DE69516825T2 - Dichtungsring - Google Patents
DichtungsringInfo
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Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen statischen Dichtungsring aus gleichförmigem Gummimaterial zum Abdichten gegen Fluide mit hohen Temperaturen und/oder unter hohem Druck, insbesondere zum Abdichten zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderlaufbuchse oder -verkleidung von Dieselmotoren.
- Zwischen dem Zylinderblock und der Zylinderverkleidung von Dieselmotoren werden normale O-Ringe verwendet. Aufgrund ihrer Form verteilen O-Ringe jedoch den Oberflächendruck ungleichmäßig, so daß eine hohe Dichtungskraft auf sie ausgeübt werden muß, wodurch die Lebensdauer der Dichtung nachteilig beeinflußt wird. Die zwischen dem Dichtungsring und der Zylinderverkleidung auftretenden, durch Motorschwingungen verursachten kleinen Bewegungen führen außerdem zu einer Pumperscheinung, durch die Lecks entstehen. Es hat sich außerdem gezeigt, daß die Zylinderverkleidung durch diese Bewegungen der O-Ringe durch Kavitation beschädigt wird. Ein weiteres Problem mit O-Ringen besteht darin, daß sie sich leicht verformen und verwinden, so daß sie durch einen Montageroboter schwer handhabbar sind.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden und einen Dichtungsring des vorstehend beschriebenen Typs bereitzustellen, durch den mit geringeren Dichtungskräften eine effektive Abdichtung erreicht werden kann, und der Schwingungen effektiver dämpft als bekannte Dichtungsringe oder ringförmige Dichtungen.
- Diese Aufgabe wird durch einen Dichtungsring mit den in Patentanspruch 1 definierten Merkmalen gelöst.
- Erfindungsgemäß weist der Dichtungsring auf: eine radial innere Dichtungsfläche, die im eingepaßten Zustand des Rings im wesentlichen kreiszylinderförmig ist, ein Paar im wesentlichen zueinander parallele und einander axial gegenüber liegende flache Seitenflächen, wobei jede flache Seitenfläche sich im wesentlichen senkrecht zur radial inneren Dichtungsfläche derart erstreckt, daß zusammen mit der Dichtungsfläche eine Kante gebildet wird, und wobei jede flache Seitenfläche mit einer leicht abgerundeten radial äußeren Dichtungsfläche verbunden ist.
- Eine herkömmliche ringförmige Dichtung mit dieser Form ist gemäß der JP-A-59188420 bekannt. Diese Dichtung besteht jedoch nicht aus einem gleichförmigen Material, sondern weist eine radial äußere Schicht aus einem Material mit offenbar niedrigem Reibungskoeffizienten auf, wodurch angezeigt wird, daß sie nicht als statischer Dichtungsring sondern zur Verwendung zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen vorgesehen ist.
- Im erfindungsgemäßen Dichtungsring erfolgt die Verbindung zwischen jeder flachen Seitenfläche und der abgerundeten äußeren Dichtungsfläche über eine Übergangsfläche, wobei jede Übergangsfläche, im Querschnitt des Rings betrachtet, eine radial innere konkave Kontur mit einem kleinen Krümmungsradius aufweist und den Ring in einer radial äußeren Richtung verengt, und eine radial äußere geradlinige Kontur aufweist, die zur äußeren Dichtungsfläche hin bezüglich einer radialen Ebene des Dichtungsrings geneigt ist.
- Ein erfindungsgemäß konstruierter Dichtungsring wird eine große aktive innere Dichtungsfläche aufweisen, die sich über die volle Höhe des Rings erstreckt und an jedem ihrer Enden in einem Rand endet, der den Fluidzufluß zur Dichtungsfläche effektiv blockiert.
- Durch den erfindungsgemäßen Dichtungsring werden, insbesondere wenn er in Verbrennungsmotoren und darunter insbesondere in Dieselmotoren verwendet wird, die folgenden Vorteile erhalten: durch eine große innere Dichtungsfläche des Dichtungsrings kann der Ringoberflächendruck reduziert werden, so daß geringere Dichtungskräfte erforderlich sind, wodurch höhere Lebensdauern und eine verbesserte Schwingungsdämpfung erhalten werden. Die große innere Dichtungsfläche bildet eine stabile Basis, die ermöglicht, das eine vorgegebene Querschnittsform sich über einen größeren radialen Bereich erstrecken kann, wodurch das Schwingungsdämpfungsvermögen des Dichtungsrings weiter verbessert wird. Die einander gegenüberliegenden scharfeckigen Kanten des Dichtungsrings reduzieren das Risiko sogenannter Mikrobewegungen, die zur Leckbildung führende Mechanismen einleiten können. Durch die Form des Dichtungsrings gegen die Zylinderverkleidungswand wird außerdem das Risiko des Dichtungs-"Pumpeffekts" eliminiert, wenn Schwingungen von Kolben, Verbindungsstangen und Kurbelwellen zum Motorblock übertragen werden; dadurch wird auch das Risiko einer Beschädigung der Zylinderverkleidungswand durch Kavitation reduziert. Durch die teilweise rechteckige Ausführungsform wird außerdem die Möglichkeit verbessert, den Dichtungsring so herzustellen, daß er sich nicht verformt oder verwindet. Die den Ring radial nach außen verengenden Übergangsflächen reduzieren den Querschnittradius auf der äußeren Dichtungsfläche, so daß die Dichtungskraft gegen den Zylinderblock im Vergleich zu einer O- Ring-Dichtung beibehalten werden kann.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der übrigen Patentansprüche und der folgenden ausführlichen Beschreibung verdeutlicht.
- Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben; es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dichtungsrings;
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Dichtungsrings in größerem Maßstab;
- Fig. 3 eine Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Dichtungsrings;
- Fig. 4 eine Teil-Querschnittansicht eines Abschnitts des Dichtungsbereichs zwischen einem Zylinderblock und einer Zylinderverkleidung eines Verbrennungsmotors, z. B. eines Dieselmotors; und
- Fig. 5A - 5D jeweils Querschnittansichten modifizierter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dichtungsrings.
- Insbesondere gemäß den Fig. 2 und 3 ist deutlich, daß ein erfindungsgemäßer Dichtungsring 10 im Querschnitt betrachtet eine im wesentlichen glockenförmige Kontur aufweist. D. h., der Ring kann gemäß den folgenden Punkten als durch ringförmige Flächen definiert betrachtet werden: eine radial innere, kreiszylinderförmige Dichtungsfläche 12 erstreckt sich axial über den gesamten Ring und endet an einem Paar gegenüberliegender flacher Flächen 16, die sich senkrecht zu Fläche 12 erstrecken. Jede der Seitenflächen 16 erstreckt sich radial nach außen zu einer Übergangsfläche, die eine Fläche 18 aufweist, die anfangs einen konkaven Querschnitt aufweist und die einen relativ kleinen Querschnittradius r aufweist und in einer Fläche 20 endet, die einen flachen Querschnitt hat und zur radialen Mittelebene des Rings hin schräg nach innen verläuft und zusammen mit der Mittelebene einen Winkel α definiert. Jede flache Fläche 20 geht tangential zu einer gemeinsamen, leicht abgerundeten, radial äußeren Dichtungsfläche 22, die als teilweise torisch bezeichnet werden kann, d. h., die einen (radial äußeren) Teil einer Torusfläche mit einem Querschnittradius R bildet, in die radial äußere Fläche des Rings über.
- Ein typischer erfindungsgemäßer Dichtungsring mit einem Innendurchmesser von z. B. 142 mm wird eine Breite und eine Dicke von etwa 5,8 mm haben, wobei r etwa 0,2 mm, R etwa 2,5 mm und α etwa 10º betragen. Um zu gewährleisten, daß die innere Dichtungsfläche 12 eine ausreichend gleichmäßige Steifigkeit aufweist, haben die flachen Flächen 16 eine radiale Ringbreite, die geeignet einem Drittel oder möglicherweise einer Hälfte der radialen Materialdicke des Rings 10 entspricht.
- Die schematische Ansicht von Fig. 4 zeigt ein Paar Dichtungsringe 10, die in entsprechende Ringnuten 34 zwischen einem Motorblock 32 und einer Zylinderverkleidung 36 eines allgemein durch das Bezugszeichen 30 bezeichneten Dieselmotors eingepaßt sind. Obwohl die Dichtungsringe aus einem geeigneten Gummimaterialtyp herstellbar sind, ist es im dargestellten Fall bevorzugt, daß der kühlmittelseitig angeordnete obere Ring 10 aus EPDM hergestellt ist, während der kurbelgehäuseseitig eingepaßte untere Ring 10 vorzugsweise aus Fluorgummi oder -kautschuk, z. B. aus Viton®, hergestellt ist. Obwohl nicht dargestellt, können mehr als ein Ring jedes Typs auf bekannte Weise auf den entsprechenden Seiten eingepaßt werden.
- Die innere Dichtungsfläche 12 muß nicht notwendigerweise vollständig kreiszylinderförmig sein, um eine Druckverteilung über die innere Dichtungsfläche 12 zu erhalten, die für die Dichtungsfunktion des Rings 10 optimal ist, wenn der Ring eingepaßt ist. Stattdessen kann, in einem entspannten oder unbelasteten Zustand des Dichtungsrings betrachtet, die Dichtungsfläche in Abhängigkeit von verschiedenen nominellen Betriebsparametern, z. B. vom Fluiddruck und von der Motordrehzahl, eine leicht konvexe oder eine leicht konkave Querschnittsform aufweisen, wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt.
- Wie in den Fig. 5C und 5D dargestellt, kann die äußere Dichtungsfläche des Dichtungsrings 10 durch mindestens eine ringförmige Nut 24 in ringförmige Stege 22 geteilt sein, wobei diese Stege dazu dienen, die Dichtungskraft zum Vorteil der Dichtungsfunktion des Rings labyrinthartig zu verteilen.
- Für Fachleute ist ersichtlich, daß unter Bezug auf die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen anhand dieser Beschreibung mehrere Modifikationen vorgenommen werden können. Durch die Beschreibung soll der durch die beigefügten Patentansprüche definierte Schutzumfang der Erfindung nicht eingeschränkt werden, sondern sollen lediglich gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen dargestellt werden.
Claims (6)
1. Statischer Dichtungsring (10) aus gleichförmigem
Gummimaterial zum Abdichten gegen Fluide mit hohen
Temperaturen und/oder unter hohem Druck, mit einer
radial inneren Dichtungsfläche (12), die im wesentlichen
im in den Ring eingepaßten Zustand kreiszylinderförmig
ist, einem Paar im wesentlichen zueinander parallelen und
einander axial gegenüberliegenden flachen Seitenflächen
(16), wobei jede flache Seitenfläche sich im wesentlichen
senkrecht zur radial inneren Dichtungsfläche derart
erstreckt, daß eine Kante (14) zusammen mit der
Dichtungsfläche gebildet wird, und wobei jede flache
Seitenfläche mit einer leicht abgerundeten radial äußeren
Dichtungsfläche (22) des Rings (10) über eine
Übergangsfläche (18,20) verbunden ist, wobei jede
Übergangsfläche (18,20) gesehen im Querschnitt des Rings
(10) eine radial innere konkave Kontur (18) mit einem
kleinen Krümmungsradius aufweist und den Ring in einer
radial-äußeren Richtung verengt, und mit einer
radialäußeren, geradlinigen Kontur (20), die in einer Richtung
zur äußeren Dichtungsfläche (22) zu einer radialen
Mittelebene des Dichtungsrings (10) geneigt ist.
2. Dichtungsring nach Anspruch 1, wobei jede flache
Seitenfläche (16) eine radiale Ringbreite entsprechend
höchstens der Hälfte der radialen Materialdicke des Rings
(10) hat.
3. Dichtungsring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei jede flache Seitenfläche (16) eine radiale
Ringbreite entsprechend höchstens ein Drittel der
radialen Materialdicke des Rings (10) hat.
4. Dichtungsring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die radial innere Dichtungsfläche (12) des Rings
gesehen in seinem Querschnitt schwach konvex in einem
nichteingepaßten Zustand des Rings (10) ist.
5. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
radial innere Dichtungsfläche (12) des Rings gesehen in
seinem Querschnitt leicht konkav in einem
nichteingepaßten Zustand des Rings (10) ist.
6. Dichtungsring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die äußere Dichtungsfläche mindestens eine Nut (24)
aufweist, die sich in Umfangsrichtung des Rings (10)
erstreckt.
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-
1995
- 1995-08-04 DE DE1995616825 patent/DE69516825T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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Owner name: FORSHEDA STEGA SEALS AB, ERSMARK, SE |