DE20109562U1 - Dichtungsring - Google Patents

Description

Anwaltsakte: HAL 12 Gbm
Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einem durch zwei Flanken begrenzten Dichtungskörper, der sich in eine Ausnehmung eines von zwei auf einer kreisförmigen Bahn sich gegeneinander beweglichen Bauteilen hinein erstreckt, zwischen denen sich ein abzudichtender Spalt erstreckt, und der mit einer Dichtlippe auf dem anderen Bauteil dichtet.

Bei derartigen Dichtungsringen wird die Dichtfunktion dadurch erreicht, daß der Dichtungskörper in radialer Richtung zwischen den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen verpreßt wird. Zu diesem Zweck ist ein kompakter Dichtungskörper vorgesehen, der mit hohem Druck zwischen die gegeneinander abzudichtenden·Bauteile, gepreßt wird. Dabei kann entweder die Dichtkraft unmittelbar durch den zwischen den abzudichtenden Bauteilen eingespannten Dichtungskörper erzielt werden, oder durch einen den Dichtungskörper zusätzlich beaufschlagenden Verpressungskörper, beispielsweise einen O-ring. Dieser stützt sich einerseits in einer Nut ab, in der er bei Aufwendung einer entsprechenden Kraft verformt wird. Andererseits stützt er sich auf dem Dichtungskörper ab, den er nach Aufbringung der Preßkraft relativ großflächig beaufschlagt .

Die Verwendung relativ großvolumiger Dichtungskörper führt insbesondere bei Bauteilen, die auf einer kreisförmigen Bahn gegeneinander bewegt werden, dazu, daß unter den Dichtlippen die Bedingungen für eine Schmierung schlecht sind. Dadurch muß gerade an diesen hochbelasteten Stellen mit einer erheblichen Erwärmung gerechnet* werden. Die Wärme kann nur über metallische Bauteile, nicht jedoch über die im Regelfall schlecht wärmeleitende Dichtung abgeführt werden. Dadurch entsteht häufig eine erheblche Erwärmung im Bereich der Dichtungen. Dieses Problem tritt insbesondere im Falle der sog. Leerlaufrei-

bung auf, wenn der Dichtungskörper mindestens einseitig, möglicherweise sogar von beiden Seiten nur von einem geringen oder keinem Druck belastet ist. In diesem Falle wird nicht genügend bzw. gar kein Druckmittel in den zwischen dem Dichtungskörper und der von ihm beaufschlagten Oberfläche bestehenden Spalt gepreßt, so daß dort eine trockene Reibung entsteht, die die Erwärmung hervorruft.

Diese führt zu einer Erhöhung des zwischen den bewegten Teilen und der Dichtungsoberfläche entstehenden Gleitwiderstandes. Die Dichtung wird vom drehenden Teil mitgenommen und bewegt sich daher in der Einbaunut. Diese unerwünschte Rotation der Dichtung in der Einbaunut verringert die Lebensdauer des Dichtringes.

Aus diesem Grunde sind zweiteilige Dichtungen verwendet worden. Sie bestehen aus einem auf dem drehenden Teil abdichtenden Dichtungsteil und einem diesen Dichtungsteil in Richtung auf das drehende Teil beaufschlagenden Preßkörper. Die Verpressung des Dichtungskörpers wird dadurch herbeigeführt, daß der Preßkörper beim Einbauen der Dichtung innerhalb der Einbaunut verpreßt wird und dadurch einen die Abdichtung herbeiführenden Druck auf das Dichtungsteil ausübt.

Bei diesen zweiteiligen Dichtungskörpern ist im Hinblick auf das großvolumig ausgebildete Dichtungsteil die Gefahr nicht ausgeräumt, daß dieser Dichtungsteil schlechte Schmierverhältnisse auf dem drehenden Teil verursacht. Diese führen zur Erwärmung und damit zur Haftung des Dichtungsteils auf der abzudichtenden Oberfläche, so daß der Dichtungsteil von dem drehenden Bauteil mitgenommen wird, während der Preßteil innerhalb der Nut festgehalten wird. Dadurch entstehen Relativbewegungen zwischen dem Preßkörper einerseits und dem Dichtungsteil andererseits. Die beiden Teile bestehen aus Kunststoff oder Gummi, so daß sie schlecht wärmeleitend sind. Zwischen den beiden Teilen entsteht daher eine hohe Reibungswärme, die weder

durch den einen noch durch den anderen Teil abgeleitet werden kann. Ein schneller Verschleiß der gesamten Dichtung ist dadurch vorgegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist,es daher, den Dichtungsring der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß die Dichtung an einer ausreichend geschmierten Stelle auf einer Oberfläche des sich drehenden Bauteils erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder der beiden Flanken des Dichtungskörpers mindestens ein sich in Richtung auf die jeweils gegenüberliegende Planke erstreckender Freiraum vorgesehen ist, dessen ihn begrenzenden Wandungen entsprechend einem im Freiraum stehenden Druck in Dichtrichtung verformbar sind.

Ein derartiger Dichtring besitzt den großen Vorteil, daß die Anpreßkraft, mit dem eine Dichtfläche des Dichtungsringes auf die Oberfläche des drehenden Bauteils gepreßt wird, von der Höhe des Druckes abhängt, der auf den Dichtungsring einwirkt. Dabei kann der abzudichtende Druck entweder von der einen oder von der anderen oder auch von beiden Seiten auf die Flanken des Dichtrings einwirken. In jedem Falle wird sich der Druck, mit dem die Dichtfläche auf die Oberfläche des sich drehenden Bauteils einwirkt, so bemessen sein, daß sich unter der Dichtfläche ein Schmierfilm einstellt, der ein Warmlaufen der Dichtfläche auf der abzudichtenden Oberfläche verhindert. Darüber hinaus kann der sich in seiner Dichtkraft auf den jeweils auf die Flanke einwirkenden Druck einstellende Dichtring einteilig ausgebildet werden, so daß die für zweiteilige Dichtringe typischen Probleme nicht auftreten können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht dem Druck eine um einen Drehpunkt auf die Wandungen wirkende Kraft. Dieser Drehpunkt liegt im Bereich

einer innerhalb eines Dichtungskörpers liegenden geradlinigen Verlängerung des Freiraums. Dadurch bildet sich um den Drehpunkt eine Hebelbewegung aus, die dazu führt, daß der Dichtungskörper im Bereich seiner Flanke am meisten verformt wird. Die Verformung verringert sich in Richtung auf den Drehpunkt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die größte Anpreßkraft im Bereich der Flanke des Dichtungsringes entsteht. Sie nimmt in Richtung auf den Drehpunkt ab. Dadurch wird die von der Dichtfläche beaufschlagte Oberfläche des drehenden Teiles vergleichsweise klein gehalten und außerdem auch dem höchsten Druck des Druckmediums ausgesetzt, so daß mit einer ausreichenden Schmierung an dieser hochbelasteten Stelle ausgegangen werden kann. Die Verpressung vermindert sich mit zunehmender An-. näherung an den Drehpunkt, so daß sich auch die Reibungshitze auf dieses Stück reduziert und die in diesem Bereich vorhandene Schmierung ausreichend ist, um eine große Erhitzung zu verhindern. Einer zusätzlichen Anpreßkraft aufgrund eines Preßkörpers bedarf es nicht. Ein einteiliger Dichtungskörper ist in der Lage die zur Abdichtung notwendige Anpreßkraft zu entwickeln.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Dichtungskörper auf seiner vom druckbelasteten Freiraum abgewandten Seite des Drehpunktes bei einem druckentlasteten Freiraum dieser Seite keine Verformung auf. An dieser Stelle wird daher auch nur eine geringe Reibung und damit auch nur eine geringe Wärmeentwicklung stattfinden. Wenn der Dichtungskörper auf beiden Seiten druckentlastet ist, macht sich der Vorteil der Freiräume am deutlichsten bemerkbar. In diesem Falle der druckentlasteten Freiräume verringert sich die Anpresskraft, die von den Hebeln auf die Oberfläche des drehenden Körpers ausgeübt wird, von den Drehpunkten in Richtung auf die Flanken des Dichtungskörpers. Die Anpresskraft hängt in diesem Falle ausschließlich von der Rückstellkraft ab, die nach dem Aufschieben des Dichtungskorpers auf die abzudichtende Oberfläche innerhalb

des Materials herrscht, aus dem der Dichtungskörper besteht. Diese Rückstellkraft verringert sich angesichts der nachlassenden Steifigkeit des Dichtungskörpers mit zunehmender Entfernung von den jeweiligen Drehpunkten. Die im Bereich der Flanken herrschenden geringsten Anpressdrücke verursachen daher auch nur eine geringe Leerlaufreibung der druckentlasteten Teile auf der Oberfläche. Auf beiden Seiten des Dichtungskörpers herrschen daher jeweils ausgeglichene Anpresskräfte.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich.mindestens einer der Freiräume spitzwinklig in den Dichtungskörper. Durch diese spitzwinklige Ausbildung des Freiraumes wird erreicht, daß durch den Freiraum der Dichtungskörper nur unwesentlich hinsichtlich seiner mechanischen Festigkeit geschwächt wird. Darüber hinaus vermindert sich in Richtung auf das spitzwinklige Ende des Freiraumes auch die von dem Druckmedium auf die Wandungen des Freiraumes ausgeübten Kräfte.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft mindestens eine Wandung in einer schrägen Ebene, so daß der Freiraum von seiner ihm zugewandten Flanke in Richtung auf die gegenüberliegende Flanke des Dichtungskörpers in einer Spitze endet. Auf diese Weise erhält der Freiraum eine für die Ausbildung der Dichtkräfte besonders gut geeignete Form.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung begrenzen die Spitzen der Freiräume auf ihrer dem jeweiligen Freiraum abgewandten Seite einen Restteil des Dichtungskörpers, der einen Druck zur Ausbildung einer abdichtenden Verformung des Dichtungskörpers in Richtung auf den vom Dichtungskörper abzudichtenden Spalt überträgt. Dieser Restteil des Dichtungskörpers ist so bemessen, daß er auch bei Übertragung von hohem Druck nicht in seiner mechanischen Festigkeit beeinträchtigt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Spitzen einander benachbarter Feiräume etwa auf einer sich durch den Dichtungskörper erstreckenden Mittellinie. Auf diese Weise erhält der Dichtungskörper eine Gestaltung, die den Dichtungsring in den Stand versetzt, von beiden Flanken aus.mit einem hohen Druck belastet zu werden. In diesem Falle reicht der verbleibende Restteil des Dichtungskörpers zur Abdichtung gegen durchtretendes Druckmedium.,

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen zwei benachbarte Freiräume einander zugewandte schräge Wandungen mit gleichen Steigungen auf. Auf diese Weise bildet sich zwischen den Freiräumen ein Steg, der auf seiner gesamten Länge eine gleiche Wandstärke besitzt und für die Abdichtung gegen das Durchtreten von Druckmedium geeignet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den einander zugewandten Wandungen einander benachbarter Freiräume eine Wandstärke des Dichtungskörpers vorgesehen, die eine Verformung des Dichtungskörpers entsprechend den in den benachbarten Freiräumen vorhandenen Drucken zuläßt. Entsprechend wird die Dicke des zwischen den Freiräumen verlaufenden Stegs bemessen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Dichtlippe mindestens einseitig mit dem Dichtungskörper eine Nut, zur Aufnahme eines Stützringes aus. Diese Stützringe besitzen eine hochbelastbare Konsistenz, so daß sie sich bei Drehbewegungen nicht in den Spalt einpressen können und den eigentlichen Dichtkörper vor Extrusion schützen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtlippe auf ihrer das andere Bauteil

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auf dessen Oberfläche beaufschlagenden Lauffläche mit einer Oberflächenstruktur versehen. Diese Oberflächenstruktur trägt ihrerseits dazu bei, daß zwischen der Oberfläche des sich drehenden Bauteils und der Lauffläche der Dichtlippe gute Schmierungseigenschaften entstehen, die eine gute Laufeigenschaft des sich drehenden Teils garantieren und andererseits die Abdichtung nicht beeinträchtigen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich durch die Flanken des Dichtungskörpers jeweils vom Freiraum bis zur Nut, in der die Stützringe geführt sind, Anströmkanäle, durch die Druckmedium vom Freiraum in die Nut transportiert wird. Diese Anströmkanäle verlaufen als flache Vertiefungen in radialer Richtung durch die Flanken des Dichtungsringes. Das durch diese Anströmkanäle in Richtung auf die Nut transportierte Druckmedium reicht aus, um eine automatische Regulierung der Anpresskraft des Dichtungskörpers nach den jeweils herrschenden Druckverhältnissen sicherzustellen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig.l: Einen Querschnitt durch einen halben Dichtungsring, mit außen liegender Dichtlippe entsprechend der Schnittlinie I-I in Fig.4,

Fig.2: einen Querschnitt durch einen halben Dichtungsring mit innenliegender Dichtlippe entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 5,

Fig.3: einen Querschnitt durch einen halben Dichtungsring mit zwei Freiräumen auf jeder Flanke,

Fig.4: eine Draufsicht auf einen Dichtungsring mit außenlie- gender Dichtlippe,

Fig.5: eine Draufsicht auf einen Dichtungsring mit innenlie- gender Dichtlippe,

Fig.6: einen Querschnitt durch zwei gegeneinander beweglich gelagerte Bauteilen mit eingesetztem außendichtenden Dichtungsring,

Fig.7: einen Querschnitt durch zwei gegeneinander beweglich gelagerte Bauteile mit eingesetztem innendichtenden
Dichtungsring,

Fig.8: eine Skizze eines in einer Nut liegenden Dichtungsringes mit einer Welle und Fig.9: einen Längsschnitt durch einen Teil eines Drehver- teilers.

Ein Dichtungsring besteht im Wesentlichen aus einem Dichtungskörper (1,2,3) und einer Dichtlippe (4,5). Der Dichtkörper (1,2,3) ist von Flanken (6,7) begrenzt, von denen Freiräume (8,9,10,11) in den Dichtungskörper (1,2,3) hineinragen. Diese Freiräume (8,9,10,11) besitzen jeweils im Bereich der Flanken (6,7) einen breiten Zugang (12), von dem aus sie in Richtung auf die jeweils gegenüber liegende Flanke (7,6) in einer Spitze (13) enden. Diese Spitze (13) ragt mehr oder minder weit in den Dichtungskörper (1,2,3) hinein. Beispielsweise können die Spitzen (13) auf einer sich durch den Dichtungskörper (1,2,3) erstreckenden Mittellinie (14) angeordnet sein.

Die Freiräume (8,9,10,11) werden von Wandungen (15,16) begrenzt. Diese Wandungen (15,16) laufen in einem spitzen Winkel (17) zusammen. Dieser spitze Winkel (17) kann zwischen 10 bis 60 Grad liegen. Bevorzugt ist der spitze Winkel (17) 30 Grad.

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Der Dichtungskörper (1,2,3) liegt in einem eingebauten Zustand in einer Nut (18) eines ersten Bauteils (19,20). Dieses erste Bauteil (19) ist um eine Mittellinie (21) drehbar gelagert. Das erste Bauteil (19) bildet mit einem zweiten Bauteil (22) , das gegenüber dem ersten Bauteil (19) fest ist, einen Spalt (24), der mit Hilfe der Dichtlippe (4) gegenüber einem Druck abgedichtet ist, der entweder auf der Seite der einen Flanke (6) oder auf der Seite der anderen Flanke (7) oder sowohl auf der Seite der einen Flanke (6) als auch auf der Seite der anderen Flanke (7) aufgebaut sein kann.

Darüber hinaus kann aber der Dichtungskörper (3) auch in eine Nut (18) eines festen ersten Bauteils (20) eingebracht sein. In diesem Fall ragt der Dichtungskörper (3) mit seiner Dichtlippe (5) in Richtung auf eine Oberfläche (25) eines beispielsweise als Welle (26) ausgebildeten zweiten Bauteils (23). Auch in diesem Falle wird mit Hilfe der Dichtlippe (5) ein zwischen den beiden Bauteilen (20,23) vorhandener Spalt (24) abgedichtet. Wiederum kann ein Druck auf der Seite der einen Flanke (6) oder auf der Seite der anderen Flanke (7) oder auf beiden Seiten vorhanden sein, gegen den die Dichtlippe (5) den Spalt (24) abdichten soll.

Wie in Figur 8 dargestellt ist, baut sich aufgrund des auf die eine Flanke (6) einwirkenden Druckes in dem Freiraum (8) ein Druck auf,der auf die Wandungen (16) des Freiraumes einwirkt. Dabei wird von dem auf die Wandung (16) einwirkenden Druck auf einen Dichtungskopf (27) eine Verformungskraft ausgeübt, die um einen Drehpunkt (2 8) in Richtung auf das zweite Bauteil (23) wirkt. Dadurch wird der Dichtungskopf (27) einer Verformung (29) unterworfen, die in Figur 8 in Form von Pfeilen (30) stilisiert dargestellt ist. Aus der Länge der Pfeile (30) läßt sich erkennen, daß infolge der Länge eines sich zwischen dem Drehpunkt (28) und der Flanke (6) des Dichtungskopfes

(27) erstreckenden Hebels (31) die Verformung im Bereich der einen Flanke (6) am größten und im Bereich des Drehpunktes (28) am kleinsten ist. Infolge dieser unterschiedlichen Verformungen (29) und der Größe des Druckes entwickelt sich auf dem Bauteil (23) im Bereich der einen Flanke (6) die stärkste Erwärmung, die in Richtung auf den Drehpunkt (8) abnimmt. Auf diese Weise reicht der im Spalt (24) anstehende Druck des Druckmediums aus, um eine unzulässige Erwärmung des Dichtungskopfes (27) auf dem sich drehenden zweiten Bauteil

(23) zu verhindern. Die entstehende Wärme wird über den Stahl des zweiten Bauteils (23) abgeleitet. Der Dichtungskörper (3) haftet im Bereich des Dichtungskopfes

(27) auf der Oberfläche des sich drehenden zweiten Bauteils (23) nicht an.

In ähnlicher Weise wirkt der auf die andere Flanke (7) einwirkende Druck auch im Freiraum (10) auf dessen Wandungen (15,16) ein. Auch hier findet eine Verformung des Dichtungskopfes (27) statt, und zwar um den in der Verlängerung der Wandung (15) liegenden Drehpunkt (32.) . Dadurch verformt sich der Dichtungskopf (27) entsprechend der Verformung (33), deren Größe sich aus der Länge der Pfeile (34) ergibt. Die Verformung (33) ist im Bereich der anderen Flanke (7) am größten und nimmt in Richtung auf den Drehpunkt (32) ab. Auch dadurch kann sich im Bereich der Verformung im Spalt (24) ein Film des Druckmediums ausbilden, der eine starke Erhitzung des Dichtungskopfes (27) im Bereich des Spaltes (24) verhindert. Ihre Reibungswärme wird durch das zweite Bauteil (23) abgeführt .

Selbst in dem wegen der Erwärmung der beaufschlagten Oberflächen besonders kritischen Fall der Leerlaufreibung stellt sich je nach der Einwirkung des Druckes auf die eine Flanke (6) oder die andere Flanke (7) oder auf keine der beiden Flanken (6,7) ein Druck in den jeweiligen Freiräumen (8,10) ein, bei dem die Anpreßkraft das kriti-

sehe Maß der Erwärmung des jeweils beaufschlagten Bauteils (20,23) nicht überschreitet.

Die Freiräume (8,9,XO,XX) können auf sehr verschiedene Weise ausgebildet werden. Als zweckmäßig hat sich eine Ausbildung erwiesen, bei der sich bei zwei einander benachbarten Freiräumen (8,XO) die sich gegenüberliegenden Wandungen (15,16) etwa die gleiche Steigung besitzen. Dadurch wird zwischen den beiden Freiräumen(8,XO) eine Rippe (35) ausgebildet, die einander parallel verlaufende Seitenbegrenzungen aufweist. Eine derartige Rippe (35) besitzt ein besonders günstiges Verformungsverhalten aufgrund des in den Freiräumen (8,XO) wirkenden Druckes. Dadurch wird verhindert, daß der Dichtungskörper (3) auf seiner den Feiräumen (8,XO) abgewandten Seiten der Drehpunkte (28,32) verformt wird.

Zweckmäßigerweise besitzen die Freiräume (8,9,XO,XX) außer den ansteigenden Wandungen (15,16) auch noch horizontale Wandungen (16,15). In der Verlängerung dieser horizontalen Wandungen (16,15) liegen die Drehpunkte (28,32), so daß sich auf diese Weise eindeutige Verformungsverhältnisse im Dichtungskopf (27) ausbilden können, da sich der Hebel (31,36) in Richtung der horizontalen Wandungen (16,15) erstreckt. Ein jenseits der Freiräume (8,9,10,11) liegender Restteil (37,38) des Dichtungskörpers (1,2,3) bleibt weitgehend unverformt, weil er in der Nut (18) geführt wird. Diese Gestaltung des Dichtungskörpers stellt sich insbesondere im Falle der sogenannten Leerlaufreibung als besonders günstig heraus. In diesem Falle herrscht in den Freiräumen (8, 9, 10, 11) Drucklosigkeit, so dass die Hebel (31, 36) lediglich auf Grund der im Material des Dichtungskörpers (1, 2, 3) herrschenden Rückstellkräfte ihre Dichtungswirkung entfalten. Diese Anpresskräfte verringern sich mit zunehmender Entfernung von den jeweiligen Drehpunkten (28, 32), so dass der Dichtungskörper (1, 2, 3) jeweils im Bereich seiner Flanken (6, 7) mit der geringsten Anpresskraft auf die

abzudichtende Oberfläche (25) gepresst wird. Entsprechend der abnehmenden Anpresskraft in Richtung auf die Flanken (6, 7) verringert sich auch die zwischen den jeweiligen Oberflächen entstehende Reibungswärme. In diesem Sinne stellen die in Figur 8 dargestellten Pfeile (30) eine Größenordnung für die im Leerlauffall auftretende Abnahme einerseits der Anpresskraft und andererseits der Reibungswärme dar. Sie machen deutlich, dass im Leerlauffall auf beiden Flanken (6,7) des Dichtungskörpers (1, 2, 3) eine ausgeglichene Anpresskraft herrscht, die ausschließlich abhängt von der Verformung des Dichtungskörpers (1, 2, 3), wenn dieser auf das Bauteil (23), beispielsweise eine Welle aufgeschoben wird. Im Regelfall besitzt der Dichtungskörper (1, 2, 3) gegenüber dem abzudichtenden Bauteil (23) eine Weite, die um 1 mm kleiner ist als der Durchmesser des Bauteils (23). Entsprechend bemessen sich die im Material auftretenden Rückstellkräfte.

Die Rippe (35) besitzt eine Wandstärke, die geeignet ist, die Verformungen (29,33) im Bereich des Dichtungskopfes (27) abhängig von dem jeweiligen Druck eintreten zu lassen, der auf die jeweilige Flanke (6,7) des Dichtungskörpers (1,2,3) einwirkt. Diese Notwendigkeit ergibt sich insbesondere dann, wenn in dem Dichtungskörper (1) mehr als zwei einander gegenüberliegende Freiräume (8,9,10,11) vorgesehen sind. Eine derartige Auflösung des Dichtungskörpers (1) mit Hilfe einer Mehrzahl von Freiräumen (8,9,10,11) empfiehlt sich insbesondere dann, wenn bei hohen Drucken eine besonders große Ausbildung des Dichtungskörpers (1) notwendig erscheint.

Wie insbesondere die Ausbildung der Verformungen (2 9,33) zeigt, werden die Dichtlippen (4,5) in ihren jeweiligen den Flanken (6,7) benachbarten Bereichen besonders stark verformt. Um auszuschließen, daß sich die Dichtlippen (4,5) angesichts dieser Verformung (29,33) in Richtung auf den Spalt (24) ausdehnt, werden im Bereich der Dichtlippe(5) Stützringe (39,40) vorgesehen, die aus ei-

nem härteren Material als der Dichtungskörper (1,2,3) besteht. Diese Stützringe (39,40) verhindern, daß sich die Dichtlippe (4,5) in den Spalt (24) quetscht und auf diese Weise die Erwärmung im Bereich dieses Spaltes (24) unzulässig erhöht.

Die Dichtlippe (4,5) kann auf ihrer dem zweiten Bauteil (22,23) zugewandten Lauffläche (41) mit einer Oberflächenstruktur versehen sein. Diese Oberflächenstruktur begünstigt einerseits eine Schmierung der Dichtlippe (4,5) im Bereich der Oberfläche (25) des zweiten Bauteils (22,23). Anderseits dichtet diese Oberflächenstruktur auch den Spalt (24) im Bereich der Dichtlippe (4,5) ab. Die Oberflächenstruktur kann als eine Oberflächenrauhigkeit ausgebildet sein. Es ist auch möglich als Oberflächenstruktur Ölschmiertaschen vorzusehen.

Im Bereich der Flanken (6,7) können über den Querschnitt des Dichtungskörpers (1,2,3) mehrere, im Regelfall vier Anströmkanäle (42,43,44,45) verteilt sein. Durctf diese Anströmkanäle (42,34,44,45) wird dafür gesorgt, daß Öl aus dem Bereich der Flanken (6,7) zum Spalt (24) befördert wird. Diese Anströmkanäle (42,43,44,45) beginnen jeweils im Bereich der Freiräume (8,9,10,11) und enden in Nuten (46,47), in denen die Stützringe (39,40) geführt sind. Sie sorgen für einen Druckausgleich im Bereich des Spaltes (24).

In Figur 9 ist mit einem Drehverteiler ein typischer Anwendungsfall für erfindungsgemäße Dichtungsringe (63,64,65,66,67,68) dargestellt. Dieser Drehverteiler kann beispielsweise bei fahrbaren Baggern oder Hebezeugen eine Rolle spielen. Ein solcher Bagger besitzt einen nicht dargestellten fahrbaren Unterteil, mit dessen Hilfe er zu einem Einsatzort fährt. Auf diesem fahrbaren Unterteil ist eine nicht dargestellte Fahrerkabine schwenkbar gelagert. Von der Fahrerkabine aus werden eine Vielzahl von Bewegungsvorgängen gesteuert, beispielsweise Anheben

bzw. Absenken eines nicht dargestellten Schwenkarmes, der an seinem der Fahrerkabine abgewandten Ende mit einer nicht dargestellten Baggerschaufel verbunden ist, die geöffnet bzw. geschlossen werden muß und die darüber hinaus auch Schwenkbewegungen ausführen muß. Darüber hinaus müssen von der Fahrerkabine aus auch sämtliche Bewegungsvorgänge des Unterteils gesteuert werden.

Aus diesem Grunde müssen vom Unterteil, in dem sich die Antriebe befinden, eine Vielzahl von Druckmittelleitungen (48,49,50) in die Fahrerkabine geführt werden. Diese Druckmittelleitung (48,49,50) verlaufen in einer fest mit dem Unterteil verbundenen Zentralführung (51). Auf einer die Zentralführung (51) begrenzenden Oberfläche (54) ist ein Zapfen (52,53) verschwenkbar gelagert. In der Oberfläche (54) sind Druckmittelkanäle (55,56,57,58) konzentrisch zu einer Mittellinie (59) der Zentralführung (51) eingelassen. Diese Druckmittelkanäle (55,56,57,58) sind mit Druckmittelleitungen (4 8,50) verbunden, von denen in Figur 9 die Druckmittelleitungen (48,50) und Ableitungen (60,61) dargestellt sind. Von den Druckmittelkanälen (55,56) sind die Ableitungen (49,62) lediglich als gestrichelte Mittellinien dargestellt, weil die diesen Mittellinien (49,62) entsprechenden Ableitungen nicht in der Schnittebene liegen. Ebenso liegen nicht in der Schnittebene Druckmittelzuleitungen, die die Druckmittelkanäle (50,56) versorgen.

Jedenfalls wird aus der Darstellung der Figur 9 verständlich, daß die Druckmittelkanäle (55,56,57,58) unter verschieden hohen Drucken stehen können, die jeweils in dem entsprechenden Druckmittel herrschen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß in der Figur 9 zwei voneinander verschiedene Konstruktionen dargestellt sind, so daß die Druckmittelkanäle (55,57) im unteren Teil der Darstellung nicht mit den Druckmittelkanälen (56,58) im oberen Teil der Darstellung korrespondieren. Diese Art der Darstellung wurde nur deswegen gewählt, weil an dem Drehvertei-

ler der Figur 9 demonstriert werden soll, daß die notwendigen Abdichtungen zwischen zwei einander benachbarten Drucktnittelkanälen (56,58 bzw. 55,57) mit unterschiedlichen Dichtungsringen (63,64,65 bzw. 66,67,68) vorgenommen werden können. Oberhalb der Mittellinie (59) sind drei Dichtungsringe (63,64,65) dargestellt, die jeweils in einer Nut der zentralen Führung (51) liegen. Diese Dichtungsringe (63,64,65) werden als außendichtend bezeichnend, weil sie vom jeweiligen Dichtungsring (63,64,65) aus gesehen nach außenstehende, nicht dargestellte Dichtlippen besitzen, wie sie etwa in Figur 1 als Dichtlippe (4) dargstellt ist.

Demgegenüber sind unterhalb der Mittellinie (59) drei Dichtungsringe (66,67,68) dargestellt, die jeweils in Nuten des Zapfens (52) angeordnet sind. Diese Dichtungsringe (66,67,68) werden als innendichtend bezeichnet, weil sie nach innen weisende Dichtlippen (5) besitzen, von denen eine beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist.

Welcher Art von Dichtungsringen (63,64,65/66,67,68) Verwendung findet, hängt von einer Vielzahl konstruktiver Fragen ab, beispielsweise der Art der Oberflächenbearbeitung. In jedem Fall wird jedoch deutlich, daß die Dichtungsringe (63,64,65;66,67,68) einer Vielzahl von Belastungsfällen unterworfen wird. So kann beispielsweise im Druckmittelkanal (56) zur Betätigung eines Bewegungsvorganges ein relativ hoher Druck herrschen, während im benachbarten Druckmittelkanal (58) kein Druck innerhalb des Druckmittels herrscht, weil mit dem Druckmittel der Ableitung (60) derzeit kein Bewegungsvorgang gesteuert werden soll. In dieser Situation steht die dem Druckmittelkanal (56) zugewandte Flanke des Dichtungsringes (64) unter einem hohen Druck, während seine gegenüberliegende Flanke nicht von Druck belastet ist. Auf dem Dichtungsring (64) steht daher ein hoher Differenzdruck. Entsprechend wird die Dichtlippe (4) mit hoher Kraft auf die abzudichtende Oberfläche (54) gedrückt und stark verformt.

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Trotzdem steht genügend Druckmittel zur Verfügung, so daß die entstehende Reibungswärme über das Metall des Zapfens (53) mühelos abgeleitet werden kann.

Sollte anschließend über die Druckmittelleitung (50) ein hoher Druck in den Druckmittelkanal (58) eingesteuert werden, so verringert sich der Differenzdruck am Dichtungsring (64). Andererseits steht jedoch der Dichtring (64) auf seinen beiden Flanken unter einem hohen Druck, so daß sich dadurch die Dichtlippe (4) auf ihrer gesamten Breite mit hoher Kraft auf die Oberfläche (54) drückt. Diese erzielt eine sehr gute Abdichtwirkung, so daß ein Druckausgleich zwischen den Druckmittelkanälen (56,58) verhindert wird. Trotzdem bildet sich unter der Dichtlippe (4) aufgrund des anstehenden Schmiermitteldruckes eine Schmierschicht aus, die eine starke Erwärmung der Dichtlippe (4) verhindert. Die entstehende Reibungswärme wird über den Zapfen (53) abgeleitet.

In entsprechender Weise wird eine Abdichtung an den innendichtenden Dichtungsringen (66,67,68) eintreten. Aus diesen Dichtungsringen (66,67,68) ragt die nach innen weisende Dichtungslippe (5) in Richtung auf die Oberfläche (54) vor. Sie steht unter dem Druck, der in den Druckmittelkanälen (55,57) herrscht. Dieser wirkt auf die Flanken der Dichtringe (66,67,68) ein, so daß sich in den jeweils zugehörigen Freiräumen (8,10) ein entsprechender Druck aufbaut, der für die Verformung der Dichtlippen (5) verantwortlich ist. Andererseits wirkt der Druck des Druckmittels auch auf die Dichtflächen ein, so daß sich unterhalb der Dichtlippen (5) ein Schmierfilm ausbildet.

Claims (20)

1. Dichtungsring mit einem durch zwei Flanken begrenzten Dichtungskörper, der sich in eine Ausnehmung eines von zwei auf einer kreisförmigen Bahn gegeneinander beweglichen Bauteilen hinein erstreckt, zwischen denen sich ein abzudichtender Spalt erstreckt, und der mit einer Dichtlippe auf dem anderen Bauteil dichtet, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden Flanken (6, 7) des Dichtungskörpers (1, 2, 3) mindestens ein sich in Richtung auf die jeweils gegenüberliegende Flanke (7, 6) erstreckender Freiraum (8, 9, 10, 11) vorgesehen ist, dessen ihn begrenzenden Wandungen (15, 16) entsprechend einem im Freiraum (8, 9, 10, 11) stehenden Druck in Dichtrichtung verformbar sind.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druck eine um einen Drehpunkt (28, 32) auf die Wandungen (15, 16) wirkende Kraft entspricht.

3. Dichtungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (15, 16) aufgrund des auf sie einwirkenden Druckes eine zum Drehpunkt (28, 32) abnehmende Verformung (29) aufweisen.

4. Dichtungsring nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (1, 2, 3) auf seiner dem vom Druck belasteten Freiraum (8, 9, 10, 11) abgewandten Seite des Drehpunktes (28, 32) bei einem druckentlasteten Freiraum (8, 9) dieser Seite keine Verformung (29) aufweist.

5. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Freiräume (8, 9, 10, 11) sich spitzwinklig in den Dichtungskörper (1, 2, 3) erstreckt.

6. Dichtungsring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandung (15, 16) des Freiraums (8, 9, 10, 11) in einer horizontalen Ebene verläuft.

7. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandung (15, 16) des Freiraums (8, 9, 10, 11) in einer schrägen Ebene verläuft, so daß der Freiraum (8, 9, 10, 11) von seiner ihm zugewandten Flanke (6, 7) in Richtung auf die gegenüberliegende Flanke (7, 6) des Dichtungskörpers (1, 2, 3) in einer Spitze (13) endet.

8. Dichtungsring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einen Freiraum (8, 9, 10, 11) bildenden Wandungen (15, 16) in einem spitzen Winkel (17) von etwa 10° bis 60° aufeinander zulaufen.

9. Dichtungsring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (17) 30° beträgt.

10. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (13) der Freiräume (8, 9, 10, 11) auf ihrer ihrem jeweiligem Freiraum (8, 9, 10, 11) abgewandten Seite einen Restteil (37, 38) des Dichtungskörpers (1, 2, 3) begrenzen, der einen Druck zur Ausbildung einer abdichtenden Verformung (29) des Dichtkörpers (1, 2, 3) in Richtung auf den vom Dichtungskörper (1, 2, 3) abzudichtenden Spalt (24) überträgt.

11. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (13) einander benachbarter Freiräume (8, 9, 10, 11) etwa auf einer sich durch den Dichtungskörper (1, 2, 3) erstreckenden Mittellinie (14) liegen.

12. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Freiräume (8, 10) einander zugewandte schräge Wandungen (15, 16) mit gleichen Steigungen aufweisen.

13. Dichtungsring nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugewandten Wandungen (15, 16) einander benachbarter Freiräume (8, 10) eine Wandstärke des Dichtungskörpers (1, 2, 3) vorgesehen ist, die eine Verformung des Dichtungskörpers (1, 2, 3) entsprechend den in den benachbarten Freiräumen (8, 10) vorhandenen Drücken zuläßt.

14. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (4, 5) mindestens einseitig mit dem Dichtungskörper (1, 2, 3) eine Nut (46, 47) zur Aufnahme eines Stützringes (39, 40) ausbildet.

15. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kunststoff besteht.

16. Dichtungsring nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (39, 40) aus einem festeren Kunststoff bestehen als der Dichtungskörper (1, 2, 3).

17. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (4, 5) auf ihrer das andere Bauteil (22, 23) auf dessen Oberfläche (25) beaufschlagenden Lauffläche (41) mit einer Oberflächenstruktur versehen ist.

18. Dichtungsring nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur mindestens eine Ölschmiertasche ausbildet.

19. Dichtungsring nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur aus einer Oberflächenrauhigkeit besteht.

20. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Flanken (6, 7) des Dichtungskörpers (1, 2, 3) jeweils vom Freiraum (8, 9, 10, 11) bis zur Nut (46, 47), in der ein Stützring (39, 40) geführt ist, Anströmkanäle (42, 43, 44, 45) erstrecken, durch die Schmiermittel vom Freiraum (8, 9, 10, 11) in die Nut (46, 47) transportiert wird.