DE1032629B - Elastischer Dichtungsring fuer zueinander bewegliche Teile - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bekannte Ausführungen von Dichtungen für zueinander bewegliche Teile, z. B. Kolbenmanschetten, Nutringe mit V-förmigem Querschnitt usw., haben den gemeinsamen Nachteil, daß sie einen verhältnismäßigen großen Reibungsverlust bedingen.. Darüber hinaus kann z. B. ein solcher Nutring nur zur Abdichtung in einer Richtung verwendet werden, wobei die Gefahr hinzukommt, daß seine durch den Überdruck aufgespreizten Lippen gestaucht und beschädigt werden.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, einen Ring von rundem Querschnitt zwischen zwei zueinander bewegliche Teile dichtend einzuspannen, wobei in der Achsrichtung dieses Ringes ein Spiel vorgesehen ist. Diese Art der Abdichtung erfordert eine sehr genaue und damit teuere Herstellung der für die Aufnahme des Ringes in dem einen Teil vorgesehenen Nut sowie auch der Oberfläche des anderen Teiles und schließlich des Ringes selbst, damit dessen Abnutzung und die Reibungswerte in erträglichen Grenzen bleiben.

Eine Anordnung des Dichtringes mit rundem Querschnitt in der Weise, daß der Ring an seinem Umfang mit einer gewissen Vorspannung nur an dem einen der zueinander abzudichtenden Teile gehalten wird, während er gegenüber dem anderen Teil sowie in axialer Richtung Spiel aufweist, schafft zwar verbesserte ReibungsVerhältnisse, jedoch ist eine solche Ausbildung zur Abdichtung gegenüber einem langsam sich aufbauenden Druck nicht geeignet, weil der Ring zunächst zur Anlage an einem Gegenlager gebracht werden muß und er bis dahin keine Dichtwirkung ausübt.

Einen Fortschritt gegenüber diesen Dichtungen stellen bekannte Dichtungsringe dar, bei welchen der abzudichtende Überdruck dazu ausgenutzt wird, den Ringumfang an eine Gegenfläche zu pressen, so daß die dichtende Anpressung des Ringes immer nur so stark ist, als für die Abdichtung notwendig, womit bei diesen bekannten Dichtungsringen der Reibungswiderstand in jedem Fall auf eine Mindesthöhe beschränkt bleibt. Zur Erzielung dieser abdichtenden Unterstützungswirkung bedurfte es bisher jedoch verhältnismäßig komplizierter Mittel wie besonderer Leitungsverbindungen, Rückschlagventile usw.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen elastischen Dichtungsring zu schaffen, der ebenfalls von der die dichtende Anpressung unterstützenden Wirkung des Überdruckes eines abzudichtenden Mediums Gebrauch macht, bei welchem aber zur Erzielung dieser Wirkung die bisherigen zusätzlichen Mittel (besondere Rückschlagventile usw.) nicht mehr erforderlich sind, sondern die erstrebte Wirkung allein durch die Querschnittsform des Dichtungsringes und die ihm zugestandene Bewegungsfreiheit erzielt wird.

Elastischer Dichtungsring
für zueinander bewegliche Teile

Anmelder:

Knorr-Bremse G.m.b.H.,
München 13, Moosacher Str. 80

Johann Huber, München,
ist als Erfinder genannt worden

Diese Aufgabe wird bei einem elastischen Dichtungsring, welcher mit seinem äußeren oder inneren Umfang an einem von zwei zueinander beweglichen Teilen dichtend in radialer Richtung zur Anlage

ao kommt, dadurch gelöst, daß derselbe durch mindestens eine in seiner Umfangsrichtung verlaufende und nach der dem jeweils abdichtenden Umfang entgegengesetzten Seite hin offene Nut in miteinander verbundene Abschnitte unterteilt ist, deren bei de äußerste mit solcher Vorspannung an seitlichen· Begrenzungswänden einer zur Aufnahme des Dichtungsringes in dem anderen der zueinander beweglichen Teile vorgesehenen Ausnehmung anliegen, daß die vom Überdruck des abzudichtenden Mediums beaufschlagten Abschnitte, als Rückschlagklappen wirkend, Medium in den oder die Räume zwischen dem Boden der Ausnehmung und den dieselbe begrenzenden Flächen des Ringes gelangen lassen.

Schließlich sei noch eine bekannte Abdichtungsvorrichtung mit U-förmigem Querschnitt genannt, welche für Gelenke von gegeneinander beweglichen Bauteilen bestimmt ist und bei der Tellerfedern für die Anpressung· der dichtenden Schenkel an einander zugekehrte Stirnflächen der Bauteile sorgen. Dabei findet jedoch eine Heranziehung des Überdruckes des abzudichtenden Mediums zu einer diesem Überdruck angepaßten Abdichtung weder in einer der bisher bekannten Formen noch in einer der Erfindung entsprechenden Weise statt, so daß auch dieser bekannten

Abdichtungsvorrichtung jede Berührung mit dem Gegenstand der Erfindung fehlt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in schematischer Weise dargestellt.

In Fig. 1 ist ein teilweise dargestellter, geschnittener Kolbenteller z. B. eines. Bremszylinderkolbens einer Druckluftbremseinrichtung für Schienenfahrzeuge mit 1 bezeichnet, welcher von einer Kolbenstange 3 getragen ist. Dieser Kolbenteller besitzt an

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seinem Umfang eine Ausnehmung 5, die durch einen Mittelsteg 7 in zwei Räume 9 und 11 unterteilt ist. In die Ausnehmung 5 ist ein elastischer Dichtungsring 13 von rundem Querschnitt eingesetzt, dessen Nut 15 den Mittelsteg 7 umgreift. Der Ring 13 liegt mit wulstartigen Ansätzen 17 und 19 mit einer geringen Vorspannung an den Wänden der Kammern 9 und 11 an, und außerdem berührt er mit seinem Umfang bei 21 die Innenwand 23 eines im übrigen nicht gezeigten

druck die Vorspannung des Ringes 13 nicht überwindet, behält derselbe seine in Fig. 1 gezeigte Form und Lage bei, wobei er an seinen verschiedenen

Der Dichtungsring 13 kann, auch mit glatter Oberfläche ohne die Wülste 17, 19 ausgebildet werden. Die Anlage an den beiden Seitenwänden bleibt grundsätzlich die gleiche.

Die beschriebene Wirkungsweise des Dichtungsringes 13 gilt auch für zweiseitige Druckbeaufschla gung des Kolbens 1, wobei der aus der Differenz der Drücke sich ergebende Überdruck in einer der Kammern 9, 11 die unterstützende Kraft auf den Bremszylinders. Zwei z. B. aus Kunststoff bestehende io Dichtungsring 13 ausübt.

Ringe 25 und 27, welche in. der aus der Zeichnung In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

ersichtlichen Weise in die Räume 9 und 11 der Aus- gezeigt, bei welchem der Dichtring 13 in einer im nehmung 5 des Kolbentellers 1 eingelegt sind, tragen feststehenden Teil 29 vorgesehenen, wiederum einen zur Fixierung des Dichtungsringes 13 bei. Diese eine Steg 31 enthaltenden Nut 33 gelagert ist und: mit zusätzliche Hilfe darstellenden Ringe sind jedoch für 15 seinem Umfangsabschnitt 21 an dem gegenüber 'dem die Funktion der erfindungsgemäßen Dichtung nicht Teil 29 relativ bewegten Teil 35 dichtend anliegt. Die unbedingt notwendig und können daher auch weg- Wirkungsweise des Dichtringes ist die gleiche wie bei gelassen werden. dem in Fig. 1 und 2 gezeigten. Ausführungsbeispiel, so

Im nicht beaufschlagten Zustand des Kolbens 1 daß sie nicht noch einmal beschrieben zu werden¹⁵ nimmt der Dichtungsring 13 die aus Fig. 1 ersieht- 20 braucht.

liehe Lage ein, wobei er mit seinen Wülsten 17, 19 In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei

sowie bei 21 mit geringer Vorspannung an Gegen- welchem in die durch den Steg 7 in. die beiden flächen anliegt. Zur Durchführung einer Druckluft- Räume 9 und 11 unterteilte Ausnehmung 5 des bremsung baut sich, in der geforderten Weise an- Kolbentellers 1 ein elastischer Dichtungsring 37 von steigend, ein Überdruck in der in Fig. 1 eingezeichne- 25 dreieckigem Querschnitt eingesetzt ist, welcher mit ten Pfeilrichtung wirkend auf. Solange dieser Über- seiner Kante 39 abdichtend auf der Fläche 23 liegt.

Der Ring 37 ist in gleicher Weise wie der Ring gemäß Fig. 1 und 2 mit einer Nut 41 über den Steg 7 gestülpt. Die beiden Kanten 43 und 45 ersetzen in. diesem Fall

Anlagestellen, abdichtet. Mit Überwinden der Vor- 30 die Wülste 17 und 19 des Ausführungsbeispiels gemäß spannung jedoch wird, wie Fig. 2 zeigt, der in den Fig. 1 und 2.

Raum 9 hineinragende Abschnitt des Ringes 13 bzw. Unter der Wirkung eines sich aufbauenden Über-

dessen Wulst 19 von der Gegenfläche klappenartig druckes kommt es auch bei diesem Ausführungsbeiabgehoben, so daß die Druckluft nun über die spiel zu einem Abklappen einer der Kanten 43 oder Kammer 9 und den Zwischenraum zwischen Steg 7 35 45 mit den weiteren, bereits im Zusammenhang mit und Nut 15 in den Raum 11 gelangt, wobei der in — - ■
diesem Raum befindliche Ringabschnitt als Rückschlagklappe wirkt. Der im Raum 11 sich aufbauende
Überdruck staucht den, Ring in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise und erhöht die Anpressung des Wulstes 40
19 sowie vor allem des Ringabschnittes 21 entsprechend dem ansteigenden Überdruck der Luft. Der
Abstand der Wülste 17, 19 von der Zylinderfläche 23
sowie Tiefe und Form der Nut 15 sind, solche, daß

unter dem ansteigenden Überdruck der Luft auf jeden 45 ersichtlichen Querschnitt und legt sich mit seinen Fall zuerst ein Abklappen des Wulstes 17 von der Wülsten 49, 51 sowie seiner Kante 53 dichtend an die Gegenfläche und damit eine die Anpressung des Ringes
an die Fläche 23 unterstützende Beaufschlagung erfolgt, ehe es zu einem Abheben des Abschnittes 21
von der Fläche 23 kommen kann. Bei der in. Fig. 2 50
gezeigten Druckbeaufschlagung verhindert der Ring
27 ein Hineinquellen des Dichtringes 13 in die Fuge
zwischen dem Kolbenteller 1 und der Zylinderwand
23, während der für die entgegengesetzte Richtung

des Überdruckes vorgesehene Ring 25 in diesem Fall 55 zu einer Trennung von Steg 7 und Ringnut 55 und wirkungslos bleibt. einer unzulässigen Verlagerung des Dichtungsringes

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen,, wird kommt.

die zunächst nur sehr kleine Andrückung des Ringes Der Dichtungsring 57 gemäß Fig. 6 unterscheidet

13 an die Unterlage 23 durch den. sich aufbauenden sich von den vorhergehenden Beispielen bei gleicher Überdruck jeweils nur in einem der Höhe dieses 60 Wirkungsweise wiederum durch eine andere Form Überdruckes entsprechenden Maße verstärkt. Damit seines Querschnittes. An Stelle von Wülsten besitzt bleiben die Reibungsverluste auf ein Minimum derselbe Lippen 58 und 59 zur dichtenden Anlage an beschränkt. den Wänden der Räume 9 und 11 im Kolbenteller 1.

Der Steg 7, welcher eine zusätzliche Haltekraft auf In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei

den Dichtungsring 17 ausübt, erfüllt noch die weitere 65 der Kolbenteller 1 zwar die Ausnehmung 5 zur AufAufgabe, daß sich, bei etwaigen Ungenauigkeiten in nähme eines Dichtungsringes, jedoch keinen diese Form und Einbau der Kolbenteller mittels dieses Ausnehmung unterteilenden Steg aufweist. In die Steges in der Nut 15 abstützt und es somit nicht zu Ausnehmung 5 ist ein elastischer Dichtungsring 63 einer metallischen Berührung zwischen ihm und der eingelegt, welcher mit seinen beiden Lippen 65 und 67 Zylinderwand 23 kommen kann. 70 an den Seitenwänden der Ausnehmung 5 mit leichter

Fig. 1 und 2 beschriebenen Folgen.

Der Dichtring mit dreieckigem Querschnitt ist insbesondere für kleinere Überdrücke geeignet, gewährleistet aber kleinste Reibungswerte·.

Eine Ausführungsform eines Dichtungsringes, mit welcher ebenfalls diese kleinen Reibungswerte erreich-' bar sind, die sich jedoch infolge ihrer Formgebung auch für größere Druckdifferenzen eignet, ist in Fig. 5 gezeigt. Dieser Ring 47 besitzt den aus der Figur

Gegenflächen der Ausnehmung 5 bzw. an die Gegenfläche 23 an. Der Steg 7 des Kolbentellers 1 ragt dabei wiederum in eine Nut 55.

Unter Beaufschlagung mit Überdruck vollziehen sich wiederum die im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Vorgänge, wobei die Stellung der dem Überdruck ausgesetzten Flächen des Ringes 47 dafür sorgt, daß es auch bei großen Druckdifferenzen nicht

Vorspannung anliegt. Unter einem auf einer Seite des Kolbentellers 1 sich einstellenden Überdruck strömt Druckluft über die abklappende Lippe 65 oder 67 in den Raum 69 der Ausnehmung 5 und übt dort eine die Anpressung des Ringes 63 an die Fläche 23 und damit dessen Dichtwirkung erhöhende Kraft auf denselben

Der Dichtungsring 63 ist ebenfalls sowohl für einals auch zweiseitige Beaufschlagung des Kolbens geeignet, bei fehlendem Steg in, der Ausnehmung 5 ist er jedoch insbesondere für kleinere Überdrücke, wie sie z. B. bei Vakuumanlagen vorkommen, bestimmt.

Schließlich ist in Fig. 8 noch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gezeigt, wobei die Beaufschlagung des Kolbens 71 immer nur auf der gleichen, durch Pfeilrichtung gekennzeichneten Seite erfolgen soll. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist in diesem Fall die zur Aufnahme des Dichtungsringes 13 (welcher gleicher Form wie derjenige nach Fig. 1 und 2 ist) vorgesehene Ausnehmung im Kolben 71 so gestaltet, daß nur eine durch einen Steg 73 begrenzte Kammer 75 vorhanden ist, in welche ein Abschnitt des Dichtungsringes hineinragt. Dieser Raum 75 ist über einen Kanal 77 mit dem unter Überdruck zu setzenden Raum vor dem Kolben. 71 verbunden. Der Steg 73 greift in die Nut 15 des Dichtungsringes 13 ein.

Bei Druckbeaufschlagung des Kolbens 71 in Pfeilrichtung strömt Druckluft über den Kanal 77 in den Raum 75 und verursacht dort eine stauchende Wirkung auf den dort befindlichen, zusammen mit dem Steg 73 als Rückschlagventil wirkenden Abschnitt des Dichtungsringes 13, wobei die Anpreßdrücke des Wulstes 19 und des Umfangsabschnittes 21 erhöht werden. Auch in diesem Fall entspricht der dichtende Anpreß druck der Höhe des Überdruckes der Druckluft, so daß der Reibungswiderstand bei Gewährung ausreichender Dichtheit klein bleibt.

In Befolgung der erfinderischen Lehre können die Querschnittsform eines Dichtungsringes sowie die Größe seiner druckluftbeaufschlagten Flächen, und deren gegenseitige Lage wie auch Form und Tiefe der an ihm vorgesehenen Nut so gestaltet werden., daß ausreichende Dichtheit mit einem Minimum an Reibungsverlust erzielt wird.

Es sei nochmals zusammenfassend darauf hingewiesen, daß die bei den verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispielen genannten Stege 7 bzw. 31 bzw. 73 verschiedene funktioneile Aufgaben haben. So dient z. B. bei der Anordnung nach Fig. 8 der Steg 73 als Stütze des Dichtungsringes 13. Außerdem sollen der Steg 73 und die Stege 7, 31 der anderen Ausführungsbeispiele verhindern, daß bei horizontaler Anordnung der Zylinder der Kolben an der Zylinderwand aufliegt. Schließlich ist es auch Aufgabe der Stege, für eine gewisse Parallelführung der Dichtringe in radialer Richtung zu sorgen.

Beim Fehlen, eines Steges, wie es z. B. bei der Ausführung gemäß Fig. 7 der Fall ist, übernimmt die seitliche Formgebung des Dichtungsringes die Parallelführung in radialer Richtung. Zu diesem Zweck kann zur Erzielung möglichst guter Führungseigenschaften der Ringquerschnitt in der in Fig. 5 gezeigten Weise ausgebildet werden, wobei die Wülste 49, 51 auch weggelassen und durch die Lippen 65, 67, welche sich an die parallelen Seitenflächen anzuschließen hätten, ersetzt sein könnten.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen, Ausführungsbeispiele und deren vorstehend genannte Abwandlungsmöglichkeit beschränkt. Die Querschnittsform des Dichtungsringes kann auf der Grundlage des Haupterfindungsgedankens weitervariiert werden, auch sind außer der Anwendung des erfindungsgemäßen Dichtringes bei Kolben von Druckluftbremseinrichtungen noch andere Anwendungsgebiete denkbar.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elastischer Dichtungsring, welcher mit seinem äußeren oder inneren Umfang an einem von zwei zueinander beweglichen Teilen dichtend in radialer Richtung zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe durch mindestens eine in seiner Umfangsrichtung verlaufende und nach der dem jeweils abdichtenden Umfang entgegengesetzten Seite hin offene Nut in miteinander verbundene Abschnitte unterteilt ist, deren beide äußerste mit solcher Vorspannung an seitlichen Begrenzungswänden einer zur Aufnahme des Dichtungsringes in dem anderen der zueinander beweglichen Teile vorgesehenen Ausnehmung anliegen, daß die vom Überdruck des abzudichtenden Mediums beaufschlagten Abschnitte, als Rückschlagklappen wirkend, Medium in den oder die Räume zwischen dem Boden der Ausnehmung und den dieselbe begrenzenden Flächen des Ringes gelangen lassen.

2. Elastischer Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen beide miteinander verbundene Abschnitte in dem für ihre Berührung mit den Seitenwänden der Ausnehmung (5) vorgesehenen Teil wulst- oder lippenförmig gestaltet sind.

3. Elastischer Dichtungsring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme desselben vorgesehene Ausnehmung (5) einen Steg (7) besitzt, welcher in die Nut (15) des Dichtungsringes hineinragt.

4. Elastischer Dichtungsring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu seiner Aufnahme im Teller eines abzudichtenden Kolbens vorgesehene Ausnehmung eine Seitenwand sowie einen Steg (73) aufweist, wobei von der mit Überdruck zu beaufschlagenden Kolbenseite ein Kanal (77) zu einem Raum (75) führt, welcher von der Seitenwand, dem Steg und dem der überdruckbeaufschlagten Seite abgewendeten Abschnitt des Ringes umschlossen ist.

5. Elastischer Dichtungsring nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen oder mehrere an sich bekannte Ringe (25, 27), welche in die zur Aufnahme des Dichtungsringes vorgesehene Ausnehmung eines der zueinander beweglichen: Teile zwecks Fixierung des Dichtungsringes einlegbar sind.

6. Elastischer Dichtungsring nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Querschnitt einen dachförmigen Abschnitt aufweist, der mit seiner Kante (39, 53) dichtend zur Anlage kommt und der sich in den durch eine Nut getrennten, als Rückschlagklappen wirkenden Abschnitten fortsetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 232 193.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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