Fig. 1, lediglich sind drei Dichtbereiche 4 am Außendurchmesser der Ummantelung 2 und zwar an beiden Seiten je einer und in dem mittleren Bereich ein weiterer Dichtbereich 4 angeordnet. Zwischen den Dichtbe­ reichen 4 befindet sich je ein Führungsbereich 5.

Die Fig. 4 zeigt nur an einer Seite am Außendurchmesser des Dichtungsringes 1 einen Dichtbereich 4. An diesem schließt sich der Führungsbereich 5 an. Die weitere Ausgestaltung des Dichtungsringes 1 ist wie in der Fig. 1 beschrieben.

Die Fig. 5 unterscheidet sich gegenüber der Fig. 1 lediglich dadurch, daß Dicht- und Führungsbereich 4, 5 am Innendurchmesser des Dichtungsringes 1 angeordnet sind und der Außendurchmesser ist für eine statische Abdichtung entsprechend dimensioniert bzw. gestaltet. Dieser Außendurchmesser bzw. der jeweils für die statische Abdichtung vorgesehene Durchmesser kann auch z. B. einen Bund 6 wie z. B. strichliert angedeutet an unterschiedli­ cher Stelle je nach Eignung für besondere Einbaumöglichkeiten auf­ weisen. Ein solcher Bund könnte also auch z. B. nach der Fig. 1 am Innendurchmesser angeordnet sein.

Die Fig. 6 zeigt einen Dichtungsring 1 mit dynamischer Abdich­ tungsgestaltung am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrin­ ges 1. Sowohl am Innendurchmesser als auch am Außendurchmesser ist im mittleren Bereich der Länge des Dichtungsringes 1 ein Dichtbereich 4 als auch zu beiden Seiten des Dichtbereiches 4 je ein Führungsbereich 5 angeordnet. Diese Ausführung hat den Vorteil der universellen Einsetzbarkeit. Dieser Dichtungsring 1 kann sowohl in einem Zylinder fest sitzend als auch an einem Kolben fest sitzend oder auch sich freibewegend zwischen zwei abzudichtenden Teilen angeordnet werden.

Die Fig. 7 zeigt einen einen Dichtungsring 1 bei dem zwei Dichtbe­ reiche 4 angeordnet sind. Diese sind jedoch nicht unmittelbar an der Kante des Dichtungsringes 1 sondern erst zu Beginn des Bereichs des Kerns 3 angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß bei seitlicher Anordnung der Dichtbereich 4 nur im Bereich des Kerns 3 liegt und auf die gesamte Länge des Dichtbereiches 4 die Rückstellkraft von Kern 3 wirkt. Je ein Führungsbereich 5 ist entsprechend zwischen den beiden Dichtbereichen 4 und an jeder Seite des Dichtungsringes 1 angeordnet.

Die Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt aus einem Dichtungsring 1 ähnlich einem solchen nach Fig. 7 wobei jedoch der Dichtbe­ reich 4 der Ummantelung 2 mit Rillen 4 a versehen ist, die zweck­ mäßig tiefer eingestochen sind als der Durchmesser des Führungs­ bereiches 5. Derartige oder ähnlich gestaltete Rillen 4 a z. B. sägezahnartig, trapezförmig oder relativ spitz auslaufend können grundsätzlich bei jeder Ausführung am Dichtbereich 4 vorgesehen werden. Die Rillen 4 a sind, wie bereits in Fig. 1 beschrieben, nicht zusammenhängend, so daß sich zwischen den Rillen 4 a jeweils ein Dichtdurchmesser 4 b mit einer in sich geschlossenen radialen Dichtfläche ergibt. Diese Rillen 4 a bewirken u. a. zusätzlich zu der ausgleichenden Wirkung über den elastischen Kern 3 eine gün­ stige Spannungsverteilung an den radialen Dichtflächen wodurch sich eine optimale Anpreßkraft im Dichtbereich gegenüber dem ab­ dichtenden Teil ergibt. Gleichzeitig tritt über die Rillen 4 a eine Reduzierung der Reibung ein was zu einer Minderung der Los­ brechkraft führt. Ebenso wirken sich die Rillen 4 a günstig auf eine ruckfreie Bewegung (Stick-slip) aus. Obwohl sich bereits im Führungsbereich 5 Schmutzpartikelchen und Abrieb einbetten bzw. ablagern können ist bei einem Dichtungsring 1 mit Rillen 4 a noch zusätzlich die Möglichkeit gegeben, daß sich verschleißfördernde Partikelchen auch in den Rillen 4 a ablagern können, was sich günstig auf die Lebensdauer des Dichtungsringes auswirkt. Die Dichtungsringe 1 können ob mit oder ohne Rillen 4 a als doppelt­ wirkende Dichtungsringe eingesetzt werden. Lediglich ist bei sägezahnartigen Rillen darauf zu achten, daß die sägezahnartige Ausbildung jeweils gegen den Druck gerichtet ist d. h., daß die Zähne z. T. nach links und nach rechts zeigend ausgeführt sind.

Die Rillen 4 a können natürlich auch am Innendurchmesser oder am Innen- und Außendurchmesser am Dichtbereich 4 der Ummantelung 2 vorgesehen werden. Aber auch am Führungsbereich 5 könnte man Rillen vorsehen. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn der Durchmesser des Führungsbereichs 5 bereits so gewählt ist, daß er eine leicht dichtende Funktion ausübt bzw. bereits vor Ein­ bau größer als die Bohrung bzw. kleiner als die Welle ist.

Um bei besonders langer Ausführung des Dichtringes 1 ein besse­ res Anliegen der Ummantelung 2 an den Kern 3 zu erreichen empfiehlt es sich den Kern 3 zu unterteilen und dazwischen zur Verankerung der Ummantelung 2 mit Kern 3 eine Lamelle 9 zu setzen die z. B. im Sinter-, Schweiß- oder Spritzverfahren mit der Ummantelung 2 verbunden wird, wie es aus der Fig. 9 er­ sichtlich ist. Derartige Lamellen 9 können selbstverständlich auch mehrfach gesetzt werden.

Die Fig. 10 zeigt einen Dichtungsring 1 bei dem die Ummante­ lung 2 am Außendurchmesser sägezahnartige Rillen 4 a aufweist. Die Rillen 4 a sind entsprechend schräg gestaltet wobei die dabei ent­ stehenden Spitzen des Dichtbereiches 4 jeweils gegen den Druck gerichtet und z. T. nach links und rechts zeigend ausgeführt sind. Zwischen den Rillen 4 a ergibt sich jeweils ein genügend breiter Dichtbereich 4 b. Im mittleren Bereich zwischen den nach links und rechts gerichteten sägezahnartigen Rillen 4 a verbleibt ein Dichtbereich 4, den man aber auch ebenso als Führungsbereich 5 vorsehen kann. Anstatt mehrere Rillen 4 a ist es natürlich auch möglich, wie in der unteren Hälfte der Fig. 10 gezeigt, nur je eine Rille 4 a nach links und rechts zeigend vorzusehen oder sofern der Dichtungsring 1 nur einseitig druckmäßig beaufschlagt werden soll, die Rille bzw. die Rillen 4 a nur nach einer Seite zeigend auszuführen. Derartige sägezahnartige Rillen 4 a kön­ nen selbstverständlich auch am Innendurchmesser oder am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsringes 1 an der Ummantelung 2 vorgesehen werden. Am Kern 3 sind rechts und links je ein zweckmäßig metallischer oder aus einem sonstigen geeigneten festen Werkstoff bestehender Winkelring 7 dergestalt angeordnet, daß die zwei Stege 7 a der Winkelringe 7 nicht zusammenstoßen, sondern in einem Abstand "a" voneinander enden und einen Spalt 8 bilden. Der Abstand "a" bzw. der Spalt 8 selbst ist von der Um­ mantelung 2 ausgefüllt. Die Winkelringe 7 können auch mit Löch­ ern oder Schlitzen versehen sein damit einerseits die Ummante­ lung 2 besser verankert wird und sofern Schlitze vorhanden sind, auch eine radiale Nachgiebigkeit oder Federung ermöglicht wird. Sofern die Dichtungsringe 1, insbesondere die mit Rillen 4 a, ohne metallische oder aus einem sonstigen geeigneten Werkstoff bestehende Verstärkung, die zweckmäßig am Kern 3 vorgesehen wird, ausgeführt sind, tritt mit steigendem Druck eine entsprechend ansteigende Komprimierung der Dichtungsringe 1 und somit auch eine höhere Anpressung im gesamten Dicht- und Führungsbereich 4, 5 ein. Die z. T. zur Erreichung besserer Dichtheit gewollte höhere Anpressung kann aber zu einer Überbeanspruchung und so­ mit zum frühzeitigen Verschleiß oder sogar zur Zerstörung des Dichtungsringes 1 führen. Weiterhin wird der Wirkungsgrad durch die dabei auftretenden hohen Reibwiderstände im System entsprechend gemindert. Wenn der Dichtungsring 1 jedoch mit ei­ ner Verstärkung, z. B. mit metallischen Winkelringen 7 versehen und deren Stege 7 a in einem Abstand "a" zu einander angeord­ net ausgeführt sind, kann der Dichtungsring 1 mit steigendem Druck nur in einem beschränktem Maß, je nach Länge des Abstands "a" unter Berücksichtigung der im Spalt 8 befindlichen Ummante­ lung 2 komprimiert werden. Bei weiterer Drucksteigerung wird die Abdichtung bei der nach Fig. 10 gezeigten Ausführung durch die über die sägezahnartigen Rillen 4 a sich bildenden Dichtkanten des Dichtbereiches 4 b, gegen die der Druck dichtkraftverstär­ kend wirken kann, weiter aufrechtgehalten. Hierdurch wird ei­ nerseits eine hohe Verschleißfestigkeit und andererseits ein günstiger Wirkungsgrad im System bei gleichzeitig guter Dicht­ heit erzielt.

Die Fig. 11 zeigt einen Dichtungsring 1 mit Verstärkungseinlage ähnlich wie Fig. 10. Lediglich sind anstatt der Winkelringe 7 zwei T-förmige Ringe 7 c vorgesehen wobei die mittleren Stege 7 d gegeneinander gerichtet und in einem Abstand "a" zueinander an­ geordnet sind, so daß sich wieder ein Spalt 8 ergibt. Der kom­ primierbare Kern 3 ist zweiteilig ausgebildet und zwischen den beiden senkrechten Stegen, an den mittleren Stegen 7 d anliegend, angeordnet. Der Spalt 8 bildet hierdurch einen Hohlraum. Dieser Hohlraum ermöglicht eine leichtere Komprimierung. Der Kern 3 könnte selbstverständlich auch so gestaltet sein, daß er den Spalt 8 ausfüllt. Die Ummantelung 2 umschließt wieder den Kern 3 mit Verstärkungseinlage. Die Wirkungsweise ist wie in Fig. 10 beschrieben.

Es ist auch möglich, den Dichtungsring 1 mit Verstärkungsein­ lage, sei es in Form von Winkelringen, T-förmig oder ähnlich, ohne Spalt 8 auszuführen, so daß die Stege 7 a bzw. 7 d aneinan­ derstoßen oder, daß die Verstärkungseinlage direkt einteilig ausgebildet wird. Dann wird die Dichtkraft, sofern der Dich­ tungsring 1 ohne Rillen 4 a ausgeführt ist, nur aus der Vorspan­ nung heraus bestimmt. Ist jedoch der Dichtungsring 1 mit Ril­ len 4 a ausgeführt, ergibt sich noch zusätzlich über den Druck eine dichtkraftverstärkende Wirkung an den Dichtkanten des Dichtbereiches 4 b.

Die Fig. 12 zeigt einen Dichtungsring 1 bei dem die Stege 7 a der Winkelringe 7 dergestalt annähernd über die gesamte Länge des Kerns 3 reichen, daß noch ein Abstand "a" bis jeweils zum kurzen Steg und somit je ein Spalt 8 verbleibt, der wieder von der Ummantelung 2 ausgefüllt wird. Hierbei erstreckt sich der Steg 7 a des einen Winkelringes 7 über den Innendurchmesser und der Steg 7 a des anderen Winkelringes über den Außendurchmesser des Kerns 3. Bei diesen Verstärkungseinlagen ist es sinnvoll, wenn diese zum Zweck der Federung geschlitzt sind. Derart ange­ ordnete Winkelringe 7 erweisen sich u. a. als günstig, wenn z. B. der elastische Kern 3 aus einem geeigneten Elastomer vorgesehen wird. Auch ist es bei dieser Ausführung möglich, daß die kurzen Stege der Winkelringe 7 ganz entfallen. In diesem Fall wirkt der Druck axial direkt über die Ummantelung 2 gegen den Kern 3. Es tritt somit je nach Widerstand der Ringe eine mehr oder weniger hohe druckverstärkende Anpreßkraft und somit Dichtkraft am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsringes 1 gegenüber dem abzudichtenden Teil ein.

Die Verstärkungseinlage ist nicht nur an die hier gezeigten Beispiele gebunden. Auch anders gestaltete Verstärkungseinlagen die das Merkmal des Spalts mit der hier beschriebenen Wirkungs­ weise aufweisen sind möglich. Unter anderen Möglichkeiten sei beispielsweise noch die Verstärkungseinlage in U-Form erwähnt wobei im "U" der elastische Kern angeordnet ist und die offene U-Seite in die axiale Richtung zeigt. Hierbei können die Stege des "U" gegeneinander gerichtet sein und z. B. auch eine un­ gleiche Länge aufweisen. Sie können aber auch mit dem Rücken d. h. mit dem Grundsteg zueinander angeordnet sein.

Weiterhin ist es auch möglich, wie in Fig. 13 dargestellt, die Teile des Dichtungsringes 1 nur in zusammengesetzter Form d. h., nicht umspritzt oder geschweißt vorzusehen. Die obere Hälfte der Fig. 13 zeigt einen derartigen Dichtungsring 1 mit Verstärkungseinlage und die untere Hälfte dieser Figur zeigt einen Dichtungsring 1 ohne Verstärkungseinlage. Die Ummantelung 2 umschließt den Kern 3 und sofern vorhanden, auch die Ver­ stärkungseinlage, die in der oberen Hälfte der Fig. 13 aus zwei Winkelringen 7 gebildet wird. Die Ummantelung 2 kann z. B. in doppelter in sich einschiebbarer U-Form, bestehend aus Ummante­ lung 2 a und 2 b ausgeführt sein die den elastischen Kern 3 und sofern vorhanden, auch die Verstärkungseinlage einschließt, so daß das Medium diese Teile nicht berührt, da die langen, in­ einander einschiebbaren Stege 2 c, 2 d der U-Form durch die im montierten Zustand sich ergebende gegenseitige radiale Anpres­ sung die Abdichtung gegenüber den eingeschlossenen Teilen über­ nimmt. Die Ummantelung 2 a, 2 b kann z. B., wie in Fig. 13 ge­ zeigt, im Innendurchmesserbereich z. B. mit Schulter und Bund 2 e/2 f eine gegenseitig einschnappbare Ausführung ausgebildet sein. Die gleiche Maßnahme wäre auch im Außendurchmesserbereich oder gleichzeitig in beiden Durchmesserbereichen oder ähnlich möglich. Ebenso ist es denkbar, daß die Ummantelung 2 a, 2 b nur in sich einschiebbar ohne einschnappbare Ausführung gestaltet wird. Beide Ausführungen, ob mit oder ohne Einschnappvorrichtung, sind im eingebauten Zustand, sei es an der Welle oder in der Bohrung, zwischen zwei Schultern oder ähnlich gehalten und somit axial gegen Auseinandergleiten gesichert. Auch kann die Ummantelung 2 b mit dem Kern 3 und/oder die Ummantelung 2 a mit der Ummantelung 2 b und sofern vorhanden, auch die Verstärkungseinlage mit Kern 3 und Ummantelung 2 b verklebt werden. Ebenso ist es möglich und z. B. aus wirtschaftlicher Sicht von Vorteil, die eingeschobene Ummantelung 2 b aus einem geeigneten preiswerten Kunststoff und die für die Abdichtung und Gleitung vorgesehene Ummantelung 2 a z. B. aus einem geeigneten Fluorkunststoff oder aus einem son­ stigen geeigneten Kunststoff vorzusehen. Der Dichtungsring 1 in zusammengesetzter Form kann an der Ummantelung 2 a eine glatte Dichtfläche oder auch Rillen 4 a, insbesondere sägezahnartige Rillen 4 a oder in ähnlicher Gestaltung aufweisen, wobei wieder eine Unterteilung in Dicht- und Führungsbereich 4, 5 gegeben ist. Zur besseren Abdichtung zwischen den beiden Teilen der Ummante­ lung 2 a, 2 b und dem Kern 3 kann es aber auch sinnvoll sein, nur einen über die gesamte Länge reichenden Dichtbereich 4, zu min­ dest aber über die gesamte Länge des Kerns 3, vorzusehen um eine bessere gegenseitige radiale Anpressung und somit gegen­ seitige Abdichtung der Teile im montierten Zustand zu erhalten. Da bei der einschiebbaren Ausführung der Ummantelung 2 bzw. der zweiteiligen Ummantelung 2 a, 2 b die Teile für die Ummantelung vorher fertig bearbeitet werden können und nur noch eine Montage im Steckverfahren der von der Ummantelung eingeschlossenen Teile bzw. auch nur eines Teiles, des Kerns 3, erforderlich ist, ist eine besonders wirtschaftliche Lösung für den Dichtungsring 1, sei es mit oder ohne Verstärkungseinlage, gegeben. Insbesondere ist selbstverständlich eine sehr wirtschaftliche Lösung bei dem Dichtungsring 1 ohne Verstärkungseinlage gegeben, wobei zu be­ merken ist, daß ein Dichtungsring 1 ohne Verstärkungseinlage auch bereits für relativ hohe Drücke einsetzbar ist. Die Fig. 13 zeigt in der unteren Hälfte in der Ummantelung 2 a je einen Schrägeinstich bzw. je eine sägezahnartige Rille 4 a am Übergang von dem Führungsbereich 5 zu dem Dichtbereich 4, wie es auch in der Fig. 12 zu sehen ist. In dem verbleibenden mittleren Be­ reich ist jedoch kein Führungsbereich 5 wie in Fig. 12, sondern ein Dichtbereich 4 vorgesehen. In der oberen Hälfte der Fig. 13 sind zusätzlich noch je eine nach rechts und links zeigende säge­ zahnartige Rille 4 a in der Ummantelung 2 a angeordnet.

Für die Ummantelung 2 der Dichtungsringe 1 können außer Fluor­ kunststoffen natürlich auch andere Kunststoffe wie z. B. Polyamide oder modifizierte Polyamide wenn sie den jeweiligen Anforderungen entsprechen, oder sonstige Kunststoffe, die den Anforderungen gerecht werden, vorgesehen werden. Lediglich ist, sofern erforderlich, jeweils das entsprechend geeignete Ferti­ gungsverfahren zu wählen bzw. die Verarbeitungsweise entsprechend anzupassen.

Claims (19)

1. Dichtungsring mit Führung, bestehend aus Dicht- und Führungsring aus Kunststoff, insbesondere aus Fluor­ kunststoff wobei dem Dichtring ein zweiter Ring für die Rückstellkraft zugeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtungsring (1) eine, einen elastischen Kern (3) allseitig umgebende und in sich geschlossene Ummantelung (2) aufweist und die Um­ mantelung (2) an ihrer zumindest an der für die dynamische Beanspruchung vorgesehenen radialen Dicht­ fläche des Innen- und/oder Außendurchmessers mit mindest einem nahtlos ineinander übergehenden Dicht- und Führungsbereich (4, 5) versehen ist bzw. mindest einen fest miteinander verbundenen Dicht- und Führungsbereich (4, 5) aufweist, so daß die Ummantelung (2) mit Dicht- und Führungsbereich (4, 5) den Kern (3) dicht und vor dem Medium schützend einschließt.

2. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeweils der Dichtbereich (4) gegenüber dem Führungsbereich (5) etwas erhaben ausgebildet ist.

3. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2) aus einem Kunst­ stoff oder aus einem modifizierten Kunststoff besteht.

4. Dichtungsring mit Führung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2) aus einem Fluorkunststoff wie z. B. Polytetrafluoräthylen oder aus einem modifizierten Fluorkunststoff besteht.

5. Dichtungsring mit Führung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2) aus einem Polyamid oder aus einem modifierten Polyamid besteht.

6. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2) aus einem Zwei- oder Mehrstoffwerkstoff bzw. aus einem Verbundwerkstoff besteht.

7. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Kern (3) aus einem Werkstoff besteht der einen Längenausdehnungskoeffizienten ähnlich dem von Stahl aufweist.

8. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 7 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der elastische Kern (3) aus Reingraphit besteht.

9. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Kern (3) aus einem Elastomer besteht.

10. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (1) mit einer von der Ummantelung (2) eingeschlossenen bzw. von der Ummantelung (2) umgebenen im Bereich von Kern (3) angeordneten aus einem metallischen oder aus einem sonstigen geeigneten Werkstoff bestehenden Verstärkungseinlage versehen ist.

11. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 10 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage zweiteilig ausgebildet und die Stege (7 a, 7 d) in einem Abstand "a" zueinander angeordnet sind, so daß ein Spalt (8) entsteht.

12. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ mantelung (2) aus zwei U-förmigen Ringen, der Ummantelung (2 a) und der Ummantelung (2 b) besteht und die Ummantelung (2 a) in die Ummantelung (2 b) entlang ihrer Stege (2 c, 2 d) ineinander einschiebbar sind.

13. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 12 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2 a) eine zu der Ummantelung (2 b) passende, im Bereich ihrer Stege (2 c, 2 d) angeordnete, gegenseitig einschnappbare Ausführung aufweist.

14. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (4) mit Rillen (4 a) bzw. mit mindest einer Rille (4 a) versehen ist, so daß sich zwischen den Rillen (4 a) jeweils ein Dichtdurchmesser (4 b) mit einer geschlos­ senen radialen Dichtfläche ergibt.

15. Dichtungsring mit Führung nach Anspruch 14 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (4 a) tiefer eingestochen sind als der Durchmesser des Führungsbereiches (5) bzw., daß der Rillengrund der Rillen (4 a) bei Außenabdichtung jeweils einen kleineren und bei Innenabdichtung jeweils einen größeren Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des Führungsbereiches (5) aufweist.

16. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (4 a) bzw. die mindest eine Rille (4 a) sägezahn­ artig gestaltet und die dabei entstehenden Spitzen des Dichtbereiches (4) nach rechts und/oder links zeigend gerichtet sind.

17. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbereich (5) entfällt bzw. als Dichtbereich ausgebildet ist.

18. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ mantelung (2) mindest eine Lamelle (9) aufweist.

19. Dichtungsring mit Führung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (1) als einfach oder doppelt wirkende Dichtung ausgebildet ist.