DE3903780C2 - Dichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring insbesondere für Ver­ schraubungen oder Verschlußschrauben oder dergleichen, mit einem ringförmigen Dichtkörper, der mit mindestens einem als Anschlag zur Begrenzung des axialen Quetschmaßes des Dichtkörpers dienen­ den Stützelement so verbunden ist, daß der Dichtkörper gegenüber dem Stützelement an mindestens einer Axialseite vorsteht.

Ein Dichtring dieser Art geht beispielsweise aus der DE 34 33 375 A1 hervor. Dessen aus Elastomerwerkstoff bestehender ringförmiger Dichtkörper ist außen von einem ringförmigen Stütz­ element umgeben, wobei eine feste Verbindung vorliegt. Der Dichtkörper steht an den Axialseiten über das Stützelement vor, so daß er mit den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen in Kon­ takt gelangen kann. Das Stützelement hat im bekannten Falle vor­ rangig die Aufgabe eines Sicherungselementes, das die Verbindung zwischen den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen sichert. Darüberhinaus gewährleistet es aber die Einhaltung eines gewis­ sen Mindestabstandes zwischen den abzudichtenden Bauteilen, so daß der beaufschlagte Dichtkörper vor zu starkem Zerquetschen geschützt wird.

Der bekannte Dichtring hat relativ große radiale Abmessungen, so daß sein Einsatz auf Fälle beschränkt ist, bei denen die einan­ der gegenüberliegende abzudichtenden Flächen ebenfalls eine ver­ hältnismäßig große radiale Ausdehnung haben. Desweiteren sollte der Innendurchmesser des Dichtringes und der den Dichtring durchsetzende Abschnitt des einen der zu verbindenden Bauteile möglichst exakt auf einander abgestimmt sein, um während des Festziehens der Verbindung Querbewegungen des Dichtringes zu vermeiden. Bei solchen Querbewegungen könnte das ringförmige Stützelement mit den Dichtflächen der zu verbindenden Bauteile in Kontakt gelangen, was aufgrund der Härte des Stützkörpers zu Beschädigungen der Dichtflächen führen kann mit dem Resultat nachfolgender Undichtigkeiten. Allerdings hat ein zu enger Sitz des Dichtkörpers auf dem ihn durchsetzenden Bauteilabschnitt den Nachteil, daß der Elastomerwerkstoff bei axialer Beaufschlagung an einer Verformung in Radialrichtung gehindert wird, so daß das inkompressible Dichtungsmaterial unter Umständen beschädigt wird, weil es nicht ausweichen kann.

Über ähnliche Nachteile verfügt die aus der DE-OS 20 48 569 be­ kannte Dichtung, bei der das ringförmige Stützelement zur besse­ ren Fixierung teilweise in den Dichtkörper eingebettet ist.

Der aus der DE-AS 12 27 742 bekannte Dichtungsring ist mit demjenigen der DE 34 33 375 A1 vergleichbar. Bei ihm wird der Dichtkörper allerdings durch einen Spannring gehalten, der den Dichtkörper gegen einen als Stützelement fungierenden Außenring spannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch die Dichtflächen der abzudichtenden Bauteile insbesondere in Axialrichtung beaufschlagbaren Dichtring zu schaffen, dessen Dichtkörper während der Montageoperationen nicht wesentlich zer­ stört werden kann, wobei auch noch die Dichtflächen der abzu­ dichtenden Bauteile ungeachtet der radialen Positionierung des Dichtringes vor Beschädigungen geschützt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Stützelement von entlang des Außenumfanges des Dichtkörpers in Umfangsrichtung beabstandet verteilt angeordneten Stützring­ segmenten gebildet ist, die in taschenförmigen Ausnehmungen des Dichtkörpers bündig mit dessen Außenumfangsfläche fest einsit­ zen, so daß sie an beiden Axialseiten von einem ringförmigen Vorsprung des Dichtkörpers flankiert werden, und daß die Stütz­ ringsegmente am Dichtkörper durch eine Fügeverbindung oder durch Beschichtung oder dergleichen befestigt sind, beispielsweise mittels einer Haft- oder Klebeverbindung oder durch Aufspritzen.

Auf diese Weise setzt sich das Stützelement aus mehreren entlang des Außenumfanges des Dichtkörpers verteilt angeordneten Segmen­ ten zusammen, so daß der Dichtkörper im Bereich der Zwischen­ räume zwischen benachbarten Stützringsegmenten die Möglichkeit hat, bei Beaufschlagung sowohl nach radial innen als auch nach radial außen auszuweichen. Selbst wenn in einem Anwendungsfall der Dichtkörper sehr eng an dem ihn durchsetzenden Bauteilab­ schnitt anliegen sollte, ist dem Dichtungsmaterial somit die Möglichkeit eines Ausweichens gegeben, die eine Beschädigung verhindert. Die Reduzierung des Stützelementes auf mehrere ein­ zelne Stützpartien hat darüberhinaus den Vorteil einer Material- und Gewichtsersparnis. Indem die Stützringsegmente in taschen­ förmigen Ausnehmungen des Dichtkörpers aufgenommen sind, lassen sich kompakte Radialabmessungen des Dichtringes verwirklichen. Darüberhinaus ergibt sich durch diese Maßnahme eine formschlüs­ sige Fixierung der einzelnen Segmente, was im Zusammenhang mit der Fügeverbindung, Beschichtung oder dergleichen Befestigungs­ maßnahme einen stets sicheren Zusammenhalt der einzelnen Be­ standteile gewährleistet. Da die einzelnen Stützringsegmente an beiden Axialseiten vom Material des Dichtkörpers flankiert wer­ den, wird beim Festziehen der zu verbindenden Bauteile eine Be­ schädigung der an diesen vorgesehenen Dichtflächen auch dann verhindert, wenn der Dichtring aufgrund größerem radialem Spiel bezüglich des ihn durchsetzenden Bauteilabschnittes keine stets gleichbleibende Radialposition bezüglich den zu verbindenden Bauteilen einnimmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Dichtrin­ ges im Schnitt bei radial und axial verlaufender Schnittebene gemäß Linie I-I aus Fig. 2,

Fig. 2 den Dichtring aus Fig. 1 im Schnitt quer zur Längsachse entsprechend einer Schnittlinie, wie sie in Fig. 3 bei V-V angedeutet ist, und

Fig. 3 den Dichtring in einer Schnittdarstellung analog Fig. 1 im Ausschnitt im Bereich eines Stützring­ segmentes.

Der in der Zeichnung abgebildete Dichtring ist insbe­ sondere für Verschraubungen oder Verschlußschrauben vorge­ sehen, ohne daß der Einsatzzweck hierauf beschränkt ist. Es handelt sich um einen Dichtring, der im Betrieb hauptsächlich mit seinen beiden an einander entgegengesetzten Axialseiten angeordneten Flächenbereichen - nachfolgend als dichtring­ seitige Dichtflächen 3, 4 bezeichnet -, die ringförmig gestaltet sind, abdichtet. Diese Dichtflächen 3, 4 befinden sich an einem ringförmigen Dichtkörper 5, dessen Umfang zweckmäßigerweise sowohl innen als auch außen kreiszylin­ drisch konturiert ist. Der Dichtkörper 5 besteht aus Material mit dichtenden Eigenschaften, das sich unter Druck verformen läßt, wobei es sich bei den abgebildeten Ausführungsbei­ spielen um Kunststoff und hierbei insbesondere um Gummi handelt. Es versteht sich aber, daß für den Dichtkörper auch andere Dichtmaterialien gewählt werden können, z. B. stahl-, aluminium- oder kupferhaltige Materialien. Auch kann der Dichtkörper im Gegensatz zu den Ausführungsbei­ spielen ein Mehrstoffkörper sein.

In Fig. 1 ist angedeutet, wie der erfindungsgemäße Dichtring in seiner Gebrauchsposition zwischen abzudichtenden Bauteilen 6, 7 anordenbar ist, wobei diese Bauteile lediglich schema­ tisch gestrichelt angedeutet sind. Alle Figuren zeigen den Dichtring übrigens im Ausgangszustand, so wie er sich unverformt darstellt.

Bei dem in Fig. 1 angedeuteten einen Bauteil 7 handelt es sich beispielsweise um eine Wand, die über eine Öffnung 8 verfügt, die dichtend verschlossen werden soll. Das Ver­ schließen erfolgt mittels des anderen Bauteiles 6, das hier eine Verschlußschraube ist, die über eine Werkzeug­ angriffspartie 9, einen Gewindeansatz 10 und axial dazwi­ schenliegend über einen umlaufenden, radial vorstehenden Ringbund 14 verfügt. Der Gewindeansatz 10 ist in ein Innen­ gewinde der Öffnung 8 einschraubbar. An den in Axialrichtung 2 einander zugewandten Seiten des Ringbundes 14 und der Wand 7 befinden sich bauteilseitige Dichtflächen 15, zwischen denen der Dichtring in seiner Gebrauchsposition zu liegen kommt, in der er koaxial zur Öffnung 8 ausgerichtet ist und jeweils eine seiner Dichtflächen 3, 4 einer der beiden bauteilseitigen Dichtflächen 15 zugewandt ist.

Um die dichtende Wirkung zwischen den beiden Bauteilen 6, 7 zu erzielen, werden die beiden bauteilseitigen Dicht­ flächen 15 einander in Axialrichtung 2 angenähert, was beim Ausführungsbeispiel durch Vorschrauben der Verschluß­ schraube 6 in der Gewindeöffnung 8 erfolgt. Dadurch wird der Dichtkörper 5 des Dichtringes in Axialrichtung zusammen­ gequetscht bzw. zusammengedrückt. Wegen des inneren Wider­ standes des Dichtkörpers 5 findet hierbei eine dichtende Anlage der einander jeweils zugewandten Dichtflächen 3, 15 bzw. 4, 15 statt.

In der Gebrauchsposition ragt der Gewindeansatz 10 beim Ausführungsbeispiel durch die Ringöffnung 18 hindurch.

Es ist nun vorgesehen, daß der Dichtkörper 5 mit einem Stützelement 16, verbunden ist, das einen Anschlag zur Begrenzung des axialen Quetschmaßes des Dichtkörpers 5 bildet. Dieses Stützelement sorgt dafür, daß der Dichtkörper 5 nur um ein gewisses axiales Maß durch die miteinander zu verbindenden Bauteile 6, 7 zusammenge­ quetscht werden kann und eine weitergehende axiale Annähe­ rung der bauteilseitigen Dichtflachen 15 der beiden Bauteile 6, 7 verhindert ist. Dadurch ist ausgeschlossen, daß der Dichtkörper 5 durch versehentlich zu starkes Quetschen beschädigt oder zerstört wird. Gleichzeitig ist aber sicher­ gestellt, daß die Quetschung bzw. Stauchung des Dichtkörpers 5 weiterhin in gewissem Rahmen möglich ist, so daß die einander jeweils zugewandte Dichtflächenpaarung unter Druck in Dichtkontakt zueinander treten kann.

Die in Axialrichtung 2 gemessene Breite des Stützelementes 16 ist geringer als die Breite des Dichtkör­ pers 5 an dessen breitester Stelle, so daß es an mindestens einer Axialseite des Dichtringes - beim Ausführungs­ beispiel an beiden Axialseiten - vom Dichtkörper 5 über­ ragt wird.

Das Stützelement 16 ist im Bereich des Außenumfanges 17 des Dichtkörpers 5 angeordnet.

Die Anschlagfunktion des Stützelementes 16 beruht darauf, daß es in Axialrichtung 2 eine höhere Festigkeit und insbe­ sondere eine höhere Druckfestigkeit aufweist als der mit ihm verbundene Dichtkörper 5. Eine derartige Eigenschaft läßt sich beispielsweise durch die Art der gestalterischen Konstruktion des jeweiligen Stützelementes erzielen, von besonderem Vorteil ist aber die bei den Ausführungsbei­ spielen gewählte Möglichkeit, wonach als Werkstoff für das Stützelement ein anderer als für den Dichtkörper ge­ wählt wird. Durch geeignete Werkstoffauswahl läßt sich das gewünschte Anschlagverhalten erzielen, wobei es zweck­ mäßig ist, das Stützelement 16 aus härterem Material auszubilden als den Dichtkörper. In diesem Falle liegt also praktisch ein Zweistoff-Dichtring vor, dessen Stütz­ element aus hartem und dessen Dichtkörper aus weicherem, z. B. halbhartem Werkstoff besteht.

Vorzugsweise bildet man das Stützelement 16 aus Metall aus, z. B. aus Stahl, oder wählt zumindest einen Werkstoff, der metallische Bestandteile aufweist. Allerdings ist es auch möglich, das Stützelement aus Kunststoff oder kunst­ stoffhaltigem Material herzustellen, das die erforderlichen Härteeigenschaften besitzt, wobei sich insbesondere Poly­ mere anbieten.

Das Stützelement 16 befindet sich im Bereich des radial nach außen weisenden Außenumfanges 17 des Dichtkörpers 5, wobei es zweckmäßig ist, wenn die quer zur Axialrichtung verlaufenden Längsmittelebenen des Dichtkörpers 5 und des Stützelementes 16 zusammenfallen, wie dies in Fig. 1 verdeutlicht ist. Zur Fixierung des Stützelementes 16 gegenüber dem Dichtkörper 5 ist eine feste Ver­ bindung vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine Fügeverbindung, z. B. eine Klebeverbindung oder eine Haftverbindung, handeln. Es ist aber auch denkbar, das Stützelement 16 durch Beschichtung auf dem Dichtkörper 5 anzubringen und insbesondere auf diesen aufzuspritzen oder an diesen anzuspritzen. In all diesen Fällen würde eine unlösbar feste Verbindung zwischen Stützelement und Dichtkörper vorliegen.

Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist das Stützelement 16 in den Dichtkörper 5 eingelassen. Zu diesem Zweck verfügt der Dichtkörper 5 im Bereich des Außenumfanges 17 über auf einer Kreislinie angeordnete Ausnehmungen 23, wobei die Längsachse oder Kreislinie mit der Längsrichtung 2 des Dichtkörpers 5 zusammenfällt. Dadurch wird das Stützelement 16 an seinen beiden Axialseiten jeweils durch einen um­ laufenden ringförmigen Vorsprung 21 des Dichtkörpers 5 flankiert, was eine unmittelbare Berührung zwischen den Dichtflächen 15 der abzudichtenden Bauteile und dem Stütz­ element 16 verhindert. Die Dichtflächen 15 sind somit vor Beschädigung geschützt. Darüber hinaus schließt der Außen­ umfang 22 des Stützelements 16 bündig mit demjenigen des Dichtkörpers 5 ab.

Somit liegt hier die Kombination einer stoff­ schlüssigen und einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Dichtkörper 5 und dem jeweiligen Stützelement 16 vor.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Stützelement 16 von mehreren einzelnen, unzusammenhängenden und separaten Stützringsegmenten 16′ gebildet. Diese sind entlang des Außenumfanges 17 des Dichtkörpers 5 in Umfangsrichtung beabstandet verteilt angeordnet, wobei sie, der besseren Fixierung wegen, in den taschenförmigen Ausnehmungen 23 des Dichtkörpers 5 einsitzen.

Es versteht sich, daß der Querschnitt der Stützringsegmente 16′, ebenso wie auch der Querschnitt des Dichtkörpers 5, bedarfsgemäß ausgewählt werden kann. Auch wird man die in Radialrichtung gemessene Dicke der Stützringsegmente 16′ an die zu erwartende axiale Kraftbeaufschlagung an­ passen und bei höherer zu erwartender Kraft größer wählen. Es versteht sich ferner, daß die in Axialrichtung 2 gemessene Länge der Stützringsegmente 16′ so an die Länge des je­ weiligen Dichtkörpers 5 angepaßt wird, daß das zur guten Abdichtung erforderliche Mindestquetschmaß vor dem Auf­ laufen der bauteilseitigen Dichtflächen 15 auf das Stütz­ element 16 gewährleistet ist.

Claims (5)

1. Dichtring, insbesondere für Verschraubungen oder Verschluß­ schrauben oder dergleichen, mit einem ringförmigen Dichtkörper (5), der mit mindestens einem als Anschlag zur Begrenzung des axialen Quetschmaßes des Dichtkörpers (5) dienenden Stützelement so verbunden ist, daß der Dichtkörper (5) gegenüber dem Stütze­ lement an mindestens einer Axialseite vorsteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stützelement von entlang des Außenumfanges (17) des Dichtkörpers (5) in Umfangsrichtung beabstandet ver­ teilt angeordneten Stützringsegmenten (16′) gebildet ist, die in taschenförmigen Ausnehmungen (23) des Dichtkörpers (5) bündig mit dessen Außenumfangsfläche fest einsitzen, so daß sie an bei­ den Axialseiten von einem ringförmigen Vorsprung (21) des Dicht­ körpers (5) flankiert werden, und daß die Stützringsegmente (16′) am Dichtkörper (5) durch eine Fügeverbindung oder durch Beschichtung oder dergleichen befestigt sind, beispielsweise mittels einer Haft- oder Klebeverbindung oder durch Aufspritzen.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (5) aus einem anderen Werkstoff besteht als die Stützringsegmente (16′).

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringsegmente (16′) aus härterem Material bestehen als der Dichtkörper (5).

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützringsegmente (16′) in Axialrichtung (2) des Dichtringes eine höhere Festigkeit oder Stabilität aufweisen als der Dichtkörper (5).

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützringsegmente (16′) aus Metall bestehen oder zumindest metallische Bestandteile aufweisen oder aus kunststoffhaltigem Material und insbesondere aus Kunststoff, zum Beispiel einem Polymer, bestehen.