DE69118845T2

DE69118845T2 - Federbelastete Ringdichtungsanordnung

Info

Publication number: DE69118845T2
Application number: DE69118845T
Authority: DE
Inventors: Joan C Balsells; Peter J Balsells
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2011-12-10
Also published as: JPH05133475A; ATE136995T1; EP0491258A1; DE69118845D1; EP0491258B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Dichtungsanordnung zum Abdichten von Gasen und Flüssigkeiten mit einer Federanordnung, die an Kolben oder Gehäusen und dergleichen zur Verwendung in sowohl statischen als auch dynamischen Anwendungen befestigt werden kann, wobei die dynamische Anwendung eine hin- und her verlaufende, drehende und oszillierende Bewegung beinhaltet.
Bis heute sind gewöhnliche O-Ring-Dichtungen in statischen und dynamischen Anwendungen benutzt worden. Jedoch haben solche O-Ringe, die üblicherweise aus einem homogenen, elastischen Material wie z. B. Gummi oder dergleichen hergestellt sind, den schwerwiegenden Nachteil, daß sie dazu neigen, während ihrer Alterung sich zu verhärten, wobei ein solcher Alterungsprozeß im allgemeinen bei erhöhten Temperaturen beschleunigt verläuft.
In einer typischen Anwendung wird der O-Ring um etwa 30% seiner Gesamthöhe komprimiert, was zu einer Deformation des O- Rings derart führt, daß an ihm ebene Bereiche erzeugt werden. Nach einer Zeitspanne verhärtet sich der O-Ring, wobei der Grad des Verhärtens aufgrund des Alterunng sich mit dem Material der Konstruktion und auch mit dem Fluid ändert, welchem der O-Ring ausgesetzt wird.
Entsprechend dem Hook'schen Gesetz, wird beim Belasten der O-Ringe eine Kraft erzeugt, die proportional zu deren Auslenkung ist. Das heißt, daß je größer die Auslenkung ist, desto größer die von dem O-Ring ausgeübte Kraft ist. Diese Charakteristik führt zu schlechten Abnutzungs-Charakteristiken des O- Rings. Zusätzlich haben O-Ringe im allgemeinen einen höheren Expansionskoeffizienten als ein metallischer Kolben oder metallisches Gehäuse, welches von dem O-Ring abgedichtet wird. Indem sich die Dichtung verhärtet, dehnt sich der O-Ring mehr als das Metall aus, was eine größere Kraft und eine begleitende Verformung des O-Rings erzeugt. Danach wird der O-Ring bei einer geringeren Temperatur an dem Außendurchmesser des Kolbens lose, was eine Ljeckage verursachen kann. Natürlich hängt der Grad der Leckage und das Verhärten des O-Rings von dem Thermozyklus und der Temperatur, bei der ein solcher Thermozyklus auftritt, sowie von der speziellen Zusammensetzung des O- Rings und von seinem Querschnitt neben anderen Faktoren ab.
In Rotationsanwendungen haben die O-Ringe noch weitere Nachteile. Es ist bekannt, daß, wenn ein O-Ring an einem Gehäuse mit einer Welle, die durch seinen Innendurchmesser hindurchgeht, angebracht ist und die Welle sich dreht, ein bestimmter Reibungsgrad zwischen der Welle und der Oberfläche des O-Rings an seinem Innendurchmesser auftritt. Je höher die Umdrehungszahl pro Minute der Welle ist, desto größer ist der an dem O-Ring auftretende Druck, was zu einem größeren Grad der Reibung führt, die zwischen der Welle und dem Innendurchmesser des Rings sich entwickelt. Dieser Effekt, der als der Gow-Joule-Effekt bekannt ist, bewirkt, daß der O-Ring in Richtung auf die Welle eher schrumpft als expandiert und daß, je höher die sich entwickelnde Temperatur ist, desto größer die Schrumpfung ist, die in Richtung auf die Welle auftritt. Dies führt zu einer größeren Abnutzung des O-Rings.
Ein spezieller Nachteil eines herkömmlichen O-Rings, wie er in hin- und her verlaufenden Anwendungen verwendet wird, bei denen der O-Ring an einem Kolben oder einer Welle angebracht ist, betrifft Torsionseffekte an dem O-Ring. Das heißt, daß, wenn die O-Ringe in einer rechtwinkligen O-Ring-Nut an einer Welle oder an einem Kolben angebracht sind, eine Axialbewegung auftritt, die dazu führt, daß der O-Ring in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung oder des Drucks entlang des O-Rings sich zu rollen bestrebt ist. Natürlich ist bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen bei hohem Druck dieser Effekt beträchtlich und kann eventuell zu einem Versagen des O- Rings aufgrund der Roll- und/oder Torsionseffekte an dem Ring führen.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine federbelastete O- Ring-Dichtungsanordnung gerichtet, die eine Feder mit gekippter Windung aufweist, welche mit einem Elastomer mit einem hohlen Querschnitt gefüllt ist. Bisher ist kein Versuch unternommen worden, ein elastisches oder aus Kunststoff bestehendes Material zu verwenden, um die von der Dichtungsanordnung als Antwort auf die Auslenkung der Feder entlang einer Belastungsrichtung ausgeübte Kraft zu modifizieren. Der Stand der Technik bezüglich eines Kunststoffmaterials in Verbindung mit einer gekippten Schraubenfeder ist beschränkt auf die Verwendung einer in einem elastischen Material eingebetteten gekippten Schraubenenfeder, um darin eine Verstärkung auszubilden, was völlig auf irgendwelche Belastung-Auslenkungs-Charakteristiken der Feder verzichtet (s. US-Patent 3,183,010 von Bram).
Die EP 450 392 Al, die eine nicht vorveröffentlichte Druckschrift darstellt, zeigt eine federbelastete Anordnung mit gekippten Windungen, mit einem Stützelement, das eine Nut aufweist, und mit einer Federanordnung, die eine Mehrzahl von Windungen aufweist, die eine größere und eine kleinere Achse haben und entlang einer Mittellinie gekippt sind, welche von einem Schnitt der größeren und der kleineren Achse definiert ist, wobei die Federanordnung ein elastisches Material aufweist, das um und zwischen der Mehrzahl von Windungen angeordnet ist und einen hohlen Querschnitt aufweist, um die Kraft zu modifizieren, die von der Federanordnung als Antwort auf die Auslenkung der Federanordnung entlang einer Belastungsrichtung ausgeübt wird. Die EP 450 392 Al zeigt jedoch keine Dichtringanordnung, die eine Dichtungsfläche mit einer Nut bereitstellt, die derart dimensioniert ist, daß sie die Federanordnung nicht-invasiv stützt, um die elastischen Charakteristiken der Mehrzahl von Windungen zu steuern und um die Dichtungsfläche zum Dichtungskontakt mit einem Belastungselement zu orientieren, wobei die Federanordnung innerhalb eines Arbeitsauslenkungsbereiches unterbelastet bleibt.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine federbelastete Ring-Dichtungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt allgemein ein Stützelement mit einer Nut und eine Federanordnung, wie sie in Anspruch 1 definiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Dichtungsanordnung mit gekippten Windungen Windungen, die miteinander derart verbunden sind, daß sie eine in sich geschlossene elastische, gekippte Schraubenfeder (= garter type) bilden, und die Nut zum nicht-invasiven Stützen der in sich geschlossenen, elastischen Schraubenfedern umfaßt ein Mittel zum Definieren eines Hohlraums, um die Schraubenfeder entlang ihrer kleineren Achse auszulenken und um die in sich geschlossene, elastische Schraubenfeder entlang ihrer größeren Achse belasten zu können. Außerdem kann die in sich geschlossene, elastische Schraubenfeder mit einem Windungswinkel größer als 0º und kleiner als 90º orientiert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Mehrzahl von Windungen innerhalb des elastischen Materials in einer gestreckten, beabstandeten Beziehung angeordnet, wobei das elastische Material einen ausreichenden Widerstand aufweist, um die Mehrzahl von Windungen in der gestreckten, beabstandeten Beziehung zu halten und wobei der Abstand zwischen den Windungen in der gestreckten, beabstandeten Beziehung größer als der Abstand zwischen den Windungen ist, wenn sie nicht in der gestreckten, getrennten Beziehung durch das elastische Material gehalten werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Mehrzahl von Windungen innerhalb des elastischen Materials in einem vorbelasteten Zustand angeordnet, in welchem die Mehrzahl von Windungen entlang der Belastungsrichtung ausgelenkt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
Fig. 1a ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht der Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei allgemein eine Mehrzahl von windungsartigen Einrichtungen gezeigt ist, die innerhalb eines elastischen Materi- als mit einem hohlen Zentrum angeordnet sind;
Fig. 1b ist eine vordere Querschnittsansicht der in Fig. 1a gezeigten Feder entlang der Schnittlinie 1b-1b;
Fig. 2 ist eine axiale Feder mit gekippten Windungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Windungen im Uhrzeigersinn gekippt sind;
Fig. 3 ist eine Ansicht entlang der Schnittlinie 3-3 der in Fig. 2 gezeigten Feder, wobei die Figur einen Rückwinkel an einem Innendurchmesser der Feder und einen Vorderwinkel an einem Außendurchmesser der Feder zeigt;
Fig. 4 ist eine Feder in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, in der die Windungen in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gekippt sind;
Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Feder in Fig. 4 entlang der Schnittlinie 5-5 zeigt und einen Rückwinkel an einem Außendurchmesser der Feder und einen Vorderwinkel an einem Innendurchmesser der Feder darstellt;
Fig. 6 ist ein Aufriß einer Radialfeder in Übereinstimmung mit der vorliegender Erfindung, welche im Uhrzeigersinn entlang ihrer Mittellinie mit dem Rückwinkel oben gekippt ist;
Fig. 7 ist eine radiale Feder mit gekippten Windungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, in der die Windungen in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn des in ihrer Unterseite ausgebildeten Rückwinkel gekippt sind;
Fig. 8 zeigt eine typische Belastung-Auslenkung-Kurve für eine Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, um die Nomenklatur zu definieren;
Fig. 9 zeigt eine Axialfeder mit einer unregelmäßigen Gestalt, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen hohlen Innenraum aufweist;
Fign. 10-13 zeigen verschiedene Innenquerschnittskonfigurationen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fign. 14-16 zeigen Variationen beim Einkapseln der Windungen mit einem Elastomer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 17 ist eine Feder in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl von Windungen, die spezifische Dimensionen zeigen;
Fign. 17a-e zeigen Ansichten der Feder, wobei die Positionen und die Menge an elastischem Material in Kombination variiert sind;
Fig. 18 zeigt Kurven, die die Wirkung von ausgehöhltem elastischen Material auf die Kraft-Auslenkung-Kurve einer Feder mit gekippten Windungen darstellen;
Fign. 19a-c zeigen in einem Querschnitt eine Feder, die innerhalb eines Elastomers in einem vorbelasteten Zustand gehalten ist;
Fig. 20 zeigt die Wirkung auf die Kraft-Auslenkung-Kurve einer Feder, die in einem vorbelasteten Zusatnd durch das Elastomer gehalten ist;
Fign. 21a-c zeigen eine Feder in einer freien Position und eingebettet in einem Elastomer in einer gestreckten Konfiguration;
Fig. 22 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Mehrzahl von Windungen mit einem elastischen Material um die herum in einer Nut angeordnet darstellt;
Fign. 23a und b sind Ansichten einer alternativen Ausführungsform einer Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste und eine zweite Mehrzahl von windungsartigen Einrichtungen in derselben Richtung entlang der gemeinsamen Mittellinie gekippt und voneinander getrennt sind;
Fign. 24a und b zeigen eine alternative Ausführungsform einer Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, bei der die erste und die zweite Mehrzahl von Windungen in entgegengesetzten Richtungen gekippt sind und wobei das elastische Material eine wesentlich größere Abmessung als der Durchmesser der Mehrzahl von Windungen aufweist, wodurch ein Mittel zum Positionieren der Mehrzahl von Windungen bereitstellt wird, damit die Belastungsrichtung etwa rechtwinklig zu der Mittellinientangente verläuft;
Fig. 25 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die das Anbringen der Federanordnung darstellt, indem Teile eines elastischen Elements verwendet werden, um die Windungen zu positionieren;
Fig. 26 ist eine Querschnittsansicht von Fig. 25 entlang der Linie 26-26;
Fig. 27 ist eine alternative Ausführungsform einer Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die eine alternative Form des elastischen Elements zeigt;
Fign. 28 und 29 zeigen dynamische Dichtungsanwendungen für die Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung, bei denen die Dichtung in einem Kolben bzw. in einem Gehäuse angeordnet ist;
Fign. 30 und 31 zeigen jeweils eine Feder, die in einem Gehäuse und einem Kolben angeordnet ist und in einer Nut gehalten ist, wobei die Nutbreite größer als die Windungshöhe und die Nuttiefe kleiner als die Windungsbreite ist;
Fign. 32a und b zeigen eine Dichtung innerhalb des Hohlraumes für statische und dynamische Zwecke, bei der die Dichtung in dem Hohlraum zurückgehalten ist, indem die Dichtung entlang der kleineren Achse komprimiert wird, wobei Fig. 32a die Feder in einer zusammengebauten Position und Fig. 32b die Feder in einer belasteten Position zeigen;
Fign. 33a und b sind ähnlich den Fign. 32a und 32b, wobei die Feder verglichen mit den Fign. 32a und 32b in einer invertierten Position angeordnet ist;
Fign. 34-40 zeigen verschiedene Anwendungen von Federdichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 41 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein separates abgeschrägtes Druckelement verwendet, um die Federdichtungen zu belasten;
Fig. 42 ist ähnlich der in Fig. 40 gezeigten Dichtung, wobei sie ein Doppelwinkeldruckelement verwendet; und
Fign. 43-44 zeigen verschiedene Kolben und Gehäuse, die mit den Federdichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Druckelementen montiert sind.

Detaillierte Beschreibung

In den Fign. 1a und 1b ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung allgemein eine Federanordnung 10 gezeigt, welche eine Mehrzahl von Windungen 12 aufweist, die miteinander in einer beabstandeten Beziehung verbunden sind, um die Feder 14 zu veranlassen, eine im allgemeinen konstante Kraft in einer Belastungsrichtung normal zu einer Tangente zu einer Mittellinie 16 auszuüben, wie später detaillierter beschrieben wird. Ein elastisches Material, das um und zwischen der Mehrzahl von Windungen 12 angeordnet ist, weist einen hohlen Querschnitt 20 auf, der ein Mittel zur Modifizierung der Kraft darstellt, die von der Feder 14 als Antwort auf die Auslenkung der Federanordnung 10 entlang einer Belastungsrichtung ausgeübt wird, wie später detaillierter beschrieben wird.
Die Fign. 2 bis zeigen eine Anzahl von Federn 30, 32, 34, 36 mit gekippten Windungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Jede Feder weist eine Mehrzahl von Windungen 38, 40, 42, 44 auf. Die Windungen 38, 40 der Federn 30 und 32 sind derart miteinander verbunden, daß sie eine kreisförmige Feder mit einer primären Belastung-Auslenkung- Charakteristik entlang einer Axialrichtung der kreisförmigen Feder 30, 32 bilden. Die in den Fign. 2 und 3 gezeigte Feder 30 hat eine im Uhrzeigersinn gekippte Wicklung, wobei die Windungen 38 miteinander so verbunden sind, daß ein Rückwinkel 48, der einen Rückabschnitt (Hinterabschnitt) 50 definiert, entlang eines Innendurchmessers 52 der Feder 30 verläuft und ein Vorderwinkel 56, der einen Vorderabschnitt 58 der Schraubenfeder 30 definiert, entlang eines Außendurchmessers 60 der Feder 30 verläuft.
Gemäß den Fign. 4 und 5 weist die axiale Feder 32 Windungen 40 auf, die miteinander derart verbunden sind, daß man eine entgegen dem Uhrzeigersinn gekippte Schraubenfeder hat, wobei ein Rückwinkel 64 einen Rückabschnitt 66 entlang eines Innendurchmessers 68 der Feder 32 definiert und wobei ein Vorderwinkel 70 einen Vorderabschnitt 72 entlang eines Außendurchmessers 74 der Feder 32 definiert.
In den Fign. 6 urd 7 sind Federn 34, 36 mit einer Mehrzahl von Windungen 42, 44 gezeigt, die miteinander derart verbunden sind, daß sie eine kreisförmige Feder mit einer primären Belastung-Auslenkung-Charakteristik entlang einer Radialrichtung, die jeweils durch die Pfeile 76, 78 angezeigt ist, bilden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Windungen derart verbunden, daß sie ein Kippen im Uhrzeigersinn mit einem Rückwinkel 82, der einen Rückabschnitt 84 entlang einer Oberseite 86 definiert, und mit einem Vorderwinkel 88 bereitstellen, der einen Vorderabschnitt 92 definiert, welcher entlang dem Boden 100 der Feder 34 angeordnet ist.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, kann die Feder 36 alternativ Windungen 44 aufweisen, die derart verbunden sind, daß ein Kippen der Windungen entgegen dem Uhrzeigersinn mit einem Rückwinkel 98, der einen Rückabschnitt 104 entlang eines Bodens 102 der Feder 36 definiert und mit einem Vorderwinkel 106, der einen Vorderabschnitt 108 entlang einer Oberseite 110 der Feder 36 definiert, verursacht wird.
Wie später beschrieben wird, weisen alle Federn 30, 32, 34, 36 eine im wesentlichen konstante Kraft-Auslenkung-Charakteristik innerhalb einer Arbeitsauslenkung auf.
Eine noch andere strukturelle Anordnung der gekippten Windungsanordnungen 30, 32, 34 und 36 ist ihre Orientierung innerhalb des Elastomers 18. Wie in dem US-Patent 4,893,795 beschrieben ist, das am 16. Januar 1990 Balsells mit dem Titel "Radially Loaded Canted-Coil Springs with Turn Angle" erteilt worden ist, kann die Federanordnung in einer Windungswinkelorientierung von dem Elastomer gehalten werden.
Fig. 7a zeigt in schematischer Form einen Querschnitt der Feder 34 mit gekippten Windungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einem Windungswinkel θ, einer gemessenen Windungsbreite CW, einer gemessenen Windungshöhe CH und einer gemessenen Federhöhe H der Feder 34. Wie in Fig. 7a gezeigt ist, kann die Windung im Uhrzeigersinn (durchgezogene Linien) oder entgegen dern Uhrzeigersinn (gestrichelte Linien) erfolgen. Der Windungswinkel θ kann als ein Winkel definiert werden, der von einer im allgemeinen kreisförmigen Feder gebildet wird, die einen Kegel oder einen invertierten Kegel in Abhängigkeit von der Position der Feder bildet, und indem man den Windungswinkel für die Horizontale zu dern Schnittpunkt durch die Mittellinie 112 der Feder 34 mißt.
Fig. 8 zeigt eine repräsentative Belastung-Auslenkung-Kurve A für Federn 30, 32, 34, 36, bei der die Federn eine im allgemeinen lineare Belastung-Auslenkung-Beziehung aufweisen, wie durch das Liniensegment 124 gezeigt ist, bis sie einen minimalen Belastungspunkt 126 erreicht, nach dern die Belastung-Auslenkung-Kurve innerhalb einer Arbeit-Auslenkung-Kurve 130 zwischen dem minimalen Belastungspunkt 126 und einem maximalen Belastungspunkt 132 relativ konstant bleibt. Zwischen dem minimalen Belastungspunkt 126 und dem maximalen Belastungspunkt 132 kann die Belastung-Auslenkung-Kurve konstant sein oder einen schwachen Anstieg aufweisen, wie in Fig. 8 gezeigt ist.
Der Bereich zwischen dem minimalen Belastungspunkt 126 und dem maximalen Belastungspunkt 132 wird üblicherweise als der Arbeitsbereich 130 der Feder bezeichnet. Die Feder 30, 32, 34, 36 wird normalerweise für den Betrieb innerhalb dieses Bereiches belastet, wie er durch den Punkt 134 angezeigt ist.
Ein Belasten der Feder 30, 32, 34, 36 oberhalb des maximalen Belastungspunkts 132 führt zu einer abrupten Auslenkungsreaktion, bis sie enen Endpunkt 136 erreicht, was zu einem permanenten Verhärten der Feder als ein Ergebnis der Überbelastung führt. Wie ebenfalls in Fig. 8 gezeigt ist, liegt ein totaler Auslenkungsbereich bei 138, was die Auslenkung zwischen einem Nullpunkt 140 und dem maximalen Belastungspunkt 132 darstellt.
Das Elastomer oder das elastische Material 18 (siehe Fig. 1), das für die Erfindung geeignet ist, kann irgendein synthetisches oder natürliches Material sein, das seine ursprüngliche Größe und Gestalt nach einer Verformung wieder einnehmen kann, d.h., daß das Material elastisch ist.
Während die in Fig. 1 gezeigte Federanordnung 10 im allgemeinen kreisförmig ist, sollte beachtet werden, daß irgendeine irreguläre Form, beispielsweise die in Fig. 9 gezeigte Federanordnung 50 verwendet werden kann, so lange ihr Querschnitt im Querschnitt hohl ist. Alternativ brauchen die Windungen 12 nicht verbunden zu sein, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Fall kann der Abschnitt der mit einem Elastomer beschichteten oder gefüllten Windungen in Anwendungen verwendet werden, die für lineare Federn geeignet sind.
Die Feder 14 kann durch irgendein Herstellungsverfahren gefüllt werden, das für das verwendete Elastomer geeignet ist, wobei solche Verfahren Extrusion, Gießen, Aufspritzen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren einschließen, um das Elastomer in und um die Windungen 12 der Feder 14 einzuführen, während ein hohler Querschnitt 20 entlang der Mittellinie 16 freigelassen wird. Solche andere Verfahren können das Verschmelzen zweier rohrförmiger Teile (nicht gezeigt) einschließen, wobei ein Teil an der Innenseite der Feder 14 angeordnet ist und der andere an der Außenseite der Feder 14 angeordnet ist, wobei das Verschmelzen der Teile die Räume zwischen den Windungen 12 füllt.
Alternativ kann das Elastomer in und um die Windungen 12 herum ausgebildet sein, während eine Stange 151 einer flüchtigen Zusammensetzung 150 innerhalb der Windungen 12 angeordnet ist. Danach zerstreut sich die flüchtige Zusammensetzung oder wird durch Hitze oder eine Lösung entfernt, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Verschiedene Ausführungsformen der Federanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind in den Fign. 10 bis 15 gezeigt. In Fig. 10 sind Windungen 152 mit einem inneren Elastomer 154 gezeigt, wobei die Windungen 152 eine eiliptische Form aufweisen und das Elastomer 154 einen durchgehenden kreisförmigen Hohlraum 156' aufweist. Fig. 11 zeigt elliptisch geformte Windungen 156 mit einem Elastomer 158 mit einer versetzten oder einer im wesentlichen rechtwinkligen, hohlen durchgehenden Querschnittsöffnung 160. Dagegen zeigt Fig. 12 eine elliptisch geformte Feder 162, die ein Elastomer 164 mit einer unregelmäßig geformten Öffnung 166 aufweist, die zwei im wesentlichen kreisförmige Querschnittsflächen 168, 168' aufweist.
Wie oben erwähnt, kann das elastische Material innerhalb der Windungen 152, 156, 162 angeordnet sein, wie in den Fign. 10, 11 und 12 gezeigt ist. Oder alternativ, wie in Fig. 13 gezeigt ist, kann ein Elastomer 168A an einer Seite 170A der Windungen 172A angeordnet sein. Diese Ausführungsform ist am nützlichsten in Anwendungen, bei denen eine größere Verteilung der Belastung an der einen Seite 170A der Windungen 172A erwünscht ist.
Andere Ausführungsformen 170, 172, 174 der vorliegenden Erfindung, die jeweils in den Fign. 14 bis 16 gezeigt sind, weisen Windungen 178, 180, 182 und Elastomere 186, 188, 190 auf. Die Ausführungsform 170 weist einen offenen Bereich 190 durch die Windungen 178 auf, um den Durchtritt eines Fluids (nicht gezeigt) zur Druckveränderung, zum Kühlen oder zu Schmierzwekken zu erleichtern.
Wie aus Fig. 15 zu ersehen ist, kann das Elastomer 188 als Beschichtung sowohl an der Innenseite 194 als auch an der Außenseite 196 der Windung 180 angeordnet sein, während Fig. 16 das Elastomer 190 entlang der Außenseite und durch die Windungen 182 angeordnet zeigt. Alle diese Ausführungsformen beeinflussen in verschiedener Weise die Kraft-Auslenkung-Charakteristiken der Ausführungsformen 170, 172, 174 in Abhängigkeit von der Anwendung der Ausführungsformen 170, 172, 174.
Die Fähigkeit, eine relativ konstante Kraft innerhalb einer bestimmten Auslenkung zu halten, wird durch eine Anzahl von Parametern beeinflußt. Alle solche Parameter sind zu berücksichtigen, welche den Querschnitt des Elastomers und dessen Anordnung einschließen, wie in den Fign. 10 bis 16 gezeigt ist; die Dicke des Elastomers; die Flexibilität des Elastomers; der Verbindungsgrad zwischen den Windungen 152, 154, 170, 186, 188, 190 und den entsprechenden Elastomeren 154, 156, 168, 186, 188, 190; der Abstand zwischen den Windungen 152, 154, 170, 178, 180, 182; der Drahtdurchmesser; die Windungshöhe; und die Windungsbreite neben anderen Überlegungen.
Es ist zu beachten, daß, wenn eine gekippte Schraubenfeder mit einem Elastomer, besonders in einem äußeren Abschnitt der Windung, gefüllt wird, die daran angewandte Kraft einheitlicher übertragen wird und der auf die zusammen passenden Teile wirkende Druck wesentlich geringer ist. In Anwendungen, wo die gekippte Schraubenfederanordnung 10 in Verbindung mit der Dichtungsvorrichtung verwendet wird, ergibt sich eine wesentlich bessere Dichtungsfähigkeit und führt zu einem deutlichen Anstieg in der Dichtungsleistung und der Dichtungslebensdauer.
Die Fähigkeit der hohlen gekippten Schraubenfeder, die mit einem Elastomer mit einem hohlen Zentrum gefüllt ist, einen hohen Auslenkungsgrad zu erreichen und eine relativ konstante Belastung innerhalb einer hohen Auslenkung zu erhalten, vermindet den Gesamtbetrag der Kraft, die benötigt wird, um ein Dichten zu beeinflussen, und dies bietet einen deutlichen Vorteil, besonders in dynamischen Situationen. Die Fähigkeit der hohlen, mit einem Elastomer gefüllten Feder, sich zu strecken, erleichtert ihre Anordnung in einer Konstruktion mit einer einzigen Nut, die ähnlich derjenigen ist, die in O-Ring-Anwendungen für das Anordnen der Anordnung 10 in einem Kolben (nicht gezeigt) oder in einem Gehäuse (nicht gezeigt) gefunden wird.
Ein anderes sehr wichtiges Merkmal der mit einem Elastomer gefüllten Feder 14 mit einem hohlen Querschnitt 20 ist ihre Verwendung als eine Dichtung selbst. Bisher haben Elastomere die gekippte Schraubenfeder als ein Belastungsmittel verwendet, um den unmittelbaren Kontakt zwischen den Dichtungsflächen des Elastomers zu erhalten. In vielen Anwendungen des Stands der Technik neigt das Elastomer dazu, zu altern oder zu relaxieren aufgrund der Alterungssteifheit des Elastomers oder aufgrund von Temperaturwechseln, und die Feder wird verwendet, um das Elastomer in Kontakt mit den Dichtungsflächen zu zwingen. Indem in der vorliegenden Erfindung das Elastomer 18 innerhalb der Feder 14 verbunden ist und einen hohlen Querschnitt 20 aufweist, können beide Punkte in einem mit einem höheren Grad an Verläßlichkeit und an Dichtungsfähigkeit erreicht werden, und dies kann beim Hin- und Herbewegen, Rotieren, Oszillieren und bei statischen Anwendungen durchgeführt werden.
Ein anderes wichtiges Merkmal besteht darin, die Federanordnung 10 als ein Belastungsmittel zu verwenden, um eine einheitlichere Belastung an einer Dichtungsfläche (nicht gezeigt) auszubilden, was zu einer wesentlich besseren Leistung führt, weil es die Verwendung eines kleineren Drahtes ermöglicht, wodurch die Belastung einheitlich verteilt wird, was zu einer wirkungsvolleren Dichtungsfähigkeit und zu einer längeren Dichtungslebensdauer führt.
In all diesen Anwendungen kann das Elastomer 18 irgendeine Art elastischen Materials sein, beispielsweise Silikon, Buna N, Nitril, Fluorsllikone, PTFE, Elastomere, etc. Auch bestimmte Arten von Kunststoffen, die die Eigenschaften von Elastomeren aufweisen, können aufgrund ihres hohen Reibungskoeffizienten, ihrer Arbeitstemperatur etc. verwendet werden.
Ein spezielles Beispiel der Kraft-Auslenkung-Charakteristiken für die Feder 14 mit den Windungen 12, wie sie in Fig. 17 gezeigt ist, ist in Fig. 18 als Kurve A gezeigt. Wenn ein Elastomer, beispielsweise Dow Corning Silastic 732 RTV, zwischen den Windungen 12 und ihrem Inneren bis zu einer Dicke von 0,016 inch (0,406 mm) mit einem Querschnitt gefüllt wurde, wie in Fig. 10 gezeigt, ergibt sich die resultierende Kraft-Auslenkung-Kurve, wie als Kurve B in Fig. 18 gezeigt. Dasselbe Elastomer wurde zwischen den Windungen 12 und innerhalb der Windungen 12 bis zu einer Dicke von 0,026 inch (0,66 mm) mit einem in Fig. 12 gezeigten Querschnitt angeordnet. Die resultierende Kraft-Auslenkung-Kurve ist Kurve C in Fig. 18.
Wie durch die Kurven A, B und C der Fig. 18 gezeigt ist, bleibt die Kraft-Auslenkung-Kurve der Federanordnungen relativ konstant, aber größer als die Windung 12 ohne Elastomer, wie durch die Kurve A gezeigt ist. Wenn die Menge des Elastomers vergrößert wird oder wenn ein Querschnitt verändert wird, indem ein Elastomer an dem Außen- oder Innendurchmesser der Windung hinzugefügt wlrd, vergrößert sich die auftretende Kraft.
Wie in den Fign 17a-e gezeigt ist, kann die Menge des Elastomers 192 und dessen Anordnung an und um eine Feder 194 herum geändert werden um die Leistung des Elastomers 192 der Feder 194 zu verändern. Fig. 17a zeigt eine Dicke eines Elastomers 192, das ohne Eindringen zwischen Windungen 196 der Feder 194 angeordnet ist während die Fign. 17b, c und e verschiedene Beiträge eines zwischen Windungen 196 angeordneten Elastomers 192 zeigen. Die Fig. 17d zeigt eine Änderung in der Dicke des Elastomers 192 und in seinen Postionen zwischen den Windungen 196.
In Fig. 19a ist eine Federanordnung 200 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der die Feder 202 (auch in den Fign. 19b und c gezeigt) eine Mehrzahl von Windungen 204 aufweist, die vorbelastet sind, bevor sie in ein Elastomer 206 eingebettet wurden. Dies ermöglicht weiter das Zuschneidern der Kraft-Auslenkung-Kurve der Federanordnung 200. Die Kurve A in Fig. 20 zeigt die Kraft-Auslenkung-Kurve für die Feder 202 allein, während die Kurve B die Belastung- Auslenkung-Kurve für die vorbelastete Feder und das Elastomer zeigt. Es sollte beachtet werden, daß, während die Auslenkung der Feder begrenzt wird, eine höhere Belastung erzeugt wird und außerdem eine 17,5%-Auslenkung beim Vorbelasten aufweist, was als Punkt C in Fig. 20 gezeigt ist.
Fig. 21a zeigt eine radiale Windung 210, die mit einem Elastomermaterial 212 mit einem hohlen Zentrum 214 gefüllt ist.
In diesem Fall ist die Feder in einer freien Position, wenn sie mit Material gefüllt wird. Sie sollte mit der Fig. 21b verglichen werden, bei der die Windung 210 gestreckt ist, mit größeren Zwischenräumen, wie durch den Pfeil 220 zwischen den Windungen 210 angezeigt ist, wenn sie mit dem Elastomermaterial 218 gefüllt wird, welches einen hohlen Kern 214 hat, wie in Fig. 21c gezeigt ist. Die von der Windung 210 entwickelte Kraft ist abhängig von dem Betrag des Streckens mit den mechanischen Eigenschaften des Elastomers, dem Grad der Verbindung, dem Abstand zwischen den Windungen, dem Verhältnis von Windungshöhe zu Windungsbreite, etc. Eine Feder dieser Art kann verwendet werden, um eine Dehnungsbelastung auszubilden, oder kann verwendet werden, um eine Kombination von Dehnungsbelastung und Kompressionsbelastung auszubilden. In jedem Fall kann das Strecken der Windungen verwendet werden, um die Kraft-Auslenkung-Kurve der Spule 210 weiter zu modifizieren.
Bei der Herstellung der Federanordnung 10 kann die Feder 14 länger als erforderlich ausgebildet sein, um einen Kreis innerhalb einer Nut 250 zu vervollständigen, wie in Fig. 22 gezeigt ist, wobei die Nut 250 sich in einem Kolben oder einem Gehäuse (nicht gezeigt) befindet. In diesem Fall wird die überschüssige Federlänge das Elastomer 18 veranlassen, sich aneinanderzustoßen und daher jede Lücke zwischen den Federenden zu eliminieren.
In den Fign. 23a und b ist eine alternative Ausführungsform der Federanordnung 300 gezeigt, die eine erste Mehrzahl von Windungen 302 aufweist, die miteinander in einer beabstandeten Beziehung verbunden sind, um die Federanordnung 300 zu veranlassen, eine im wesentlichen konstante Kraft in einer Belastungsrichtung normal zu einer Tangente zu einer Mittellinie 304 auszuüben. Wie oben in Verbindung mit der Mehrzahl von Windungen 12 beschrieben ist, ist ein elastisches Material 306 um und zwischen der Mehrzahl von Windungen 302 und ein hohler Querschnitt 308 angeordnet, der ein Mittel zum Modifizieren der Kraft darstellt, die von der Anordnung 300 der Windung 302 als Reaktion auf die Auslenkung der Federanordnung 300 längs einer Belastungsrichtung ausgeübt wird, wie oben beschrieben ist.
Angeordnet innerhalb der Mehrzahl von Windungen 302 ist eine zweite Mehrzahl von Windungen 310, die miteinander in einer beabstandeten Beziehung verbunden sind und in einer zusammenarbeitenden Beziehung im Innern der ersten Mehrzahl von Windungen angeordnet sind, um die Federanordnung 300 zu veranlassen, eine im wesentlichen konstante Kraft in einer Belastungsrichtung etwa normal zu der Mittellinie 304 auszuüben.
Ein elastisches Material 312 ist um und zwischen der Mehrzahl von Windungen 310 angeordnet und weist einen hohlen Querschnitt 314 auf. Die Fig. 23b zeigt eine Querschnittsansicht der Federanordnung 300 und zeigt auch, daß die elastischen Materialien 306, 312 voneinander mit einer Lücke 320 dazwischen getrennt sein können, um dazwischen eine relative Bewegung zu ermöglichen, wenn die Federanordnung 300 belastet wird.
Ähnlich der Federanordnung 300 weist eine in den Fign. 24a und b bezeigte Federanordnung 330 eine erste Mehrzahl von Windungen 332, um die herum ein elastisches Material 334 angeordnet ist, und eine zweite Mehrzahl von Windungen 336 innerhalb des elastischen Materials 338 dortherum auf. Die Konfiguration der ersten und zweiten Mehrzahl von Windungen 332, 336 und des elastischen Materials 334, 338 ist ähnlich der in den Fign. 23a und b gezeigten Windungsanordnung 300 mit der Ausnahme, daß die erste Mehrzahl von Windungen 332 in einer entgegengesetzten Richtung gegenüber der zweiten Mehrzahl von Windungen 336 entlang einer Mittellinie 342 gekippt ist. Die Leistung der in den Fign. 23a und b und 24a und b gezeigten Ausführungsformen ist ähnlich der oben in Verbindung mit der Federanordnung 10 beschriebenen Anordnung, und dehnen die Fähigkeit des Konstruktionsbereichs der Kurven der erzwungenen Auslenkung weiter aus.
In den Fign. 25-27 sind alternative Ausführungsformen 350, 352 der Federanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine Mehrzahl von Windungen 354, 356 innerhalb des elastischen Materials 358, 360 dort herum aufweisen. Das Merkmal der Ausführungsformen 350, 352 ist die Form des elastischen Materials 358, 360, die jeweils zusammenwirkende Abschnitte 364, 366 und 368 aufweist, welche ein Mittel zum Positionieren der Mehrzahl von Windungen 354, 356 bereitstellen, damit die Belastungsrichtung jeweils etwa rechtwinklig zu der Mittellinie 370, 372 verläuft.
In Fig. 28 ist eine Federanordnung 400 gezeigt, die in einem Kolben 402 angebracht ist, was eine Dichtung gegen ein Gehäuse 404 unter niedrigem Druck mit dynamischer Beanspruchung ausbildet. Die Federanordnung 400 ist entlang einer kleineren Achse 406 belastet und stellt eine Dichtung zwischen dem Kolben 402 und dem Gehäuse 404 dar, welche sich beide in einer Rotationsbewegung, wie durch den Pfeil 408 angezeigt ist, oder in einer Hin- und Herbewegung befinden, wie durch den Pfeil 410 angezeigt ist.
Fig. 29 zeigt eine ähnliche Anordnung für dynamische Anwendungen, bei der die Feder 412 innerhalb einer Nut 414 in einem Gehäuse 416 angeordnet ist, was eine Dichtung gegen einen Kolben 418 darstellt, der rotieren kann, wie durch den Pfeil 420 angezeigt ist, oder sich hin- und herbewegen kann, wie durch den Pfeil 422 angezeigt ist. Diese Feder 412 ist ebenfalls entlang der kleineren Achse 424 belastet.
Fig. 30 zeigt eine Federanordnung 430 mit einem Windungswinkel θ (siehe Fig 7a) , die in einer Nut 432 in einem Gehäuse 434 angeordnet ist, in welchem die Federanordnung 430 in der Nut 432 in einer axial belasteten Position zurückgehalten wird und radial durch einen Kolben 436 belastet ist, um eine statische oder dynamische Dichtung zu bilden. In diesem Fall ist die Nutbreite GW größer als die Windungshöhe CH (siehe Fig. 7a), während die Nuttiefe GD kleiner als die Windungsbreite CW ist. Dabei nimmt die Federanordnung 430 einen Windungswinkel 8 (siehe Fig. 7a) an.
Ähnlich zeigt Fig. 31 eine Federanordnung 440 mit einem Windungswinkel (siehe Fig. 7a), die in einer Nut 444 eines Kolbens 442 angebracht ist, wobei die Feder axial innerhalb der Nut 444 und radial von einem Gehäuse 434a belastet wird. In diesem Fall ist ebenfalls die Nutbreite GW größer als die Windungshöhe CH (siehe Fig. 7a), während die Nuttiefe GD kleiner als die Nutbreite CW ist. Die Federanordnung 440 nimmmt einen Windungswinkel θ (siehe Fig. 7a) an. Es sollte auch beachtet werden, daß die Feder 440 auch mit einem sehr kleinen Innendurchmesser ausgebildet sein kann, so daß sie sich bei der Montage in die Kolbennut 444 dehnt, was eine zusätzliche Rückhaltekraft bereitstellt, die einen zusätzlichen Vorteil bei Rotationsanwendungen ergibt. In einem anderen Fall kann die Dichtung an dem Gehäuse oder Kolben angebracht sein wie in den Fign. 30 und 31 (nicht gezeigt, aber mit einer Nutbreite GW kleiner als die Windungsbreite und mit einer Nuttiefe kleiner als die Windungshöhe).
Fig. 32a zeigt eine Federanordnung 450 mit einem Windungswinkel θ (siehe Fig. 7a), die in einer Nut 452 angeordnet ist, in der die Nutbreite GW etwas größer als die Windungshöhe CH und die Nuttiefe GD etwas kleiner als die Windungsbreite CW ist.
Wie in Fig. 32a gezeigt ist, nimmt die Dichtung 450, wenn sie in die Nut 452 eingebaut ist, einen Einbaudrehwinkel β an, welcher vorzugsweise kleiner als 70º ist. Es ist herausgefunden worden, daß, je kleiner der Einbaudrehwinkel β ist, desto leichter es wird, die Dichtung 450 auszulenken. Die Dichtung 450 ist in einer belasteten Position in Fig. 32b gezeigt, in der sie den Belastungsdrehwinkel α annimmt. Gezeigt in Fig. 32b ist ein Flansch, der eine Belastung der Dichtung 450 verursacht, wie durch die Pfeile 456 angezeigt ist.
In den Fign. 33a und b ist eine Dichtung 460 in einer Nut 462 gezeigt, die der in den Fign. 31a und b gezeigten Feder 450 entspricht, außer daß die Dichtung 460 invertiert ist.
Eine statische Anwendung für Dichtungen 470, 472 ist in den Fign. 34 und 35 gezeigt, bei denen die Dichtungen 470, 472 jeweils in rechtwinkligen Nuten 474, 476 angeordnet sind und mit schrägen Abschnitten 478, 480 belastet sind, wobei die schrägen Abschnitte jeweils Teil von Flanschen 482, 484 sind. Wie in den Fign. 34 und 35 gezeigt ist, ist die Dichtung 472 bezüglich der Dichtung 470 invertiert, und die schrägen Druckelemente 478, 480 bewirken, daß die Dichtung 470, 472 ausgelenkt und gleichzeitig gedreht wird. Wie gezeigt ist, ist die Dichtung von der Außenseite her belastet, was die Windungen veranlaßt, von der Innenseite in Richtung auf die Außenseite anzustoßen.
Fig. 36 zeigt eine Dichtung 490, die eine Variation der in den Fign. 33 und 34 gezeigten Dichtungen 470, 472 darstellt, außer daß die Windungen mit einem schrägen Druckelement 492 von einem Innendurchmesser her belastet sind, welches bewirkt, daß die Außenseite der Windungen ausgelenkt wird.
Fign. 37 und 38 zeigen die Dichtungen 470, 472 in Nuten 474, 476, wie in den Fign. 34 und 35 gezeigt ist, außer daß separate Druckelemente 496, 498 verwendet werden, die nicht Teil der Flansche 500, 502 sind. Ähnlich zeigt Fig. 39 die Dichtung 490 mit einem separaten Druckelement 504.
In Fig. 40 ist eine Dichtung 510 gezeigt, die für statische Zwecke zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen 512, 514 angeordnet ist und die für Niedrigdruckzwecke bestimmt ist, wobei der letztere Zweck bewirkt, daß die Dichtung 510 eine invertierte Position annimmt.
Gezeigt in Fig. 41 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Dichtung 524 aufweist, welche ein schräges Druckelement 526 mit einer Verbundoberfläche 528 mit zwei Abschnitten 530, 532 enthält, um die Belastung der Dichtung 524 innerhalb einer Nut 532 weiter zu kontrollieren.
Eine Modifikation der Dichtung 524 ist in Fig. 42 gezeigt, bei der die Dichtung 536 von einem Druckelement 538 belastet ist. Eine Verbundoberfläche 540 ist ein integrales Teil des Flansches 542. Das Druckelement 538 belastet graduell die Dichtung 536 an der Außenseite und stellt einen höheren Grad an Auslenkung der Windungen bereit, indem die Windungen veranlaßt werden, an dem Außendurchmesser ausgelenkt zu werden.
Die Fign. 43 und 44 zeigen Dichtungen 550 bzw. 552, die in einem gespaltenen Kolben 554 oder einem gespaltenen Gehäuse 556 zu finden sind. Zusätzlich haben die Druckelemente 560, 562 gewinkelte Oberflächen 564, 566, 568 und 570, um die Dichtungen 550 und 552 zu belasten, wie oben ausgeführt ist.
Obwohl oben eine spezifische Anordnung eines federbelasteten Rings und einer Dichtungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, um die Art und Weise zu zeigen, in der die Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, sollte es klar sein, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Folglich sollten jede und alle Abänderungen, Variationen oder äqualente Anordnungen, die den Fachleuten auf diesem Gebiet entgegentreten, als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegend betrachtet werden, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Federbelastete Ringdichtungsanordnung mit gekippten Windungen, mit einem Stützelement (402, 416, 434, 442, 554, 556), das eine Nut (250, 414, 432, 444, 452, 462, 474, 476) aufweist, und mit einer Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150), die eine Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) mit einer größeren und einer kleineren Achse aufweist, welche entlang einer Mittellinie gekippt sind, die durch einen Schnitt der größeren und der kleineren Achse definiert ist, wobei die Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150) ein elastisches Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) aufweist, das um und zwischen der Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) angeordnet ist und einen hohlen Querschnitt aufweist, um die von der Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150) ausgeübte Kraft als Antwort auf die Auslenkung der Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150) entlang einer Belastungsrichtung zu modifizieren und um eine Dichtungsfläche zu schaffen, wobei die Nut (250, 414, 432, 444, 452, 462, 474, 476) derart dimensioniert ist, daß sie die Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150) nicht-invasiv stützt, um die elastischen Charakteristika der Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 326, 354, 356, 412) zu kontrollieren und um die Dichtungsfläche für einen Dichtungskontakt mit einem Belastungselement (404, 418, 436, 482, 484, 500, 502, 542) zu orientieren, wodurch die Federanordnung (10, 170, 172, 174, 200, 300, 330, 350, 352, 400, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 460, 470, 472, 490, 510, 524, 550, 552, 150) unter Belastung innerhalb eines Arbeitsauslenkungsbereiches gehalten wird.

2. Dichtungsanordnung mit gekippten Windungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) miteinander derart verbunden sind, daß sie eine in sich geschlossene, elastische gekippte Schraubenfeder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 452, 462, 474, 476) zum nicht-invasiven Stützen der in sich geschlossenen, elastischen Schraubenfeder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 202, 412, 440) so ausgebildet ist, daß sie die Feder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 202, 412, 440) entlang ihrer kleineren Achse auslenkt, damit die in sich geschlossene, elastische Schraubenfeder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 202, 412, 440) entlang ihrer größeren Achse belastet werden kann.

3. Dichtungsanordnung mit gekippten Windungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (250, 414, 432, 444, 452, 462, 474, 476) zum nicht-invasiven Stützen der in sich geschlossenen, axial elastischen Schraubenfeder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 202, 412, 440) ausgebildet ist, um die in sich geschlossene, elastische Schraubenfeder (14, 30, 32, 34, 36, 194, 202, 412, 440) zu stützen und um sie mit einem Windungswinkel von größer als 0º und kleiner als 90º zu orientieren.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) innerhalb des elastischen Materials (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) in einer gestreckten, beabstandeten Beziehung angeordnet ist, wobei das elastische Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) einen ausreichenden Widerstand aufweist, um die Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) in der gestreckten, beabstandeten Beziehung zu halten, wobei der Abstand zwischen Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) in der gestreckten, beabstandeten Beziehung größer als der Abstand zwischen Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) ist, wenn sie nicht in einer gestreckten, beabstandeten Beziehung von dem elastischen Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) gehalten sind.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) innerhalb des elastischen Materials (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) in einem vorbelasteten Zustand angeordnet ist, in welchem die Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 162, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) entlang der Belastungsrichtung ausgelenkt sind.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein offener Durchgang (190) durch das elastische Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 331, 338, 360) vorgesehen ist, um den Durchtritt eines Fluids zu ermöglichen.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) einen ovalen Umfang aufweisen und daß das elastische Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) einen im wesentlichen elliptischen hohlen Zentrumsabschnitt (156, 314) darin aufweist.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) einen ovalen Umfang aufweisen und daß das elastische Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) eine Mehrzahl von hohlen Bereichen (168, 168') innerhalb des elastischen Materials und im Innern der Mehrzahl von Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 182, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) aufweist.

9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (12, 38, 40, 42, 44, 152, 156, 162, 172A, 176, 180, 1.32, 154, 170, 196, 204, 210, 302, 310, 332, 336, 354, 356, 412) einen ovalen Umfang aufweisen und daß das elastische Material (18, 154, 158, 168A, 186, 188, 190, 156, 168, 192, 206, 306, 312, 334, 338, 360) einen im wesentlichen geradlinigen hohlen Zentrumsabschnitt (160) darin aufweist.