WO1992019893A1

WO1992019893A1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: WO1992019893A1
Application number: PCT/DE1992/000318
Authority: WO
Inventors: Roy Edlund; Holger Jordan; Rolf Poethig
Original assignee: Busak + Luyken Gmbh & Co.
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE4140833C2; EP0670444B1; EP0670444A1; KR100213689B1; DE59208801D1; JPH06508673A; US5433452A; DK0670444T3; DE4140833C3; DE59204771D1; ATE156899T1; DE4140833A1; ES2109744T3; EP0582593B1; KR980701203A; EP0582593A1; DK0582593T3; GR3025024T3; GR3019027T3; JP2799367B2

Abstract

Eine Dichtungsanordnung (10) ist in einer Nut (16) zwischen einem ersten Maschinenteil (11) und einem zweiten Maschinenteil (12) angeordnet. Wird von der Hochdruckseite (H) die Dichtungsanordnung (10), bestehend aus dem Dichtring (17) und dem Vorspannelement (18), mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt und/oder erfolgt eine axiale Bewegung eines Maschinenteils (11, 12), so verschwenkt der Dichtring (17) zur Niederdruckseite (N) hin derart, daß sich der Winkel (α) verkleinert und sich der Winkel (β) vergrößert. Bei dem Verschwenkvorgang bildet sich eine Dichtkante (25) aus. Dabei stellt sich zwischen der Umfangsfläche (19) und der dazu gegenüberliegenden Fläche des Dichtrings (17) ein Keilspalt ein, der sich zur Niederdruckseite (N) hin öffnet.

Description

Dichtunσsanordnunq

Die Erfindung geht aus von einer Dichtungsanordnung zwischen zwei zueinander bewegten konzentrischen Maschinenteilen, mit einem Dichtring aus zähelastischem Kunststoff^' und einem den Dichtring radial spannenden Vorspannelement aus einem gummi¬ elastischen Werkstoff, wobei das erste Maschinenteil eine Nut aufweist, die den Dichtring und das Vorspannelement aufnimmt, und wobei der Dichtring an einer Umfangsfläche des zweiten Maschinenteils anliegt.

Eine derartige Dichtungsanordnung ist durch die DE-AS 23 25 000 bekanntgeworden.

Die bekannte Dichtungsanordnung zeichnet sich durch eine extrem kleine Leckrate und eine sehr hohe Lebensdauer aus. Vereinzelt werden jedoch erhöhte Leckraten festgestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Dicht¬ wirkung der bekannten Dichtungsanordnung zu verbessern und deren Lebensdauer zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring im drucklosen Zustand in radialer Richtung zur Achse des zweiten Maschinenteils gesehen, zumindest teilweise von einer niederdruckseitigen Nutflanke der Nut beabstandet ist, und daß der Dichtring unter Druckbeaufschlagung und/oder durch die Reibkraft zwischen dem Dichtring und der Umfang¬ fläche zur Niederdruckseite hin verschwenkbar ist und gegen¬ über der Umfangsfläche eine Dichtkante ausbildet.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung hat damit den wesent¬ lichen Vorteil, daß sie ohne ausgeprägte Dichtkante montiert werden kann. Die Querschnittsformen eines derartigen Dicht¬ rings können einfach sein, weil sich druckbelastete und druckentlastete Flächen zur Dichtkante je nach Verschwen- kungsgrad des Dichtrings vom drucklosen in den druckbelas¬ tenden Zustand einstellen.

Wird die Dichtungsanordnung im drucklosen Zustand eingesetzt und für Maschinenteile, die zueinander hin- und herbewegt werden, so verschwenkt sich der Dichtring von einer Einbau¬ stellung in eine Arbeitsstellung derart, daß er immer an die .Nutflanke gekippt wird, die entgegen der Bewegungsrichtung des bewegten Maschinenteils am ruhenden Maschinenteil ausge¬ bildet ist. Die Niederdruckseite N entspricht in diesem Fall der Seite, auf die der Dichtring verschwenkt wird.

Der erfindungsgemäße Dichtring ist über ein Vorspannelement vorgespannt und bildet mit seinen zu den Nutflanken gerichte¬ ten Flächen einen spitzen Winkel, der im drucklosen Zustand zwischen 10° und 40° betragen kann.

Ist der Dichtring symmetrisch aufgebaut, so ist er auch einfach zu montieren, weil auf die Einbaurichtung nicht geachtet werden muß.- Der Dichtring kann bei symmetrischem Aufbau richtungsunabhängig jeweils derart mit einem hydrau¬ lischen Druck beaufschlagt werden, daß sich ein im Sinne der Erfindung vorgesehener Verschwenkvorgang einstellt. Die besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung als Stangen- und Kolbendichtung hat sich auch in Langzeitversuchen bestätigt. Die Standzeiten gegen¬ über bekannten Dichtungsanordnungen sind bei verringerter Leckrate deutlich erhöht.

Wird der Dichtring aus Polytetrafluorethylen gefertigt, so kann aus einem im drucklosen Zustand symmetrischen Dichtring ein im druckbeaufschlagten Zustand asy etrischer Dichtring ausgeformt werden. Dabei fließt das Dichtringmaterial in durch Schrägflächen vorgegebene Freiräume, die sich aufgrund des Verschwenkvorganges in der Nut des Maschinenteils ein¬ stellen.

Aus Polyurethan gefertigte Dichtringe eignen sich besonders als Kolbendichtungen, weil sie abwechselnd aus unterschied¬ lichen Richtungen druckbeaufschlagt werden können und auch druckbelastet eine hohe Formstabilität aufweisen. Auch als Rotationsdichtung ist die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung einsetzbar. Dabei wird über eine große Anlagefläche des Dichtrings an der niederdruckseitigen Nutflanke einer Rota¬ tionsbewegung mit dem sich bewegenden Maschinenteil entgegen gewirkt.

Als Stangendichtung ist die erfindungsgemäße Dichtungsan¬ ordnung auch im drucklosen Zustand einsetzbar. Die Verschwenkbewegung in die Arbeitsstellung erfolgt über die Reibung zwischen Dichtkante und abzudichtender Umfangsfläche.

Es versteht sich, daß auch die Nutflanken gegenüber den gegenüberliegenden Stirnflächen der Dichtringe im drucklosen Zustand geneigt sein können. Auch die den Nutflanken zuge¬ wandten Stirnflächen des erfindungsgemäßen Dichtrings können unter- schiedliche Neigungen aufweisen bzw. sie können stetig ge¬ krümmt sein. Sind die Nutflanken des ersten Maschinenteils zu einer Ebene durch die Symmetrie-Achse des zweiten Maschinen¬ teils geneigt, so kann der erfindungsgemäße Dichtring eine besonders einfache Querschnittsform aufweisen. In bevorzugter Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Dichtring zu einer Ebene, die senkrecht zur Ebene durch die Symmetrieachse des zweiten Maschinenteils ausgebildet ist, symmetrisch. Dies vereinfacht wiederum die Fertigung eines derartigen Dicht¬ rings und der erfindungsgemäße Dichtring kann problemlos für Anwendungsfälle eingesetzt werden, bei denen Druckwechsel von der einen Nutflänke zur anderen Nutflanke stattfinden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste und zweite Dichtringfläche zur Symmetrieachse geneigt und pa¬ rallel verlaufend ausgebildet und die Nutflanken des ersten Maschinenteils verlaufen rechtwinklig zur Symmetrieachse. Dies hat den Vorteil, daß der Dichtring aufgrund des Keil¬ winkels zwischen der Umfangsfläche und der Anlagefläche ein ausgeprägtes Pressungsmaximum im Bereich der Dichtkante aufweist und eine. Zurückförderung des auf der eigentlichen Niederdruckseite N anstehenden Fluids ermöglicht.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der beige¬ fügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander ver¬ wendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zuverstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im druck¬ losen Zustand mit einem im Querschnitt trapezför¬ migen Dichtring;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel e ar erfindungs¬ gemäßen Dichtungsanordnung mit einem im Querschnitt T-förmigen Dichtring;

Fig. 3a eine aus unterschiedlichen Richtungen

Fig. 3b druckbeaufschlagte erfindungsgemäße Dichtungsanord¬ nung;

Fig. 4 eine Dichtungsanordnung mit einem sowohl im druck¬ losen wie im druckbeaufschlagten Zustand im Quer¬ schnitt asymmetrischen Dichtring;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung mit einem symmetrischen Dicht¬ ring, der um eine Dichtkante vom drucklosen Zustand in einen druckbeaufschlagten Betriebszustand ver¬ schwenkbar ist;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Dichtungsanordnung mit im drucklosen Zustand zwei Dichtkanten und im druckbeaufschlagten Zustand einer Dichtkante;

Fig. 7,

8 und 9 weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung mit dem drucklosen und dem druck¬ beaufschlagten Zustand dargestellten Einbaulage und Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Dichtungsanordnung im Querschnitt mit pa¬ rallelen und zur Symmetrieachse des zweiten Ma¬ schinenteils geneigten Dichtringflächen, die recht¬ winklig zur Symmetrieachse ausgerichtete Nutflanken gegenüberstehen.

Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen teilweise stark schematisiert den erfindungsgemäßen Gegenstand und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die Gegenstände der einzelnen Figuren sind teilweise stark vergrößert dargestellt, damit der Aufbau besser gezeigt werden kann.

Fig. 1 zeigt eine Diσhtungsanordnung 10 mit einem ersten Ma¬ schinenteil 11 und einem zweiten Maschinenteil 12. Die Dich¬ tungsanordnung 10 dichtet einen Spalt 13 zwischen den Ma¬ schinenteilen 11, 12 ab. Das zweite Maschinenteil 12 kann um eine Achse 14 rotieren, während das erste Maschinenteil 11 raumfest angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform bewegt sich das zweite Maschinenteil 12 in Pfeilrichtungen 15 und das erste Maschinenteil 11 ruht. Die Dichtungsanordnung

10 ist auch für den umgekehrten Bewegungsablauf der Maschinenteile 11, 12 einsetzbar, bei dem das zweite Maschi¬ nenteil 12 ruht und sich das erste Maschinenteil 11 bewegt. Dabei kann das erste Maschinenteil 11 eine Rotationsbewegung zur Achse 14 bzw. eine Axialbewegung längs der Achse 14 durchführen.

Die Dichtungsanordnung 10 ist in der Fig. 1 im drucklosen Zu¬ stand dargestellt. In einer Nut 16 des ersten Maschinenteils

11 ist ein Dichtring 17 aus einem zähelastischen Material, bevorzugt aus Polytetrafluorethylen oder aus Polyurethan, und ein Vorspannelement 18 aus einem gummielast schen Material angeordnet. Bei dem Vorspannelement 18 handelt es sich be¬ vorzugt um einen O-Ring bzw. um einen Vierlippendichtring. Je nach Vorgabe preßt das Vorspannelement 18 im drucklosen Zustand der Dichtungsanordnung 10 den Dichtring 17 mehr oder weniger stark mit einer vorgegebennen Kraft auf eine Umfangs¬ fläche 19 des zweiten Maschinenteils 12.

Der Dichtring 17 weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen trapezförmigen Querschnitt auf. Mit einer ersten Dicht¬ ringfläche 20, die radial zur Achse 14 gerichtet ist, bildet der Dichtring 17 mit einer niederdruckseitigen Nutflanke 21 einen Winkel α. Der sich dadurch bildende Keilspalt öffnet sich zur Umfangsfläche 19 hin. Mit einer zweiten Dichtring¬ fläche 22 und einer hochdruckseitigen Nutflanke 23 ergibt sich ein Winkel ß. In der Figur ist der den Winkel ß auf¬ spannende Bereich mit unterbrochener Linie bis zur hochdruck¬ seitigen Nutflanke 23 verlängert. Im drucklosen Zustand der Dichtungsanordnung beträgt der Winkel α, ß zwischen 10° und 40°.

H kennzeichnet in der Figur die Hochdruckseite und N die Niederdruckseite. Das Vorspannelement 18 stützt sich in der Figur am Nutgrund 24 ab.

Wird die Dichtungsanordnung 10 der Fig. 1 druckbelastet, so verschwenkt der Dichtring 17 derart, daß sich der Winckel verkleinert und der Winckel ß vergrößert sich. Dabei bildet sich an der zur Umfangsfläche 19 gerichteten Fläche des Dichtrings 17 eine Dichtkante 25 aus. Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsan¬ ordnung 30 zwischen einem ersten Maschinenteil 31 und einem zweiten Maschinenteil 32. Mit der Dichtungsanordnung 30 wird ein Spalt 33 zwischen den Maschinenteilen 31, 32 abgedichtet. Die Dichtungsanordnung 30 setzt sich aus einem im Querschnitt T-förmigen Dichtring 34 und aus einem Vorspannelement 35 zu¬ sammen. Wirkt noch kein hydraulischer Druck von der Hoch¬ druckseite H auf die Dichtungsanordnung 30, so kann die Dichtungsanordnung 30 im Querschnitt die in der Fig. 2 ge¬ zeigte Form aufweisen. Dabei kann sowohl der Dichtring 34 wie auch das Vorspannelement 35 von Nutflanken 36, 37 einer Nut 38 beabstandet sein. Eine Dichtringfläche 34^• grenzt an einen Absatz 34' ', der wie auch die Dichtringfläche 34' selbst, der Nutflanke 36 gegenüberliegt. Unter hydraulischer Druckbelas¬ tung verfährt die Dichtungsanordnung soweit, daß sie zuerst an der niederdruckseitigen Nutflanke 36 anliegt und danach in eine Betriebsstellung verschwenkt. Dabei bildet sich an einer Umfangsfläche 39 eine Dichtkante 40 aus. Zwischen der Um¬ fangsfläche 39 und der dazu diametralen Fläche des Dicht¬ ringes 34 stellt sich zur Niederdruckseite N ein sich öffnen¬ der Keilspalt hin ein.

Sowohl der Dichtring 17 der Fig. 1 wie auch der Dichtring 34 der Fig. 2 sind im drucklosen Zustand symmetrisch ausge¬ bildet.

Fig. 3a und Fig. 3b zeigen eine Dichtungsanordnung 45, 45', die von der Hochdruckseite H aus mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt ist. Ein erstes Maschinenteil 46 ist von einem zweiten Maschinenteil 47 beabstandet, so daß sich ein Spalt 48 einstellt. Über die Dichtungsanordnung 45, 45' ist dieser Spalt 48 abgedichtet. In den Fig. 3a und 3b ist der hydraulische Druck aus unterschiedlichen Richtungen auf die Dichtungsanordnung 45, 45* gerichtet. In einer Nut 49 des ersten Maschinenteils 46 verfährt je nach hydraulischer Druckrichtung die Dichtungsanordnung 45, 45', bis sie zur Anlage an eine niederdruckseitige Nutflanke 50 kommt. In der Betriebsstellung ist ein Dichtring 51 verschwenkt, so daß er mit seiner im drucklosen Zustand zur Nutflanke 50 schräg¬ gerichteten Fläche unter hydraulischem Druck ganzflächig an der Nutflancke 50 anliegt. Der Dichtring 51 ist über ein Vorspannelement 52, das sich am Nutgrund 53 abstützt, vorge¬ spannt. Gegenüber einer Umfangsfläche 47' ist eine Dichtkante 51' ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine weitere Dichtungsanordnung 60 zwischen einem ersten Maschinenteil 61 und einem zweiten Maschinenteil 62. Ein Spalt 63 wird über einen asymmetrisch ausgebildeten Dichtring 64, 64' und über ein Vorspannelement 65 abgedich¬ tet. In einer Nut 66 des ersten Maschinenteils 61 ist mit durchgezogenen Linien der Diσhtring 64 im drucklosen Zustand nur unter Vorspannung des Vorspannelements 65. Mit strich¬ punktierten Linien ist der Dichtring 64' unter Einwirkung eines von der Hochdruckseite H aus wirkenden hydraulischen Druckes dargestellt. Im druckbeaufschlagten Zustand stützt sich der Diσhtring 64, 64' und das Vorspannelement 65 nicht nur an einer niederdruckseitigen Nutflanke 67 ab, sondern der Dichtring 64' liegt über einen größeren Flächenabschnitt an der Nutflanke 67 an. Der Dichtring 64' und das Vorspann¬ element 65 sind in Betriebsstellung von einer Nutflanke 68 beabstandet. In Betriebsstellung bildet sich gegenüber einer Umfangsfläche 69 eine Dichtkante 70 aus, die ringförmig an der Umfangsfläche 69 anliegt. Die der Umfangsfläche 69 gegen¬ überliegende Fläche des Dichtringes 64, 64' bildet mit der Umfangsfläche 69 einen Keilspalt, der sich zur Niederdruck¬ seite N hin öffnet. In Betriebsstellung bleibt zwischen der niederdruckseitigen Nutflanke 67 und der dazu radial ge¬ richteten Dichtringfläche 71 ein Winckel α* bestehen. Damit kann sich die Dichtungsanordnung 60 bei einem Verschleiß an der Dichtkante 70 selbsttätig nachstellen. Die sich zwischen der Nutflanke 67, 68 und der Dichtringfläche 71, 72 ein¬ stellenden Winkel sind sowohl im drucklosen wie auch im druckbeaufsσhlagten Zustand unterschiedlich.

Fig. 5 zeigt eine Dichtungsanordnung 80 zwischen zwei Ma¬ schinenteilen 81, 82. Ein Spalt 83 zwischen den Maschinen¬ teilen 81, 82 wird über die Dichtungsanordnung 80 abgedich¬ tet. Die Dichtungsanordnung 80 setzt sich aus einem Dichtring 84, im drucklosen Zustand, oder aus einem Dichtring 84', im druckbeaufschlagten Zustand, und einem Vorspannelement 85 zusammen. Unter hydraulischer Druckeinwirkung von der Hock¬ druckseite H verschwenkt der Dichtring 84 in Pfeilrichtung 86 in eine in der Fig. 5 strichpunktiert dargestellte Lage. In einer Nut 87 des ersten Maschinenteil 81 liegt der Dichtring 84• im druckbeaufschlagten Zustand an der niederdruckseitigen Nutflanke 88 an, während er von der hochdruckseitigen Nut¬ flanke 89 beabstandet ist. Mit einer Umfangsfläche 90 des zweiten Maschinenteils 82 bildet der Dichtring 84, 84' sowohl im drucklosen wie auch im druckbeaufschlagten Zustand zur Hochdruckseite wie auch zur Niederdruckseite hin einen sich öffnenden Keilspalt. Der Drehpunkt, um den sich der Dichtring 84, 84' verschwenken kann, liegt in einer Dichtkante 91. Im drucklosem Zustand bilden die zu den Nutflanken 88, 89 ge¬ richteten Dichtringflächen 92, 93 einen Winkel, der sich zum Nutgrund 94 hin öffnet. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsan¬ ordnung 100, wie sie in einer Nut 101 eines ersten Maschinen¬ teils 102 gehalten ist. Ein Dichtring 104 bildet dabei im drucklosenm Zustand gegenüber einer Umfangsfläche 105 zwei Dichtkanten 106, 107 aus, die von einem Vorspannelement 108 vorgepreßt auf die Umfangsfläche 105 drücken. Im druckbeauf- schlagten Zustand kippt der Dichtring 104 derart, daß sich eine der beiden Dichtkanten 106, 107 von der Umfangsfläche 105 abhebt. Die Dichtkanten 106, 107 des Dichtrings 104 sind derart ausgeformt, daß zwischen den Dichtkanten 106, 107 eine im Querschnitt dreieckförmige Aussparung 109 entsteht. Die Dichtungsanordnung 100 kann wechselseitig mit Druck beauf¬ schlagt werden, weil der Dichtring 104 symmetrisch ausge¬ bildet ist.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 120, wie sie zwischen einem ersten Ma¬ schinenteil 121 und einem zweiten Maschinenteil 122, wobei die Maschinenteile 121, 122 durch einen Spalt 123 voneinander beabstandet sind. Die Dichtungsanordnung ist in eine Nut 124 eingebaut. Das erste und zweite Maschinenteil 121, 122 ist zu einer ersten Achse 125 konzentrisch. In der Nut 124 ist ein Dichtring 126 aus einem zähelastischen Werkstoff und ein Vor¬ spannelement 127 aus einem gummielastischen Werkstoff ange¬ ordnet. In der Figur sind die Nutflanken mit 128, 129 be¬ zeichnet. Zu den Nutflanken 128, 129 weist eine erste Stirn¬ fläche 130, 130' und eine zweite Stirnfläche 131, 131'. Die erste Stirnfläche 130, 130' ist zur zweiten Stirnfläche 131, 131" abgewinkelt. Die erste Stirnfläche 130, 130' und die zweite Stirnfläche 131, 131' sind unterschiedlich stark zu einer Umfangsfläche 132 des zweiten Maschinenteils 122 ge¬ neigt. Das Vorspannelement 127 preßt mit einer vorgegebenen Vorspannung den Dichtring 126 gegen die Umfangsfläche 132. Dabei stützt sich das Vorspannelement 127 am Nutgrund 133 der Nut 124 ab. Der Dichtring 126 ist in der Figur zu einer Ebene, die durch eine zweite Achse 134 verläuft, im druck¬ losen Zustand symmetrisch aufgebaut. Die durch die zweite Achse 134 verlaufende Ebene erstreckt sich senkrecht zur Ebene, die durch die erste Achse 125 verläuft. Im drucklosen Zustand bildet der Dichtring 126 eine ringflächige Dichtkante 135 aus, mit der er dichtend und vorgespannt auf die Umfangs¬ fläche 132 gepreßt ist.

Ist die Dichtungsanordnung 120 druckbeaufschlagt, so ver¬ schwenkt der Dichtring 126 in eine Lage, wie sie strichpunk¬ tiert in der Figur 7 eingezeichnet ist. Das Vorspannelement 127 nimmt im druckbeaufsσhlagten Zustand eine Lage ein, die mit Punkten in der Figur beispielhaft gezeigt ist. Durch unterschiedlich zueinander angestellte Stirnflächen 130, 130' und 131, 131' können unterschiedlich große VerSchwenkwinkel vom drucklosen zum druckbeaufschlagten Zustand der Dichtungs¬ anordnung definiert vorgegeben werden und ebenfalls kann die Druckentlastung der Dichtkante im druckbeaufschlagten Zustand des Dichtrings mehr oder weniger stark entlastet werden.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsan¬ ordnung 140, wie sie in eine im Querschnitt schwalbenschwanz-

förmige Nut 141 eingebaut ist. Die Nut 141 ist in einem ersten Maschinenteil 142 ausgebildet und die Nut 141 ist zu einem zweiten Maschinenteil 143 hin geöffnet. Zwischen dem ersten Maschinenteil 142 und dem zweiten Maschinenteil 143 ist ein Spalt 144 ausgebildet, der über die Dichtungsan¬ ordnung 140 abgedichtet wird. Die Dichtungsanordnung 140 ist aus einem Dichtring 145 und einem Vorspannelement 146 ge¬ bildet, das sich am Nutgrund 147 abstützt. Die Maschinenteile 142, 143 sind zu einer ersten Achse 148 symmetrisch aufge¬ baut. Die erste Achse 148 kreuzt eine zweite Achse 149 zu deren Ebene der Dichtring 145 im drucklosen Zustand symme¬ trisch ausgebildet ist. Mittels einer Dichtkante 150, die sowohl im drucklosen wie auch im druckbeaufschlagten Zustand des Dichtrings 145 linienförmig auf einer Umfangsfläche 151 des zweiten Maschinenteils 143 anliegt, wird ein Pressungs¬ maximum an dieser Stelle erreicht. Ist eine erste Nutflanke 152 und eine zweite Nutflanke 153 zur Ebene durch die zweite Achse 149 geneigt ausgebildet, so ist es möglich, Stirn¬ flächen 154, 155 des Dichtrings 145 parallel verlaufend zur Ebene der zweiten Achse 149 auszubilden.

Im druckbeaufschlagten Zustand kippt die Dichtungsanordnung 140 in eine Lage, wie sie strichpunktiert in der Figur darge¬ stellt ist. An der niederdruckseitigen Nutflanke 153 liegt dann die Dichtungsanordnung 140 flächenhaft an, während sie von der ersten Nutflanke 152 beabstandet ist.

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dich¬ tungsanordnung 160 zeigt die Figur 9. In einem ersten Ma¬ schinenteil 161 ist eine im Querschnitt trapezförmige Nut eingestochen, die die Dichtungsanordnung 160 aufnimmt. Die Nut 162 ist zu einem zweiten Maschinenteil 163 hinweisend offen.

Die Maschinenteile 161, 163 sind voneinander durch einen Spalt 164 beabstandet. Die Dichtungsanordnung 160 setzt sich aus einem im Querschnitt rechteckförmigen und zähelastischen Dichtring 165 und einem im Querschnitt ring- bis ovalförmigen Vorspannelement 166 zusammen. Im drucklosen Zustand der Dichtungsanordnung bildet der Dichtring 165 eine flächenhafte Dichtkante 167, die auf einer Umfangsfläche 168 des zweiten Maschinenteils 163 dichtend aufliegt.

Im druckbaufschlagten Zustand der Dichtungsanordnung 160 ist, sofern das Hochdruckmedium an einer ersten Nutflanke 169 an¬ steht, gekippt, von der Nutflanke 169 beabstandet und der Dichtring 165 liegt über eine Stirnfläche 170 an einer zwei¬ ten Nutflanke 171 flächenhaft an. In der Figur ist die druck¬ beaufschlagte Einbaulage der Dichtungsanordnung 160 strich¬ punktiert eingezeichnet.

Das Hoσhdruσkmediuπt kann auch über den Spalt 164 auf die zweite Nutflanke 171 wirken. In diesem Fall verschiebt sich die Dichtungsanordnung 160 zur ersten Nutflanke 169 und über eine zweite Stirnfläche 172 liegt dann der Dichtring 165 flächenhaft an der ersten Nutflanke 169 an. Das Pressungs¬ maximum liegt dann in einer linienförmig ausgebildeten Dicht¬ kante 167', die der Dichtkante 167 gegenüberliegt.

Über verschiedene Quersσhnittsformen der Vorspannelemente, wie z. B. Vierlippendichtringe, kann die Pressungsverteilung sowohl im drucklosen wie auch im druckbeaufschlagten Zustand der Dichtungsanordnung 160 definiert beinflußt werden.

Fig. 10 zeigt eine Dichtungsanordnung 180 mit einem ersten Maschinenteil 181 und einem zweiten Maschinenteil 182. Die Maschinenteile 181, 182 sind voneinander beabstandet. Dadurch ist ein Spalt 183 ausgebildet. Die Maschinenteile 181, 182 sind zur Symmetrieachse 184 konzentrisch ausgebildet. Der Spalt 183 wird von der Dichtungsanordnung 180 abgedich¬ tet. Die Dichtungsanordnung 180 setzt sich aus einem Dicht¬ ring 185 und einem Vorspannelement 186 im drucklosen Zustand zusammen und ist im druckbeaufschlagten Zustand, von der eigentlichen Niederdruckseite N, aus einem Dichtring 185' und einem Vorspannelement 186' gebildet.

Der Dichtring 185, 185' weist eine erste Dichtringfläche 187 und eine zweite Dichtringfläche 188 auf, die zur Ebene der Symmetrieachse 184 geneigt und parallel verlaufend ausge¬ bildet sind.

Im drucklosen Zustand berührt der Dichtring 185 eine erste Nutflanke 189 und ist von einer zweiten Nutflanke 190 beab¬ standet. Im druckbeaufschlagten Zustand von der eigentlichen Niederdruckseite N ist der Dichtring 185' von der ersten Nut¬ flanke 189 beabstandet und liegt flächenhaft an der zweiten Nutflanke 190 an. Der Dichtring 185 liegt im drucklosen Zustand auf einer Umfangsfläche 191 des zweiten Maschinen¬ teils 182 flächenhaft an. Im druckbeaufschlagten Zustand von der eigentlichen Niederdruckseite N ist der Dichtring 185^» in die in der Figur gezeigte Stellung verschwenkt und dabei ist eine ringförmige Dichtkante 192 ausgebildet. Eine Auflage¬ fläche 193 des Dichtrings 185 im drucklosen Zustand ist im druckbeaufschlagten Zustand von der Umfangsfläche 191, einen Keilwinkel bildend, beabstandet und ist zur Niederdruckseite N hin geöffnet. Der Öffnungswinkel zwischen der Auflagefläche 193 und der Umfangsfläche 191 kann so groß gewählt sein, daß ein Fluid bei einer Hin- und Herbewegung der Maschinenteile 181, 182 vom eigentlichen Niederdruckbereich N in den Hoch¬ drucksbereich H geschleppt werden kann. Dies ist auch dann möglich, wenn im Niederdruckbereich N Schlepp- oder Zwischen- drücke entstehen, die größer sind als der Betriebsdruck auf der Hochdruckseite H. Bei der Dichtungsanordnung nach Fig. 10 weist der Dichtring 185, 185' nur eine Dichtkante 192 auf und dies unabhängig von der VerSchwenkrichtung oder der Druck¬ beaufschlagung des Dichtringes 185, 185'. Die Dichtkante 192 ist immer an ein und derselben Stelle angeordnet.

Eine Dichtungsanordnung 10 ist in einer Nut 16 zwischen einem ersten Maschinenteil 11 und einem zweiten Maschinenteil 12 angeordnet. Wird von der Hochdruckseite H die Dichtungsan¬ ordnung 10, bestehend aus dem Dichtring 17 und dem Vorspann- element 18, mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt und/oder erfolgt eine axiale Bewegung eines Maschinenteils 11, 12, so verschwenkt der Dichtring 17 zur Niederdruckseite N hin derart, daß sich der Winkel α verkleinert und sich der Winkel ß vergrößert. Bei dem Verschwenkvorgang bildet sich eine Diσhtkante 25 aus. Dabei stellt sich zwischen der Um¬ fangsfläche 19 und der dazu gegenüberliegenden Fläche des Dichtrings 17 ein'Keilspalt ein, der sich zur Niederdruck- seitige N hin öffnet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Dichtungsanordnung zwischen zwei zueinander hin- und her¬ bewegten konzentrischen Maschinenteilen (11, 12; 31, 32; 46, 47; 61, 62; 81, 82; 102, 103) mit einem Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) aus zähelastischem Kunststoff und einem den Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) radial spannenden Vorspannelement (18; 35; 52; 65; 85; 108) aus einem gummielastisσhen Werkstoff, wobei das erste Maschinenteil (11; 31; 46; 61; 81; 102) eine Nut (16; 38; 49; 66; 87; 101) aufweist, die den Dichtring (17; 34; 51; 64, 64^»; 84, 84'; 104) und das Vorspannelement (18; 35; 52; 65; 85; 108) aufnimmt, und daß der Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84^»; 104) an einer Umfangsfläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) des zwei¬ ten Maschinenteils (12; 32; 47; 62; 82; 103) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 51; 64; 84; 104) im drucklosen Zustand, in radialer Richtung zur Achse (14) des zweiten Maschinenteils (12; 32; 47; 62; 82; 103) gesehen, zumindest teilweise von einer niederdruckseitigen Nutflanke (21; 36; 50; 67; 92) der Nut (16; 38; 49; 66; 87; 101) beabstandet ist, und daß der Dichtring (17; 34; 51; 64; 84; 104) unter Druckbeauf¬ schlagung und/oder durch die Reibkraft zwischen dem Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) und der Umfangsfläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) zur Niederdruck- fläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) eine Dichtkante (15; 40; 51'; 70; 91; 106, 107) ausbildet.

Dichtungsanordnung als Rotationsdichtung, insbesondere nach Anspruch 1, zwischen zwei zueinander bewegten kon¬ zentrischen Maschinenteilen (11, 12; 31, 32; 46, 47; 61, 62; 81, 82; 102, 103) mit einem Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) aus zähelastischem Kunststoff und einem den Dichtring (17; 34; 51; 64, 64^«; 84, 84'; 104) radial spannenden Vorspannelement (18; 35; 52; 65; 85; 108) aus einem gummielastischen Werkstoff, wobei das erste Maschinenteil (11; 31; 46; 61; 81; 102) eine Nut (16; 38; 49; 66; 87; 101) aufweist, die den Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) und das Vorspann¬ element (18; 35; 52; 65; 85; 108) aufnimmt, und daß der Dichtring (17; 34; 51; 64, 64'; 84, 84'; 104) an einer Umfangsfläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) des zweiten Ma¬ schinenteils (12; 32; 47; 62; 82; 103) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 51; 64; 84; 104) im drucklosen Zustand, in radialer Richtung zur Achse (14) des zweiten Maschinenteils (12; 32; 47; 62; 82; 103) gesehen, zumindest teilweise von einer nieder¬ druckseitigen Nutflanke (21; 36; 50; 67; 92) der Nut (16; 38; 49; 66; 87; 101) beabstandet ist, und daß der Dicht¬ ring (17; 34; 51; 64; 84; 104) unter Druckbeaufschlagung zur Niederdruckseite N hin verschwenkbar ist und gegen¬ über der Umfangsfläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) eine Dichtkante (15; 40; 51'; 70; 91; 106, 107) ausbildet.

Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß im drucklosen Zustand die niederdruck- seitige Nutflanke (21; 36; 50; 67; 92) mit einer dazu gegenüberliegenden radial gerichteten ersten Dichtring¬ fläche (20; 92) einen spitzen Winkel α bildet. 4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß an der ersten Dichtringfläche (34 ') ein Absatz (34*') ausgebildet ist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß im drucklosen Zustand eine der Hochdruckseite H zugewandte zweite Dichtringfläche (22) mit einer hochdruckseitigen Nutflanke (23) der Nut (16) einen spitzen Winkel ß bildet.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der spitze Winkel α ein Winkel zwischen 10° und 30° ist, und das der spitze Winkel ß ein Winkel zwischen 20° und 40° ist.

7. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 84; 104) im drucklosen Zustand symmetrisch ausgebildet ist.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 51; 64'; 84'; 109) im druckbeaufschlagten Zustand mit der Umfangs¬ fläche (19; 39; 47'; 69; 90; 105) einen sich zur Nieder¬ druckseite N hin öffnenden Keilspalt bildet.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 64; 84; 109) aus dem Material Polytetrafluorethylen gefertigt ist.

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17; 34; 64; 84; 109) aus dem Material Polyurethan gefertigt ist. 11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die erste und zweite Dichtringfläche (187, 188) zur Symmetrieachse (184) des zweiten Maschi¬ nenteils (182) geneigt und parallel verlaufend ausge¬ bildet ist und daß die Nutflanken (189, 190) des ersten Maschinenteils (181) rechtwinklig zur Symmetrieachse (184) verlaufen.