DE20109895U1

DE20109895U1 - Ring seal

Info

Publication number: DE20109895U1
Application number: DE20109895U
Authority: DE
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2011-06-16

Description

A 56 220 f Anmelder: ElringKlinger AGA 56 220 f Applicant: ElringKlinger AG

13. Juni 2001June 13, 2001

RINGDICHTUNGRING SEAL

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringdichtung zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem ersten Körper und einem zweiten Körper, wobei der erste Körper und der zweite Körper relativ zueinander drehbar und/oder verschiebbar sind und die Ringdichtung ein im wesentlichen ringförmiges Dichtelement umfaßt, das eine erste Dichtfläche zum Anlegen an eine Anlagefläche des ersten Körpers und eine zweite Dichtfläche zum Anlegen an eine Anlagefläche des zweiten Körpers aufweist.The present invention relates to an annular seal for sealing an intermediate space between a first body and a second body, wherein the first body and the second body are rotatable and/or displaceable relative to one another and the annular seal comprises a substantially annular sealing element which has a first sealing surface for abutting against a contact surface of the first body and a second sealing surface for abutting against a contact surface of the second body.

Solche Ringdichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.Such ring seals are known from the state of the art.

Die bekannten Ringdichtungen, die ein mit Dichtflächen an Anlageflächen zweier relativ zueinander beweglicher Körper anliegendes Dichtelement umfassen, haben jedoch nur eine einseitige Dichtwirkung; das heißt, die Ringdichtung dichtet den Zwischenraum zwischen den Körpern nur dann zuverlässig ab, wenn der Druck des abzudichtenden Mediums (beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit) auf der der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche des Dichtelements abgewandten Seite größer ist als der Mediendruck, der auf die erste Dichtfläche und auf die zweite Dichtfläche wirkt, weil nur dann die von dem abzudichtenden Medium insgesamt auf das Dichtelement wirkende Kraft so gerichtet ist, daß die erste Dichtfläche gegen die Anlagefläche des ersten Körpers und die zweite Dichtfläche gegen die Anlagefläche des zweiten Körpers gedrückt werden.However, the known ring seals, which comprise a sealing element with sealing surfaces resting on contact surfaces of two bodies that are movable relative to one another, only have a one-sided sealing effect; that is, the ring seal only reliably seals the space between the bodies if the pressure of the medium to be sealed (for example air or a liquid) on the side facing away from the first sealing surface and the second sealing surface of the sealing element is greater than the media pressure acting on the first sealing surface and on the second sealing surface, because only then is the total force acting on the sealing element from the medium to be sealed directed in such a way that the first sealing surface is pressed against the contact surface of the first body and the second sealing surface is pressed against the contact surface of the second body.

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Schwankt der Mediendruck jedoch in der Weise, daß zeitweise oder stellenweise der auf die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche des Dichtelements wirkende Mediendruck größer ist als der auf die der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche abgewandten Seite des Dichtelements wirkende Mediendruck, so werden die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche von ihren jeweiligen Anlageflächen abgehoben, und die Ringdichtung kann nicht einwandfrei funktionieren. However, if the media pressure fluctuates in such a way that temporarily or locally the media pressure acting on the first sealing surface and the second sealing surface of the sealing element is greater than the media pressure acting on the side of the sealing element facing away from the first sealing surface and the second sealing surface, the first sealing surface and the second sealing surface are lifted off their respective contact surfaces and the ring seal cannot function properly.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher stets ein einwandfreies Anliegen der ersten Dichtfläche an der Anlagefläche des ersten Körpers und der zweiten Dichtfläche an der Anlagefläche des zweiten Körpers gewährleistet ist, auch wenn der auf das Dichtelement wirkende Mediendruck in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit vom Ort schwankt.The present invention is therefore based on the object of creating a ring seal of the type mentioned at the outset, in which a perfect fit of the first sealing surface on the contact surface of the first body and the second sealing surface on the contact surface of the second body is always ensured, even if the media pressure acting on the sealing element fluctuates depending on time or depending on location.

Diese Aufgabe wird bei einer Ringdichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringdichtung ein Vorspannelement mit einem Hohlraum umfaßt, wobei der Hohlraum im montierten Zustand der Ringdichtung so mit einem (gegenüber dem Mediendruck in der Umgebung des Vorspannelements) erhöhten Druck beaufschlagbar ist, daß das Dichtelement von dem Vorspannelement gegen den ersten Körper und gegen den zweiten Körper so vorgespannt wird, daß die erste Dichtfläche an der Anlagefläche des ersten Körpers anliegt und die zweite Dichtfläche an der Anlagefläche des zweiten Körpers anliegt.This object is achieved according to the invention in a ring seal with the features of the preamble of claim 1 in that the ring seal comprises a prestressing element with a cavity, wherein the cavity can be subjected to an increased pressure (compared to the media pressure in the vicinity of the prestressing element) in the assembled state of the ring seal such that the sealing element is prestressed by the prestressing element against the first body and against the second body such that the first sealing surface rests on the contact surface of the first body and the second sealing surface rests on the contact surface of the second body.

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Da aufgrund der Wirkung des Vorspannelements die erste Dichtfläche stets an der Anlagefläche des ersten Körpers und die zweite Dichtfläche stets an der Anlagefläche des zweiten Körpers anliegt, befindet sich das Dichtelement stets in der richtigen Lage, um den Zwischenraum zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper zuverlässig abzudichten.Since, due to the effect of the preloading element, the first sealing surface always rests against the contact surface of the first body and the second sealing surface always rests against the contact surface of the second body, the sealing element is always in the correct position to reliably seal the gap between the first body and the second body.

Der erhöhte Druck im Hohlraum des Vorspannelements wirkt so mittelbar oder unmittelbar auf das Dichtelement ein, daß das Dichtelement gegen die Anlageflächen des ersten Körpers und des zweiten Körpers vorgespannt wird.The increased pressure in the cavity of the prestressing element acts directly or indirectly on the sealing element such that the sealing element is prestressed against the contact surfaces of the first body and the second body.

Die erfindungsgemäße Ringdichtung bietet den Vorteil, daß die von dem Vorspannelement auf das Druckelement ausgeübte Vorspannkraft durch geeignete Einstellung des Druckes in dem Hohlraum des Vorspannelements in einem weiten Bereich frei wählbar ist.The ring seal according to the invention offers the advantage that the preload force exerted by the preload element on the pressure element can be freely selected within a wide range by suitable adjustment of the pressure in the cavity of the preload element.

Die erfindungsgemäße Ringdichtung kann insbesondere auch dann eingesetzt werden, wenn die Differenz zwischen den Mediendrücken auf beiden Seiten des Dichtelements längs des Umfangs der Ringdichtung variiert oder sogar das Vorzeichen wechselt, was bedeutet, daß an einer Stelle des Umfangs der Ringdichtung der Mediendruck auf der den Dichtflächen abgewandten Seite des Dichtelements größer ist als der Mediendruck, der auf die Dichtflächen wirkt, während an einer anderen Stelle des Umfangs der Mediendruck auf der den Dichtflächen abgewandten Seite des Dichtelements kleiner ist als der Mediendruck, der auf die Dichtflächen wirkt.The ring seal according to the invention can also be used in particular when the difference between the media pressures on both sides of the sealing element varies along the circumference of the ring seal or even changes sign, which means that at one point on the circumference of the ring seal the media pressure on the side of the sealing element facing away from the sealing surfaces is greater than the media pressure acting on the sealing surfaces, while at another point on the circumference the media pressure on the side of the sealing element facing away from the sealing surfaces is smaller than the media pressure acting on the sealing surfaces.

Das Dichtelement der erfindungsgemäßen Ringdichtung kann als geschlossener Ring ausgebildet sein.The sealing element of the ring seal according to the invention can be designed as a closed ring.

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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß das Dichtelement als offener Ring mit überlapptem Stoß ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung des Dichtelements bietet den Vorteil, daß eine Wärmeausdehnung des Dichtelements durch eine stärkere Überlappung der Endbereiche des Dichtelements ausgeglichen werden kann, ohne daß dabei der Außenradius des Dichtelements zunimmt.However, in a preferred embodiment of the invention, the sealing element is designed as an open ring with an overlapping joint. Such a design of the sealing element offers the advantage that thermal expansion of the sealing element can be compensated for by a greater overlap of the end regions of the sealing element, without the outer radius of the sealing element increasing.

Da der Außenradius des Dichtelements bei einer Temperaturerhöhung in diesem Fall im wesentlichen nicht zunimmt, bleibt die Kraft, mit welcher die Dichtflächen an die Anlagenflächen angepreßt werden, im wesentlichen konstant, so daß auch die Reibung zwischen dem Dichtelement und einem relativ hierzu bewegten Körper im wesentlichen konstant bleibt und das
Dichtelement relativ zu diesem Körper bewegt, das heißt gedreht oder verschoben, werden kann, ohne daß hierfür wegen der Temperaturerhöhung eine erhöhte Kraft bzw. ein erhöhtes Drehmoment aufgewendet werden muß.Since the outer radius of the sealing element does not increase substantially with an increase in temperature in this case, the force with which the sealing surfaces are pressed against the contact surfaces remains essentially constant, so that the friction between the sealing element and a body moving relative to it also remains essentially constant and the
Sealing element can be moved relative to this body, i.e. rotated or shifted, without having to apply increased force or torque due to the increase in temperature.

Eine Temperaturerhöhung des Dichtelements kann insbesondere bei Ringdichtungen mit großem Durchmesser durch die Wärmeentwicklung aufgrund der Reibung bei der Relativbewegung zwischen dem Dichtelement und dem relativ hierzu bewegten Körper entstehen. Besonders groß ist diese Wärmeentwicklung bei
Dichtungsdurchmessern von mehr als ungefähr 50 cm, weshalb die Ausbildung des Dichtelements als offener Ring mit überlapptem Stoß für Ringdichtungen mit einem Durchmesser von
mehr als ungefähr 50 cm besonders geeignet ist.A temperature increase of the sealing element can occur, particularly in the case of ring seals with a large diameter, due to the heat development caused by friction during the relative movement between the sealing element and the body moving relative to it. This heat development is particularly great in the case of
Seal diameters of more than approximately 50 cm, which is why the design of the sealing element as an open ring with overlapping joint for ring seals with a diameter of
more than approximately 50 cm is particularly suitable.

Die Leckage im Bereich des überlappten Stoßes des Dichtelements ist bei der erfindungsgemäßen Ringdichtung nur gering,The leakage in the area of the overlapped joint of the sealing element is only slight in the ring seal according to the invention,

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da durch die von dem Vorspannelement auf das Dichtelement ausgeübten axialen und radialen Kräfte auch die einander überlappenden Endbereiche des Dichtelements gegeneinandergepreßt werden.because the axial and radial forces exerted by the preloading element on the sealing element also press the overlapping end regions of the sealing element against each other.

Das Vorspannelement der erfindungsgemäßen Ringdichtung kann als ein von dem Dichtelement separates Element ausgebildet sein.The prestressing element of the ring seal according to the invention can be designed as an element separate from the sealing element.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ringdichtung ist vorgesehen, daß das Vorspannelement unmittelbar auf das Dichtelement einwirkt.In a preferred embodiment of the ring seal according to the invention, it is provided that the prestressing element acts directly on the sealing element.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Vorspannelement unmittelbar an dem Dichtelement anliegt, um die erforderliche Vorspannkraft auf das Dichtelement zu übertragen.In particular, it can be provided that the prestressing element lies directly on the sealing element in order to transfer the required prestressing force to the sealing element.

Um das als separates Element ausgebildete Vorspannelement in einfacher Weise an dem Dichtelement anordnen zu können und zusammen mit dem Dichtelement montieren zu können, ist es von Vorteil, wenn das Dichtelement eine Aufnahme für das Vorspannelement aufweist.In order to be able to arrange the pre-tensioning element, which is designed as a separate element, on the sealing element in a simple manner and to be able to mount it together with the sealing element, it is advantageous if the sealing element has a receptacle for the pre-tensioning element.

Diese Aufnahme für das Vorspannelement ist vorzugsweise an der den Dichtflächen abgewandten Seite des Dichtelements angeordnet und ferner vorzugsweise als eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet.This receptacle for the prestressing element is preferably arranged on the side of the sealing element facing away from the sealing surfaces and is further preferably designed as an annular recess.

Alternativ zur Ausbildung des Vorspannelements als von dem Dichtelement separates Teil kann auch vorgesehen sein, daß das Vorspannelement einstückig mit dem Dichtelement ausgebildet ist. Hierdurch wird eine besonders einfache und zeitspa-As an alternative to designing the pre-tensioning element as a separate part from the sealing element, it can also be provided that the pre-tensioning element is designed as one piece with the sealing element. This enables a particularly simple and time-saving

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rende Montage der Ringdichtung erreicht, da die Ringdichtung nur ein einziges Teil umfaßt, welches montiert werden muß.Easy assembly of the ring seal is achieved because the ring seal only comprises a single part which has to be assembled.

Vorzugsweise weist der Hohlraum des Vorspannelements eine elastisch verformbare Wandung auf.Preferably, the cavity of the prestressing element has an elastically deformable wall.

Insbesondere kann die elastisch verformbare Wandung als ein Schlauch aus einem elastisch verformbaren Material, vorzugsweise aus einem Elastomer, gebildet sein.In particular, the elastically deformable wall can be formed as a tube made of an elastically deformable material, preferably an elastomer.

Der Druck im Hohlraum des Vorspannelements kann auf einfache Weise variiert werden, wenn der Hohlraum mit mindestens einem Anschluß zum Zuführen eines Druckfluids zu dem Hohlraum versehen ist.The pressure in the cavity of the prestressing element can be varied in a simple manner if the cavity is provided with at least one connection for supplying a pressure fluid to the cavity.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ringdichtung ist der Hohlraum im wesentlichen ringförmig ausgebildet, wodurch eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Vorspannkraft über den Umfang des Vorspannelements erreicht wird.In a preferred embodiment of the ring seal according to the invention, the cavity is essentially annular, whereby the prestressing force is distributed as evenly as possible over the circumference of the prestressing element.

Besonders günstig ist es, wenn der in dem Hohlraum herrschende Druck auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist. Auf diese Weise kann die Anpreßkraft, mit welcher die Dichtflächen des Dichtelements gegen die Anlageflächen des ersten Körpers und des zweiten Körpers angedrückt werden, in einfacher Weise beeinflußt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine solche Anpreßkraft zu wählen, welche einerseits eine ausreichende Abdichtfunktion der Ringdichtung gewährleistet und andererseits die zu überwindende Reibungskraft bei einer Relativbewegung zwischen dem Dichtelement und den Anlageflächen nicht zu groß werden läßt.It is particularly advantageous if the pressure prevailing in the cavity can be set to a predetermined value. In this way, the contact force with which the sealing surfaces of the sealing element are pressed against the contact surfaces of the first body and the second body can be influenced in a simple manner. In particular, this makes it possible to select a contact force which, on the one hand, ensures an adequate sealing function of the ring seal and, on the other hand, does not allow the frictional force to be overcome during a relative movement between the sealing element and the contact surfaces to become too great.

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Besonders günstig ist es, wenn der in dem Hohlraum herrschende Druck zeitlich veränderbar ist. Hierdurch ist es möglich, auch dann stets eine optimale Anpreßkraft für das Dichtelement einzustellen, wenn der Mediendruck auf der den Dichtflächen des Dichtelements abgewandten Seite des Dichtelements und/oder der Mediendruck, welcher auf die Dichtflächen des Dichtelements wirkt, zeitlich variiert.It is particularly advantageous if the pressure prevailing in the cavity can be changed over time. This makes it possible to always set an optimal contact pressure for the sealing element, even if the media pressure on the side of the sealing element facing away from the sealing surfaces of the sealing element and/or the media pressure acting on the sealing surfaces of the sealing element varies over time.

Ferner kann vorgesehen sein, daß das Vorspannelement mehrere Hohlräume umfaßt, welche mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbar sind, um längs des Umfangs des Vorspannelements unterschiedliche auf das Dichtelement wirkende Vorspannkräfte zu erzielen.Furthermore, it can be provided that the prestressing element comprises a plurality of cavities which can be subjected to different pressures in order to achieve different prestressing forces acting on the sealing element along the circumference of the prestressing element.

Um zu erreichen, daß sich die Ringdichtung bei der Relativbewegung zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper schlupffrei mit dem ersten Körper oder mit dem zweiten Körper mitbewegt, kann vorgesehen sein, daß die Ringdichtung mindestens ein Positionierelement zum Festlegen der Lage der Ringdichtung relativ zu dem ersten Körper bzw. relativ zu dem zweiten Körper umfaßt.In order to ensure that the ring seal moves without slipping with the first body or with the second body during the relative movement between the first body and the second body, it can be provided that the ring seal comprises at least one positioning element for fixing the position of the ring seal relative to the first body or relative to the second body.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Ringdichtung mindestens ein Positonierelement umfaßt, das als im wesentlichen paßgenaue Aufnahme für einen Mitnehmerstift ausgebildet ist. Durch das Zusammenwirken einer solchen Aufnahme mit einem Mitnehmerstift an dem ersten Körper oder an dem zweiten Körper ist gewährleistet, daß sich die Ringdichtung bei der Relativbewegung immer mit dem Körper, an welchem der Mitnehmerstift angeordnet ist, mitbewegt.In particular, it can be provided that the ring seal comprises at least one positioning element which is designed as a substantially precisely fitting receptacle for a driving pin. The interaction of such a receptacle with a driving pin on the first body or on the second body ensures that the ring seal always moves with the body on which the driving pin is arranged during the relative movement.

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Wenn das Dichtelement die Form eines offenen Ringes mit überlapptem Stoß aufweist, so ist es besonders günstig, wenn die Ringdichtung mindestens ein Positionierelement umfaßt, das einen Mitnehmerstift in radialer Richtung der Ringdichtung im wesentlichen paßgenau und in Umfangsrichtung der Ringdichtung mit Spiel aufnimmt. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei Verwendung eines Positionierelements die Überlappung der Endbereiche des Dichtelements der Ringdichtung variabel ist und somit eine Wärmedehnung des Dichtelements bei einer Temperaturerhöhung, beispielsweise aufgrund der Reibung zwischen dem Dichtelement und dem relativ dazu bewegten Körper, ohne Vergrößerung des Außenradius des Dichtelements kompensiert werden kann.If the sealing element has the shape of an open ring with an overlapping joint, it is particularly advantageous if the ring seal comprises at least one positioning element which accommodates a driver pin in the radial direction of the ring seal with a substantially precise fit and in the circumferential direction of the ring seal with play. This ensures that even when a positioning element is used, the overlap of the end regions of the sealing element of the ring seal is variable and thus thermal expansion of the sealing element when the temperature increases, for example due to friction between the sealing element and the body moving relative to it, can be compensated for without increasing the outer radius of the sealing element.

Grundsätzlich kann das Positionierelement an beliebiger Stelle der Ringdichtung angeordnet sein, also beispielsweise auch an dem Vorspannelement.In principle, the positioning element can be arranged at any point on the ring seal, for example on the pre-tensioning element.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ringdichtung ist jedoch vorgesehen, daß mindestens ein Positionierelement an der ersten Dichtfläche oder an der zweiten Dichtfläche des Dichtelements angeordnet ist.However, in a preferred embodiment of the ring seal according to the invention, it is provided that at least one positioning element is arranged on the first sealing surface or on the second sealing surface of the sealing element.

Als Material für das Dichtelement kommt grundsätzlich jedes Material in Betracht, welches eine ausreichende Dichtwirkung an den Dichtflächen und eine hinreichend geringe Reibung bei der Relativbewegung zwischen dem Dichtelement und dem ersten Körper oder dem zweiten Körper aufweist.In principle, any material which has a sufficient sealing effect on the sealing surfaces and a sufficiently low friction during the relative movement between the sealing element and the first body or the second body can be considered as the material for the sealing element.

Diese Voraussetzungen sind besonders gut erfüllt, wenn das Dichtelement Polytetrafluorethylen (PTFE), modifiziertes Po-These requirements are particularly well met if the sealing element is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), modified poly-

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lytetrafluorethylen, ein Polytretrafluorethylen-Compound oder ein modifiziertes Polytetrafluorethylen-Compound umfaßt.lytetrafluoroethylene, a polytetrafluoroethylene compound or a modified polytetrafluoroethylene compound.

Unter einem "modifizierten Polytetrafluorethylen" ist dabei ein PTFE-ähnlicher Stoff zu verstehen, bei welchem die Molekülstruktur des PTFE dadurch chemisch modifiziert worden ist, daß die Fluoratome des PTFE teilweise durch Substituenten ersetzt sind.A "modified polytetrafluoroethylene" is a PTFE-like substance in which the molecular structure of the PTFE has been chemically modified by partially replacing the fluorine atoms of the PTFE with substituents.

Ein solches modifiziertes PTFE ist beispielsweise unter der Bezeichnung TFM bekannt und von der Firma Dyneon zu beziehen.Such a modified PTFE is known, for example, under the name TFM and can be obtained from the company Dyneon.

Unter einem "Polytetrafluorethylen-Compound" ist ein Gemisch auf PTFE und mindestens einem organischen oder anorganischen Füllstoff zu verstehen. Als solche Füllstoffe kommen insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Kohle, Graphit, Molybdän-Disulfid, Bronze oder organische Füllstoffe, insbesondere hochtemperaturbeständige Thermoplaste und duroplastische Kunststoffe, in Betracht.A "polytetrafluoroethylene compound" is a mixture of PTFE and at least one organic or inorganic filler. Such fillers include, in particular, glass fibers, carbon fibers, carbon, graphite, molybdenum disulfide, bronze or organic fillers, in particular high-temperature-resistant thermoplastics and thermosetting plastics.

Zur Unterscheidung von einem PTFE-Compound wird reines, das heißt nicht mit einem Füllstoff vermischtes PTFE, auch als "virginales" PTFE bezeichnet.To distinguish it from a PTFE compound, pure PTFE, i.e. PTFE that is not mixed with a filler, is also called "virginal" PTFE.

Unter einem "modifizierten Polytetrafluorethylen-Compound" ist ein Gemisch zu verstehen, welches ein modifiziertes PoIytetrafluorethlyen, beispielsweise TFM, und mindestens einen organischen oder anorganischen Füllstoff umfaßt.A "modified polytetrafluoroethylene compound" is understood to mean a mixture which comprises a modified polytetrafluoroethylene, for example TFM, and at least one organic or inorganic filler.

Im Hinblick auf gute Dichtungseigenschaften, einen geringen Reibungskoeffizienten und einen geringen Abrieb hat sich als Material für das Dichtelement insbesondere ein PTFE-Compound,In view of good sealing properties, a low coefficient of friction and low abrasion, a PTFE compound has proven to be particularly suitable as a material for the sealing element.

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welches als Füllstoff Graphit mit einem Anteil von bis zu Gewichts-% enthält, bewährt.which contains graphite as a filler in a proportion of up to % by weight, has proven to be effective.

Ein Dichtelement aus PTFE, modifiziertem PTFE, einem PTFE-Compound oder einem modifizierten PTFE-Compound kann aus einer Scheibe oder Platte dieses Materials in einfacher Weise durch spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Drehen und/oder Fräsen, hergestellt werden.A sealing element made of PTFE, modified PTFE, a PTFE compound or a modified PTFE compound can be easily manufactured from a disk or plate of this material by machining, for example by turning and/or milling.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and drawings of embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Ringdichtung, die zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem zylindrischen Rotor und einem Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Ringdichtung ein Dichtelement und ein separat von dem Dichtelement ausgebildetes Vorspannelement umfaßt;Fig. 1 is a schematic cross-section through a first embodiment of an annular seal intended for sealing a gap between a cylindrical rotor and a housing, the annular seal comprising a sealing element and a prestressing element formed separately from the sealing element;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Ringdichtung aus Fig. 1 parallel zur Ringebene;Fig. 2 is a schematic longitudinal section through the ring seal of Fig. 1 parallel to the ring plane;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht von unten auf das Dichtelement der Ringdichtung aus den Fig. 1 und 2;Fig. 3 is a schematic plan view from below of the sealing element of the ring seal from Figs. 1 and 2;

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Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus Fig. 3;Fig. 4 is an enlarged view of area I of Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eines der Enden des als offener Ring ausgebildeten Dichtelements aus Fig. 4, mit Blickrichtung längs der Pfeile 5 in Fig. 4;Fig. 5 is a plan view of one of the ends of the sealing element designed as an open ring from Fig. 4, looking along the arrows 5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf das andere Ende des als offener Ring ausgebildeten Dichtelements aus Fig. 4, mit Blickrichtung längs der Pfeile 6 in Fig. 4;Fig. 6 is a plan view of the other end of the sealing element designed as an open ring from Fig. 4, looking along the arrows 6 in Fig. 4;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Dichtelements aus den Fig. 3 bis 6;Fig. 7 is a side view of the sealing element from Figs. 3 to 6;

Fig. 8 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Ringdichtung, die zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem zylindrischen Rotor und einem Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Ringdichtung Positionierelemente zum Festlegen der Lage der Ringdichtung relativ zu dem Rotor umfaßt;Fig. 8 is a schematic cross-section through a second embodiment of an annular seal intended for sealing a gap between a cylindrical rotor and a housing, the annular seal comprising positioning elements for fixing the position of the annular seal relative to the rotor;

Fig. 9 einen schematischen Längsschnitt durch die Ringdichtung aus Fig. 8, parallel zur Ringebene;Fig. 9 is a schematic longitudinal section through the ring seal of Fig. 8, parallel to the ring plane;

Fig. 10 eine schematische Draufsicht von unten auf das Dichtelement der Ringdichtung aus den Fig. 8 und 9;Fig. 10 is a schematic plan view from below of the sealing element of the ring seal from Figs. 8 and 9;

Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus Fig. 10;Fig. 11 is an enlarged view of area II of Fig. 10;

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Fig. 12 einen Querschnitt durch das Dichtelement aus Fig. 11 längs der Linie 12-12 in Fig. 11;Fig. 12 is a cross-section through the sealing element of Fig. 11 along the line 12-12 in Fig. 11;

Fig. 13 einen Querschnitt durch das Dichtelement aus Fig. 11 längs der Linie 13-13 in Fig. 11;Fig. 13 is a cross-section through the sealing element of Fig. 11 along the line 13-13 in Fig. 11;

Fig. 14 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Ringdichtung, die zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem zylindrischen Rotor und einem Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Ringdichtung ein einstückig mit dem Dichtelement ausgebildetes Vorspannelement umfaßt; undFig. 14 is a schematic cross-section through a third embodiment of an annular seal intended for sealing a gap between a cylindrical rotor and a housing, wherein the annular seal comprises a prestressing element formed integrally with the sealing element; and

Fig. 15 einen schematischen Längsschnitt durch die Ringdichtung aus Fig. 14, parallel zur Ringebene.Fig. 15 is a schematic longitudinal section through the ring seal of Fig. 14, parallel to the ring plane.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are designated by the same reference numerals in all figures.

Eine in den Fig. 1 bis 7 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete erste Ausführungsform einer Ringdichtung dient zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem im wesentlichen zylindrischen Rotor 102, der um seine Zylinderachse 104 drehbar ist, und einem den Rotor 102 umschließenden stationären Gehäuse 106. Der zwischen dem Rotor 102 und dem Gehäuse 106 verbleibende ringförmige Spalt 108 bildet den von der Ringdichtung 100 abzudichtenden Zwischenraum.A first embodiment of an annular seal shown in Figs. 1 to 7 and designated as a whole by 100 serves to seal an intermediate space between a substantially cylindrical rotor 102, which is rotatable about its cylinder axis 104, and a stationary housing 106 enclosing the rotor 102. The annular gap 108 remaining between the rotor 102 and the housing 106 forms the intermediate space to be sealed by the annular seal 100.

Der Rotor 102 umfaßt ein zylindrisches Rotor-Oberteil 110 und ein im wesentlichen zylindrisches Rotor-Unterteil 112, welches am Außenrand seiner Oberseite 114 mit einer ringförmigenThe rotor 102 comprises a cylindrical rotor upper part 110 and a substantially cylindrical rotor lower part 112, which is provided on the outer edge of its upper side 114 with an annular

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Ausnehmung 116 mit rechteckigem Querschnitt versehen ist. Die Ausnehmung 116 bildet eine Aufnahme für die Ringdichtung 100, die nach oben hin durch das Rotor-Oberteil 110 verschlossen ist, welches mittels geeigneter Befestigungsmittel an dem Rotor-Unterteil 112 festgelegt, beispielsweise an dasselbe angeschraubt, ist.Recess 116 is provided with a rectangular cross-section. The recess 116 forms a receptacle for the ring seal 100, which is closed at the top by the rotor upper part 110, which is fixed to the rotor lower part 112 by means of suitable fastening means, for example screwed to the same.

Die Ringdichtung 100 umfaßt ein ringförmiges Dichtelement und ein ebenfalls ringförmiges Vorspannelement 120.The ring seal 100 comprises an annular sealing element and a likewise annular prestressing element 120.

Der Aufbau des Dichtelements 118 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 genauer beschrieben. In diesen Figuren ist das Dichtelement 118 aus Gründen der Übersichtlichkeit mit auseinandergezogenen Endbereichen dargestellt; im Einbauzustand des Dichtelements überlappen diese Endbereiche einander und bilden einen überlappten Stoß.The structure of the sealing element 118 is described in more detail below with reference to Figs. 3 to 7. In these figures, the sealing element 118 is shown with the end regions pulled apart for reasons of clarity; when the sealing element is installed, these end regions overlap one another and form an overlapped joint.

Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, weist das Dichtelement 118 die Form eines offenen Ringes mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf, der an einem ersten Endbereich 122 am Außenrand seiner Unterseite 124 mit einer Ausnehmung 126 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt versehen ist. Der zweite Endbereich 128 des ringförmigen Dichtelements 118 ist komplementär zu dem ersten Endbereich 122 gestaltet und weist einen sich in der Umfangsrichtung des Dichtelements 118 erstreckenden Vorsprung 130 auf, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt der Ausnehmung 126 im ersten Endbereich 122 entspricht und der im montierten Zustand der Ringdichtung 100 auf dem Boden 132 der Ausnehmung 126 aufliegt. As can best be seen from Fig. 3, the sealing element 118 has the shape of an open ring with a substantially rectangular cross-section, which is provided with a recess 126 with a substantially rectangular cross-section at a first end region 122 on the outer edge of its underside 124. The second end region 128 of the annular sealing element 118 is designed to be complementary to the first end region 122 and has a projection 130 extending in the circumferential direction of the sealing element 118, the cross-section of which essentially corresponds to the cross-section of the recess 126 in the first end region 122 and which rests on the bottom 132 of the recess 126 when the ring seal 100 is in the assembled state.

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Ferner liegt im montierten Zustand der Ringdichtung 100 der Vorsprung 130 mit seiner radial inneren Seitenwand 134 an der Seitenwand 136 der Ausnehmung 126 des ersten Endbereichs 122 an, so daß der erste Endbereich 122 und der zweite Endbereich 128 des Dichtelements 118 miteinander überlappen.Furthermore, in the assembled state of the ring seal 100, the projection 130 rests with its radially inner side wall 134 on the side wall 136 of the recess 126 of the first end region 122, so that the first end region 122 and the second end region 128 of the sealing element 118 overlap with one another.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, läuft die radial innere Seitenwand 134 des Vorsprungs 130 in einem zur Innenseite des Dichtelements hin gekrümmten Wandbereich 138 aus. Ebenso läuft der Boden 132 der Ausnehmung 126 in einem nach unten gekrümmten Wandbereich 139 aus, was am besten aus Fig. 7 zu ersehen ist.As can be seen from Fig. 3, the radially inner side wall 134 of the projection 130 ends in a wall region 138 curved towards the inside of the sealing element. Likewise, the bottom 132 of the recess 126 ends in a downwardly curved wall region 139, which can best be seen from Fig. 7.

Die Unterseite 124 des Dichtelements 118 einschließlich der Unterseite des Vorsprungs 130 bildet eine senkrecht zur Drehachse 104 gerichtete erste Dichtfläche 140 des Dichtelements 118.The underside 124 of the sealing element 118 including the underside of the projection 130 forms a first sealing surface 140 of the sealing element 118 directed perpendicular to the axis of rotation 104.

Die äußere Mantelfläche des Dichtelements 118 einschließlich der Außenseite des Vorsprungs 130 bildet eine koaxial zur Achse 104 gerichtete zweite Dichtfläche 142 des Dichtelements 118.The outer surface of the sealing element 118 including the outside of the projection 130 forms a second sealing surface 142 of the sealing element 118 directed coaxially to the axis 104.

Am inneren Rand der Oberseite 144 des Dichtelements 118 ist eine ringförmige Ausnehmung mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt vorgesehen, welche als Aufnahme 146 für das Vorspannelement 120 dient.On the inner edge of the upper side 144 of the sealing element 118, an annular recess with a substantially rectangular cross-section is provided, which serves as a receptacle 146 for the prestressing element 120.

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist das Vorspannelement 120 als ringförmig geschlossener Schlauch mit einer Wandung 150, die einen Hohlraum 152 umgibt, ausgebildet.As can be seen from Figs. 1 and 2, the prestressing element 120 is designed as a ring-shaped closed tube with a wall 150 surrounding a cavity 152.

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Der Schlauch 148 ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, mit einem Anschlußstutzen 154 versehen, über welchen der Hohlraum 152 des Vorspannelements 120 mit einer (nicht dargestellten) Druckluftzufuhr verbunden ist.As can be seen from Fig. 2, the hose 148 is provided with a connecting piece 154, via which the cavity 152 of the prestressing element 120 is connected to a compressed air supply (not shown).

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der Schlauch 148 im montierten Zustand der Ringdichtung 100 so in die Aufnahme 146 des Dichtelements 118 eingelegt, daß die Wandung 150 des Schlauchs 148 am Boden 156 und an der Seitenwand 158 der Aufnahme 146 anliegt und sich an der Unterseite des Rotor-Oberteils 110 und an der Seitenwand 160 der Ausnehmung 116 in dem Rotor-Unterteil 112 abstützt.As can be seen from Fig. 1, the hose 148 is inserted into the receptacle 146 of the sealing element 118 in the assembled state of the ring seal 100 in such a way that the wall 150 of the hose 148 rests against the bottom 156 and the side wall 158 of the receptacle 146 and is supported on the underside of the rotor upper part 110 and on the side wall 160 of the recess 116 in the rotor lower part 112.

Um eine einwandfreie Abdichtung mittels der Ringdichtung 100 zu erzielen, wird der Innendruck P₁ in dem Hohlraum 152 des Vorspannelements 120 so eingestellt, daß die von dem Vorspannelement 120 auf das Dichtelement 118 ausgeübte axiale Kraft (also die parallel zur Achse 104 wirkende Kraft) unabhängig von der Differenz der Drücke p₀ im Raum 162 oberhalb des Rotors 102 und des Drucks p_u in dem Raum 164 unterhalb des Rotors 102 stets ausreichend groß ist, um die erste Dichtfläche 140 zur Anlage an die Unterseite der Ausnehmung 116 in dem Rotor-Unterteil 112 zu bringen, welche als Anlagefläche 166 des Rotors 102 dient, und das Dichtelement 118 in dieser axialen Lage festzuhalten.In order to achieve a perfect seal by means of the ring seal 100, the internal pressure P ₁ in the cavity 152 of the prestressing element 120 is set such that the axial force exerted by the prestressing element 120 on the sealing element 118 (i.e. the force acting parallel to the axis 104), regardless of the difference between the pressures p ₀ in the space 162 above the rotor 102 and the pressure p _u in the space 164 below the rotor 102, is always sufficiently large to bring the first sealing surface 140 into contact with the underside of the recess 116 in the rotor lower part 112, which serves as the contact surface 166 of the rotor 102, and to hold the sealing element 118 in this axial position.

Ferner wird der Innendruck P₁ im Hohlraum 152 des Vorspannelements 120 mittels der Druckluftzufuhr so eingestellt, daß die von dem Vorspannelement 120 auf das Dichtelement 118 wirkende radiale Kraft (das heißt die radial zur Achse 104 wirkende Kraft) unabhängig von der Differenz der Drücke p₀ und Pu stets ausreichend groß ist, um die zweite Dichtfläche 142Furthermore, the internal pressure P ₁ in the cavity 152 of the prestressing element 120 is adjusted by means of the compressed air supply such that the radial force acting from the prestressing element 120 on the sealing element 118 (i.e. the force acting radially to the axis 104) is always sufficiently large, regardless of the difference between the pressures p ₀ and Pu, to seal the second sealing surface 142

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des Dichtelements 118 zur Anlage an der Innenwand des Gehäuses 106 zu bringen, welche als Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 dient, und das Dichtelement 118 in dieser radialen Lage festzuhalten.of the sealing element 118 to rest against the inner wall of the housing 106, which serves as a contact surface 168 of the housing 106, and to hold the sealing element 118 in this radial position.

Da aufgrund der Wirkung des Vorspannelements 120 die erste Dichtfläche 140 stets an der Anlagefläche 166 des Rotors 102 und die zweite Dichtfläche 142 stets an der Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 anliegt, befindet sich das Dichtelement 118 stets in der richtigen Lage, um den Spalt 108 zwischen dem Rotor 102 und dem Gehäuse 106 zuverlässig abzudichten.Since, due to the effect of the preloading element 120, the first sealing surface 140 always rests against the contact surface 166 of the rotor 102 and the second sealing surface 142 always rests against the contact surface 168 of the housing 106, the sealing element 118 is always in the correct position to reliably seal the gap 108 between the rotor 102 and the housing 106.

Die Leckage im Bereich des überlappten Stoßes des Dichtelements 118 ist nur gering, da durch die von dem Vorspannelement 120 auf das Dichtelement 118 ausgeübten axialen und radialen Kräfte auch die einander überlappenden Endbereiche und 128 des Dichtelements 118 gegeneinander gepreßt werden.The leakage in the area of the overlapped joint of the sealing element 118 is only slight, since the axial and radial forces exerted by the prestressing element 120 on the sealing element 118 also press the overlapping end regions 120 and 128 of the sealing element 118 against each other.

Wird der Rotor 102 mittels einer (nicht dargestellten) Drehbewegungseinrichtung relativ zu dem Gehäuse 106 um die Drehachse 104 gedreht, so dreht sich die zwischen dem Rotor-Oberteil 110 und dem Rotor-Unterteil 112 eingespannte Ringdichtung 100 mit dem Rotor 102 mit, wobei die zweite Dichtfläche 142 des Dichtelements 118 an der Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 abgleitet.If the rotor 102 is rotated about the rotation axis 104 relative to the housing 106 by means of a rotary movement device (not shown), the ring seal 100 clamped between the rotor upper part 110 and the rotor lower part 112 rotates with the rotor 102, wherein the second sealing surface 142 of the sealing element 118 slides on the contact surface 168 of the housing 106.

Aufgrund der Reibung zwischen der zweiten Dichtfläche 142 des Dichtelements 118 und der Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 kommt es hierbei zu einer Erwärmung des Dichtelements 118, welche eine Wärmeausdehnung des Dichtelements 118 zur Folge hat.Due to the friction between the second sealing surface 142 of the sealing element 118 and the contact surface 168 of the housing 106, the sealing element 118 heats up, which results in thermal expansion of the sealing element 118.

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Da das Dichtelement 118 als offener Ring mit überlapptem Stoß ausgebildet ist, wird diese Wärmeausdehnung jedoch durch eine stärkere Überlappung der beiden Endbereiche 122 und 128 ausgeglichen, ohne daß der Außenradius des Dichtelements 118 zunimmt .Since the sealing element 118 is designed as an open ring with an overlapping joint, this thermal expansion is compensated for by a greater overlap of the two end regions 122 and 128, without the outer radius of the sealing element 118 increasing.

Da der Außenradius des Dichtelements 118 nicht zunimmt, bleibt die Kraft, mit welcher die zweite Dichtfläche 142 an die Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 angepreßt wird, auch bei einer Temperaturerhöhung des Dichtelements 118 im wesentlichen konstant, so daß auch die Reibung zwischen der zweiten Dichtfläche 142 und der Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 im wesentlichen konstant bleibt. Die Wärmeentwicklung aufgrund der Reibung zwischen der zweiten Dichtfläche 142 und der Anlagefläche 168 hat somit keine Erhöhung der für die Erzeugung der Drehbewegung erforderlichen Leistung zur Folge. Der Rotor 102 kann daher mittels einer Drehbewegungseinrichtung vergleichsweise niedriger Leistung relativ zu dem Gehäuse 106 gedreht werden.Since the outer radius of the sealing element 118 does not increase, the force with which the second sealing surface 142 is pressed against the contact surface 168 of the housing 106 remains essentially constant even if the temperature of the sealing element 118 increases, so that the friction between the second sealing surface 142 and the contact surface 168 of the housing 106 also remains essentially constant. The development of heat due to the friction between the second sealing surface 142 and the contact surface 168 therefore does not result in an increase in the power required to generate the rotary movement. The rotor 102 can therefore be rotated relative to the housing 106 by means of a rotary movement device with comparatively low power.

Da bei der erfindungsgemäßen Ringdichtung 100 die axiale und die radiale Anpreßkraft des Dichtelements 110 mittels des Vorspannelements 120 so eingestellt werden, daß das Dichtelement 118 unabhängig von den Drücken p_o und p_u stets unter einem ausreichend hohen Anpreßdruck an den Anlageflachen 166, 168 des Rotors 102 bzw. des Gehäuses 106 anliegt, kann diese Ringdichtung 100 insbesondere auch dann eingesetzt werden, wenn die Differenz zwischen den Drücken p_o und p_u längs des Umfangs der Ringdichtung 100 variiert oder sogar das Vorzeichen wechselt, was bedeutet, daß an einer Stelle des Umfangs der Druck p_o größer ist als der Druck p_u, während an einerSince in the ring seal 100 according to the invention the axial and radial contact pressure of the sealing element 110 are adjusted by means of the pre-tensioning element 120 so that the sealing element 118 always rests against the contact surfaces 166, 168 of the rotor 102 or the housing 106 under a sufficiently high contact pressure, regardless of the pressures p _o and p _u , this ring seal 100 can also be used in particular when the difference between the pressures p _o and p _u varies along the circumference of the ring seal 100 or even changes sign, which means that at one point on the circumference the pressure p _o is greater than the pressure p _u , while at another

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anderen Stelle des Umfangs der Druck p_o kleiner ist als der Druck p_u im Raum 164 unterhalb des Rotors 102.other point on the circumference the pressure p _o is smaller than the pressure p _u in the space 164 below the rotor 102.

Eine solche Situation kann beispielsweise entstehen, wenn einer der an den Rotor 102 angrenzenden Räume, beispielsweise der Raum 164 unterhalb des Rotors, durch radial zur Drehachse 104 des Rotors verlaufende (nicht dargestellte) Trennwände in mehrere Sektoren unterteilt ist, welche über verschiedene Zugangsöffnungen 170a, 170b des Gehäuses 106 (siehe Fig. 2) mit verschiedenen Kammern, in denen unterschiedliche Drücke herrschen, in Verbindung stehen, so daß die Drücke in den längs des Umfangs der Ringdichtung 100 aufeinanderfolgenden Sektoren des Raums 164 unterhalb des Rotors ebenfalls unterschiedlich sind.Such a situation can arise, for example, if one of the spaces adjacent to the rotor 102, for example the space 164 below the rotor, is divided into several sectors by partition walls (not shown) running radially to the axis of rotation 104 of the rotor, which are connected via different access openings 170a, 170b of the housing 106 (see Fig. 2) to different chambers in which different pressures prevail, so that the pressures in the successive sectors of the space 164 below the rotor along the circumference of the ring seal 100 are also different.

Der Raum 162 oberhalb des Rotors 102 kann dabei ungeteilt sein und somit unter einem einheitlichen Druck p_o stehen.The space 162 above the rotor 102 can be undivided and thus be under a uniform pressure p _o .

Alternativ hierzu ist auch möglich, daß der Raum 162 oberhalb des Rotors 102 ebenfalls durch Trennwände in mehrere Teilräume mit unterschiedlichen Drücken unterteilt ist.Alternatively, it is also possible for the space 162 above the rotor 102 to be divided by partition walls into several subspaces with different pressures.

In jedem der vorstehend genannten Fälle wird der Innenraum P₁ im Hohlraum 152 des Vorspannelements 120 so eingestellt, daß das Dichtelement 118 auch an denjenigen Stellen des Umfangs der Ringdichtung 100 mit seinen Dichtflächen 140, 142 zur Anlage an den Anlageflächen 166 bzw. 168 kommt, an denen der Druck p_u im Raum 164 unterhalb des Rotors 102 seinen maximalen Wert und zugleich der Druck p₀ im Raum 162 oberhalb des Rotors 102 seinen minimalen Wert annimmt.In each of the above-mentioned cases, the interior space P ₁ in the cavity 152 of the prestressing element 120 is adjusted such that the sealing element 118 with its sealing surfaces 140, 142 also comes to bear against the bearing surfaces 166 and 168 at those points on the circumference of the ring seal 100 at which the pressure p _u in the space 164 below the rotor 102 assumes its maximum value and at the same time the pressure p ₀ in the space 162 above the rotor 102 assumes its minimum value.

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Bei der Einstellung des Innendrucks P₁ ist dabei zu beachten, daß die Flächen der Aufnahme 146 des Dichtelements 118, auf welche das Vorspannelement 102 wirkt, kleiner sind als die Flächen des Dichtelements 118, auf welche die Drücke p_o und p_u wirken, so daß der Druck P₁ im Hohlraum 152 des Vorspannelements 120 in der Regel größer gewählt werden muß als die Druckdifferenz p_o - p_u, um einen hohen Druck p_u, welcher eine Verringerung der Anpreßkraft des Dichtelements 118 zur Folge hat, zu kompensieren und eine korrekte Ausrichtung des Dichtelements 118 und ein vollflächiges Anliegen der Dichtflächen 140, 142 an den Anlageflächen 166 bzw. 168 sicherzustellen.When setting the internal pressure P ₁ , it should be noted that the areas of the receptacle 146 of the sealing element 118, on which the preloading element 102 acts, are smaller than the areas of the sealing element 118 on which the pressures p _o and p _u act, so that the pressure P ₁ in the cavity 152 of the preloading element 120 must generally be selected to be greater than the pressure difference p _o - p _u , in order to compensate for a high pressure p _u , which results in a reduction in the contact force of the sealing element 118, and to ensure correct alignment of the sealing element 118 and full contact of the sealing surfaces 140, 142 on the contact surfaces 166 and 168, respectively.

Eine in den Fig. 8 bis 13 dargestellte zweite Ausführungsform einer Ringdichtung 100 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß das Rotor-Unterteil 112 zusätzlich mit zylindrischen Mitnehmerstiften 172 versehen ist, welche von der Anlagefläche 166 des Rotors 102 aus in axialer Richtung gegen das Dichtelement 118 der Ringdichtung 100 vorstehen.A second embodiment of a ring seal 100 shown in Figs. 8 to 13 differs from the first embodiment described above only in that the rotor lower part 112 is additionally provided with cylindrical driving pins 172 which protrude from the contact surface 166 of the rotor 102 in the axial direction against the sealing element 118 of the ring seal 100.

Wie am besten aus Fig. 9 zu ersehen ist, wird ein erster Mitnehmerstift 172a des Rotors 102 im wesentlichen paßgenau von einem zylindrischen Mitnehmer-Sackloch 174, das in der ersten Dichtfläche 140 des Dichtelements 118 angeordnet ist, aufgenommen .As can best be seen from Fig. 9, a first driver pin 172a of the rotor 102 is received in a substantially precisely fitting manner by a cylindrical driver blind hole 174 which is arranged in the first sealing surface 140 of the sealing element 118.

Ein bezüglich der Achse 104 im Winkelabstand von dem ersten Mitnehmerstift 172a angeordneter zweiter Mitnehmerstift 172b des Rotors 102 greift hingegen in ein in der ersten Dichtfläche 140 des Dichtelements 118 angeordnetes Mitnehmer-Langloch 176 ein, welches den zweiten Mitnehmerstift 172b in radialerA second driving pin 172b of the rotor 102, which is arranged at an angular distance from the first driving pin 172a with respect to the axis 104, engages in a driving slot 176 arranged in the first sealing surface 140 of the sealing element 118, which radially

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Richtung im wesentlichen paßgenau und längs der Umfangsrichtung des Dichtelements 118 mit Spiel aufnimmt.Direction essentially precisely and with play along the circumferential direction of the sealing element 118.

Durch das Zusammenwirken des ersten Mitnehmerstifts 172a mit dem Mitnehmer-Sackloch 174 ist bei der zweiten Ausführungsform einer Ringdichtung 100 gewährleistet, daß sich das Dichtelement 118 bei einer Drehung des Rotors 102 um die Achse 104 stets zusammen mit dem Rotor 102 dreht.Due to the interaction of the first driver pin 172a with the driver blind hole 174, it is ensured in the second embodiment of a ring seal 100 that the sealing element 118 always rotates together with the rotor 102 when the rotor 102 rotates about the axis 104.

Durch das Spiel des zweiten Mitnehmerstifts 172b in dem Mitnehmer-Langloch 176 ist dabei gewährleistet, daß auch bei der zweiten Ausführungsform einer Ringdichtung 100 die Überlappung der Endbereiche 122 und 128 des Dichtelements 118 variabel ist und somit eine Wärmedehnung des Dichtelements 118 bei einer Temperaturerhöhung, beispielsweise aufgrund der Reibung zwischen dem Dichtelement 118 und dem Gehäuse 106, ohne Vergrößerung des Außenradius des Dichtelements 118 kompensiert werden kann.The play of the second driver pin 172b in the driver slot 176 ensures that the overlap of the end regions 122 and 128 of the sealing element 118 is variable even in the second embodiment of a ring seal 100 and thus a thermal expansion of the sealing element 118 in the event of an increase in temperature, for example due to the friction between the sealing element 118 and the housing 106, can be compensated without increasing the outer radius of the sealing element 118.

Im übrigen stimmt die zweite Ausführungsform einer Ringdichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Otherwise, the second embodiment of a ring seal 100 corresponds in terms of structure and function to the first embodiment, to the above description of which reference is made in this respect.

Eine in den Fig. 14 und 15 dargestellte dritte Ausführungsform einer Ringdichtung 100 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausfuhrungsform lediglich dadurch, daß das Vorspannelement 120 nicht als ein von dem Dichtelement 118 getrenntes, separates Teil ausgebildet, sondern vielmehr das Vorspannelement 120 einstückig mit dem Dichtelement 118 ausgebildet ist.A third embodiment of a ring seal 100 shown in Figs. 14 and 15 differs from the first embodiment described above only in that the prestressing element 120 is not designed as a separate part from the sealing element 118, but rather the prestressing element 120 is formed integrally with the sealing element 118.

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Wie am besten aus Fig. 14 zu ersehen ist, ist bei der dritten Ausführungsform eine Wandung 178 aus einem elastischen Material einerseits an den inneren Rand der Unterseite 156 der Aufnahme 146 und andererseits an den unteren Rand der Seitenwand 158 der Aufnahme 146 des Dichtelements 118 angeformt, beispielsweise anvulkanisiert.As can best be seen from Fig. 14, in the third embodiment, a wall 178 made of an elastic material is formed, for example vulcanized, on the one hand onto the inner edge of the underside 156 of the receptacle 146 and on the other hand onto the lower edge of the side wall 158 of the receptacle 146 of the sealing element 118.

Die elastische Wandung 178 umschließt zusammen mit dem Dichtelement 118 einen Hohlraum 152, der über einen Anschlußstutzen 154 mit der (nicht dargestellten) Druckluftzufuhr verbunden ist.The elastic wall 178, together with the sealing element 118, encloses a cavity 152 which is connected to the compressed air supply (not shown) via a connecting piece 154.

Der Hohlraum 152, die elastische Wandung 178 und die an den Hohlraum 152 angrenzenden Bereiche des Dichtelements 118 bilden somit das Vorspannelement 120 der dritten Ausführungsform einer Ringdichtung 100. Wird der Hohlraum 152 mit einem Innendruck P₁ beaufschlagt, so stützt sich die Ringdichtung 100 mit der Außenseite der Wandung 178 an dem Rotor-Oberteil 110 und dem Rotor-Unterteil 112 ab, und durch die von dem Rotor-Oberteil 110 und dem Rotor-Unterteil 112 ausgeübten Reaktionskräfte werden die erste Dichtfläche 140 und die zweite Dichtfläche 142 des Dichtelements 118 ebenso wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform einer Ringdichtung 100 gegen die Anlagefläche 166 des Rotors 102 bzw. gegen die Anlagefläche 168 des Gehäuses 106 gepreßt.The cavity 152, the elastic wall 178 and the areas of the sealing element 118 adjacent to the cavity 152 thus form the prestressing element 120 of the third embodiment of a ring seal 100. If the cavity 152 is subjected to an internal pressure P ₁ , the ring seal 100 is supported with the outside of the wall 178 on the rotor upper part 110 and the rotor lower part 112, and the reaction forces exerted by the rotor upper part 110 and the rotor lower part 112 press the first sealing surface 140 and the second sealing surface 142 of the sealing element 118 against the contact surface 166 of the rotor 102 and against the contact surface 168 of the housing 106, respectively, just as in the first and second embodiments of a ring seal 100.

Durch die einstückige Ausbildung von Dichtelement 118 und Vorspannelement 120 bei der dritten Ausführungsform einer Ringdichtung 100 wird eine besonders einfache und zeitsparende Montage der Ringdichtung 100 erreicht, da nur ein einziges Teil in die Ausnehmung 116 des Rotor-Unterteils 112 eingelegt werden muß.The one-piece design of sealing element 118 and pre-tensioning element 120 in the third embodiment of a ring seal 100 results in a particularly simple and time-saving assembly of the ring seal 100, since only a single part has to be inserted into the recess 116 of the rotor lower part 112.

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13. Juni 2001
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Im übrigen stimmt die dritte Ausführungsform einer Ringdichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Otherwise, the third embodiment of a ring seal 100 corresponds in terms of structure and function to the first embodiment, to the above description of which reference is made in this respect.

Selbstverständlich kann auch die vorstehend beschriebene dritte Ausführungsform einer Ringdichtung 100 dadurch modifiziert werden, daß an dem Rotor 102 Mitnehmerstifte 172 und an dem Dichtelement 118 ein Mitnehmer-Sackloch 174 und ein Mitnehmer-Langloch 176 vorgesehen werden, wie bei der zweiten Ausführungsform.Of course, the third embodiment of a ring seal 100 described above can also be modified by providing driver pins 172 on the rotor 102 and a driver blind hole 174 and a driver elongated hole 176 on the sealing element 118, as in the second embodiment.

Claims

1. Ring seal for sealing an intermediate space ( 108 ) between a first body ( 102 ) and a second body ( 106 ), wherein the first body ( 102 ) and the second body ( 106 ) are rotatable and/or displaceable relative to one another, comprising a substantially ring-shaped sealing element ( 118 ) which has a first sealing surface ( 140 ) for contacting a contact surface ( 166 ) of the first body ( 102 ) and a second sealing surface ( 142 ) for contacting a contact surface ( 168 ) of the second body ( 106 ), characterized in that the ring seal ( 100 ) comprises a prestressing element with a cavity ( 152 ), wherein the cavity ( 152 ) can be subjected to an increased pressure in the assembled state of the ring seal ( 100 ) such that the sealing element ( 118 ) is prestressed by the prestressing element ( 120 ) against the first body ( 102 ) and against the second body ( 106 ) such that the first sealing surface ( 140 ) rests against the contact surface ( 166 ) of the first body ( 102 ) and the second sealing surface ( 142 ) rests against the contact surface ( 168 ) of the second body ( 106 ).

2. Ring seal according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 118 ) is designed as an open ring with an overlapping joint.

3. Ring seal according to one of claims 1 or 2, characterized in that the prestressing element ( 120 ) is designed as an element separate from the sealing element ( 118 ).

4. Ring seal according to claim 3, characterized in that the prestressing element ( 120 ) acts directly on the sealing element ( 118 ).

5. Ring seal according to one of claims 3 or 4, characterized in that the sealing element ( 118 ) has a receptacle ( 146 ) for the prestressing element ( 120 ).

6. Ring seal according to claim 5, characterized in that the receptacle ( 146 ) for the prestressing element ( 120 ) is designed as an annular recess.

7. Ring seal according to one of claims 1 or 2, characterized in that the prestressing element ( 120 ) is formed integrally with the sealing element ( 118 ).

8. Ring seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cavity ( 152 ) has an elastically deformable wall ( 150 ; 178 ).

9. Ring seal according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cavity ( 152 ) is provided with at least one connection ( 154 ) for supplying a pressure fluid to the cavity ( 152 ).

10. Ring seal according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cavity ( 152 ) is substantially annular.

11. Ring seal according to one of claims 1 to 20, characterized in that the pressure (p1) prevailing in the cavity ( 152 ) is adjustable to a predetermined value.

12. Ring seal according to one of claims 1 to 11, characterized in that the pressure prevailing in the cavity ( 152 ) can be varied over time.

13. Ring seal according to one of claims 1 to 12, characterized in that the ring seal ( 100 ) comprises at least one positioning element for fixing the position of the ring seal ( 100 ) relative to the first body ( 102 ) or relative to the second body ( 106 ).

14. Ring seal according to claim 13, characterized in that the ring seal ( 100 ) comprises at least one positioning element ( 174 ) which is designed as a substantially precisely fitting receptacle for a driving pin ( 172 ).

15. Ring seal according to one of claims 13 or 14, characterized in that the ring seal ( 100 ) comprises at least one positioning element ( 176 ) which receives a driver pin ( 172 ) in the radial direction of the ring seal ( 100 ) with a substantially precise fit and in the circumferential direction of the ring seal ( 100 ) with play.

16. Ring seal according to one of claims 13 to 15, characterized in that at least one positioning element ( 174 , 176 ) is arranged on the first sealing surface ( 140 ) or on the second sealing surface ( 142 ).

17. Ring seal according to one of claims 1 to 16, characterized in that the sealing element ( 118 ) comprises polytetrafluoroethylene, modified polytetrafluoroethylene, a polytetrafluoroethylene compound or a modified polytetrafluoroethylene compound.