DE4243417A1 - Dichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring für das Abdich­ ten von relativ zueinander beweglichen Teilen eines Appara­ tes, wobei der Querschnitt des Dichtungsringes im wesentli­ chen rechteckig ist, jedoch an wenigstens zwei einander ge­ genüberliegenden Seiten Vorsprünge aufweist, die als Dicht­ lippen wirken und durch wenigstens eine Einbuchtung vonein­ ander getrennt sind.

Solche Ringe werden für zahlreiche Anwendungen gebraucht. Im vorliegenden Fall ist vor allem an solche Dichtungsringe ge­ dacht, welche einen flüssigkeitsfördernden Kolben innerhalb eines Zylinders dichten müssen, um den Durchtritt der Flüs­ sigkeit zu verhindern. Dies ist besonders bei Kraftstoffinjekto­ ren von erheblicher Bedeutung.

Allgemein haben Dichtungsringe, bedingt durch die verschie­ denen Anwendungsbereiche, verschiedene Querschnitte. Am be­ kanntesten sind die sog. O-Ringe, deren Querschnitt in der Regel kreisförmig ist. Halbkreis-, trapez-, rechteckförmige und Querschnitte in Form des Buchstabens H oder T sind aber ebenfalls bekannt. Ein weiterer Querschnitt ist quadratisch, mit abgerundeten Ecken und mit Einbuchtungen an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Seiten. Dadurch bildet jede abgerundete Ecke eine Art Dichtungsvorsprung, was die Dicht­ wirkung verbessert.

Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, einem solchen Ring einen abgeänderten Querschnitt zu geben, um folgende Ziele zu erreichen:

• 1. Die Herstellung des Ringrohlings soll flexibler ge­ staltet werden, unter Beibehaltung der Dichtwirkung.
• 2. Der Ring soll nach seiner Formgebung leichter fertig zu bearbeiten sein, ohne Gefahr, daß hierbei Ober­ flächenschäden auftreten, welche die Dichtwirkung ent­ scheidend beeinträchtigen.
• 3. Der fertige Ring soll die optische Schlußkontrolle rascher durchlaufen können, so daß pro Zeiteinheit mehr Stücke kontrolliert werden können.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß durch einen Dichtungs­ ring erreicht, der die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Ring mit einem bisher bekannten Querschnitt und

Fig. 2 den Querschnitt des erfindungsgemäßen Ringes.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt eines bekannten Dich­ tungsringes 1a ist aus einem Quadrat heraus entstanden, dem die Ecken kräftig abgerundet wurden. Zusätzlich sind auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten Einbuchtungen 2a angeordnet. Es sind auch Ringe bekannt geworden, bei denen solche Einbuchtungen auf allen vier Seiten vorhanden sind. Durch die Einbuchtungen 2a werden aus den beiden Ecken, die je eine Einbuchtung begrenzen, jeweils Vorsprünge, die als Dichtlippen wirken. Der ganze Ring sitzt in einer Nut 4 ei­ nes Kolbens 5, der sich innerhalb eines Zylinders 6 befindet. Sowohl Kolben 5 als auch Zylinder 6 sind nur teilweise dar­ gestellt, d. h. nur mit ihren gegenüberliegenden Wandungen.

Durch die genannten Vorsprünge 3 und durch die Einbuchtun­ gen 2a wird erreicht, daß der Dichtungsring gut komprimier­ bar wird und sich hierbei sowohl dichtend an die Wand des Zylinders 6 als auch am Grund der Nut 4 anlegt. Hierbei wer­ den die Dichtungsvorsprünge 3 zusammengedrückt und legen sich unter Druck an, was eine gute Dichtung bewirkt.

Nun ist aber zu beachten, daß die Dichtungsringe in einer zweiteiligen Form als Rohlinge hergestellt werden. Die bei­ den Formteile liegen in einer Ebene, der sog. Formtrennebe­ ne, aufeinander, die in Fig 7 schematisch dargestellt und mit 7 bezeichnet ist. Beim Pressen oder Spritzen bilden sich in dieser Formtrennebene 7 Gräte 8 (nur in Fig. 2 und nur auf einer Seite dargestellt), die entfernt werden müssen. Die Entfernung ist deswegen notwendig, weil sonst die Gräte 8 bei der obenerwähnten Kompression des Ringes den Raum aus­ füllen würden, der von jeder der Einbuchtungen 2a gebildet ist und in den sich die angrenzenden Vorsprünge zur Hälfte hinein deformieren müssen, obwohl sie sich gleichzeitig auch etwas in axialer Richtung des Kolbens ausdehnen. Diesem Aus­ füllen des Raumes muß vor allem Beachtung geschenkt werden, wenn die Form schon längere Zeit verwendet und hierbei mehr­ fach gereinigt wurde. Dadurch wird nämlich der die Gräte 8 bildende Spalt zwischen den beiden Formhälften immer größer und mit ihm die Gräte 8, was schließlich dazu führen kann, daß sie mehr Platz beanspruchen als die Einbuchtung zu­ läßt. Die Entfernung der Gräte erfolgt meist mechanisch, entweder durch Glattschleifen oder durch das sog. Kaltent­ graten, wobei die Gräte des tiefgekühlten Ringes durch Be­ strahlung mittels Kunststoffpartikel entfernt werden, ähn­ lich wie beim Sandstrahlen. Weil aber die Dichtungsringe oft sehr klein sind, läßt es sich nicht immer vermeiden, daß an einzelnen Stellen entlang des Umfanges mehr als nur die Gräte entfernt wird. Dort entstehen dann Vertiefungen, wel­ che die Dichtwirkung herabsetzen. Die Entfernung der Gräte wird auch durch den Umstand erschwert, daß sich diese an den tiefsten Stellen der Einbuchtungen befinden, an die nur schwer heranzukommen ist.

Durch die hier aufgezeigten Probleme muß die Kontrolle der fertig bearbeiteten Dichtungsringe besonders gründlich durch­ geführt werden. Nicht nur müssen die Einbuchtungen auf die erwähnten Vertiefungen hin untersucht werden, sondern auch die sie begrenzenden Dichtvorsprünge 3, da stets die Möglich­ keit besteht, daß bei der erwähnten Entfernung der Gräte 8 auch sie an mindestens einzelnen Steilen ihres Umfanges be­ schädigt wurden. Diese genaue Prüfung verlängert aber die Kontrollzeit und setzt damit die Produktion herab.

Diese Nachteile werden nun dadurch vermieden, daß man gemäß Fig. 2 den Dichtungsring 1 an seinem Querschnitt mit wenig­ stens einem weiteren Zusatzvorsprung 3a versieht, der von den Vorsprüngen 3 durch je eine Einbuchtung 2 getrennt ist. Er ragt gleich weit vor wie diese. Er dient, neben seiner ei­ gentlichen Aufgabe der Dichtwirkung, auch dazu, daß die Form­ trennebene 7 durch ihn gelegt werden kann. Damit erfolgt die Bildung der Gräte 8 nun nicht mehr an der tiefsten Stelle wie beim Ring 1a, sondern an einer der höchsten Stellen des Quer­ schnittes. Die Entfernung der Gräte geht dadurch erheblich einfacher vor sich. Treten dennoch Beschädigungen auf, so sind sie wie gesagt am mittleren Vorsprung 3a zu finden die äußeren Vorsprünge 3 bleiben im wesentlichen unberührt und be­ halten daher ihre volle Dichtwirkung bei. Dadurch ist es mög­ lich, auch solche Ringe der weiteren Verwendung zuzuführen, außer die Bedingungen an die Dichtwirkung seien extrem hoch. Für weniger hohe Ansprüche sind aber auch solche Ringe noch durchaus brauchbar. Die Ausschußrate wird also merklich he­ rabgesetzt im Vergleich zu den bisher bekannten Ringen. Auch muß jetzt nur noch der mittlere Dichtvorsprung 3a sehr ge­ nau geprüft werden, während bei den äußeren Vorsprüngen die Kontrolle kürzer ausfallen kann. Die Kontrollzeit pro Stück nimmt also merklich ab, was sich in einer Produktionssteige­ rung auswirkt.

Man könnte nun den Einwand erheben, auch beim Ring nach Fig. 1 sei dies möglich, indem man nämlich die Formtrennebene 7 so legt, daß sie durch die höchste Erhebung des einen oder anderen Vorsprunges 3 führt. Damit wären auch die Gräte am besten Ort zu ihrer Entfernung. Zu beachten ist jedoch, daß dann nur noch ein Vorsprung ohne Gräte übrigbleibt, und da­ mit bei einem allfälligen Schaden am andern Vorsprung die Ge­ samtdichtwirkung unter das zulässige Maß absinkt, falls der Ring aus Versehen die Kontrolle unbeanstandet passiert, oder daß dann der Ausschuß wieder merklich ansteigt.

Die Anzahl der zwischen den äußeren Vorsprüngen liegenden inneren Vorsprünge 3a kann auch größer als in Fig. 2 darge­ stellt sein, wenn die Bedingungen dies verlangen. In der Re­ gel genügt aber ein solcher Vorsprung, denn sonst wird der Dichtungsring in axialer Richtung zu lang, d. h. er wird zu einem wenn auch kurzen Schlauch, was bei seiner Montage zu Problemen führt. Die Formtrennebene legt man dann durch die höchste Erhebung einer dieser Vorsprünge in derselben Art wie bei einem einzigen Zwischenvorsprung. Sind z. B. zwei Zwischenvorsprünge, wählt man den einen oder anderen. Die beiden Formteile werden dann unterschiedlich tief, was aber keine Rolle spielt.

Der dargestellte Dichtungsring 1, mit mindestens drei Vor­ sprüngen, weist somit erhebliche Vorteile gegenüber den bis­ her bekannten Ringen auf. Man kann ihn aber noch weiter ver­ bessern, dies im Hinblick auf sein Aufbringen auf den abzu­ dichtenden Teil, hier den Kolben 5. In bevorzugter Weise wer­ den nämlich diejenigen Flanken der Vorsprünge 3, die nicht an die Einbuchtungen 2 angrenzen, also die äußeren Flanken 9, absolut geradlinig ausgeführt und verlaufen schräg zu den durch die ursprüngliche Rechteckform des Querschnittes defi­ nierten Seiten. Diese geraden Flanken 9, die auch als Monta­ geschrägen bezeichnet werden, erleichtern das Aufsetzen des Ringes 1 ganz erheblich. Gegenüber den abgerundeten Ecken des Ringes 1a haben sie den Vorteil, daß sie in diesen weniger Material beanspruchen, das bei der Ringmontage unter ungüns­ tigen Bedingungen gestaucht werden kann, d. h. wenn die Tole­ ranzen klein sind. Dieses Stauchen tritt bei den Ringen 1a häufig auf und führt dann bereits bei der Montage zu Beschä­ digungen und damit zum möglichen Verlust der Dichtwirkung. Der Winkel, unter welchen diese Montageschrägen 9 verlaufen, be­ trägt üblicherweise 45°. Er kann aber auch geringer sein, bei­ spielsweise 30°, wobei dann dieser Winkel zu derjenigen Ebe­ ne gemessen wird, die durch die höchsten Stellen der Vor­ sprünge 3 und 3a verläuft, in Fig. 2 also senkrecht und somit parallel zu den Wänden des Kolbens 5 und des Zylinders 6.

Nicht nur dieser Winkel kann nach Bedarf variiert werden, d. h. nach den Anforderungen. Dasselbe gilt auch für die Winkel der anderen Flanken der Vorsprünge sowie auch für die Tiefe der Einbuchtungen 2. Man kann durch die Variation aller dieser Größen, die man gesamthaft als Formfaktor bezeichnet, die Dichtwirkung, also den Druck auf die Teile des Apparates, verändern (sog. variable Pression). Man kann eine hohe Dicht­ wirkung wählen, die dann aber die Montage des Ringes etwas erschwert, oder man kann die Montage unter Inkaufnahme einer geringeren Dichtwirkung erleichtern.

Zu erwähnen ist noch, daß der Querschnitt des Ringes 1 ge­ mäß Fig. 2 nicht nur unbedingt quadratisch sein muß, son­ dern je nach Apparatetyp und Betriebsbedingungen auch allge­ mein rechteckig sein kann.

Claims (6)

1. Dichtungsring für das Abdichten von relativ zueinander be­ weglichen Teilen eines Apparates, wobei der Querschnitt des Dichtungsringes im wesentlichen rechteckig ist, jedoch an wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Seiten Vor­ sprünge (3) aufweist, die als Dichtlippen wirken und durch wenigstens eine Einbuchtung (2a) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen Vorsprüngen (3) mindestens ein weiterer Zwischenvorsprung (3a) angeord­ net ist, der von den genannten Vorsprüngen (3) beidseitig durch je eine Einbuchtung (2) getrennt ist.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Querschnitt quadratisch ist.

3. Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß nur ein Zwischenvorsprung (3a) vorhanden ist.

4. Dichtungsring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenvorsprung (3a) gleich weit vorsteht wie die ihn einrahmenden Vorsprünge (3).

5. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten Vorsprünge (3) sich an den Ecken der Querschnittsform befinden, und daß diejenigen (9) ihrer beide Flanken, die nicht an die Einbuchtung (2) angrenzen, geradlinig sowie unter einem Winkel zu den Seiten der Rechteckform verlaufen.

6. Dichtungsring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Winkel zwischen 30 und 45° in bezug auf eine Ebene beträgt, die durch die höchsten Stellen der Vorsprünge (3, 3a) führt.